Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные нюансы и технология штамповки металла

Технология штамповки деталей из листового металла

[Процесс штамповки деталей из листового металла] позволит вам изготовить плоские или объемные изделия.

Изготовление происходит посредством штампов, которые закреплены на пресс, либо с применением других элементов. Существует два типа листовой штамповки: горячая штамповка и холодный тип.

В статье мы разберем, чем горячая отличается от холодной, какие нормы нужно соблюдать в процессе, а также вы узнаете, можно ли произвести изготовление деталей с помощью этого метода своими руками в домашних условиях.

Как происходит штамповка?

В зависимости от того, какие технологические нормы используются, штамповка деталей может значительно отличаться.

Первый тип штамповки заключается в резке, рубке или пробивке материала – его называют разделительный.

Существует также вариант штамповки, когда происходит формовка, вытяжка, холодное выдавливание и прочие манипуляции с листовым металлом.

Также существуют горячая и холодная штамповки листового металла.

Горячую штамповку используют только на крупном производстве: используя этот метод, происходит изготовление днищ для котла, разнообразных деталей в форме полушарий, буев и пр.

Обычно горячая штамповка используется для изготовления деталей, из которых создают корпуса и другие элементы, связанные с судостроением.

Чтобы получилась объемная или плоская деталь, требуется, прежде всего, часть листового металла толщиной до 4 мм.

Перед началом работы всегда проводится расчет и соблюдаются нормы нагрева – это довольно тонкая и сложная работа, поэтому горячая штамповка не применяется в домашних условиях.

В остальном же технология и расчет аналогичны методу холодной штамповки, о котором мы поговорим дальше.

Прежде чем приступать к работе, нужно произвести расчет и составить чертежи деталей, при этом расчет должен учитывать, что металл утягивается во время вырубки, пробивки или гибки.

При горячей штамповке, чтобы нагреть детали, используют специальное оборудование – пламенные печи или печи, работающие на электричестве, либо другое электронагревательное оборудование.

Также нужно следить, чтобы нормы процесса и правильный расчет были соблюдены.

При холодной штамповке пресс создается с помощью давления и подобное оборудование не используется.

Холодный вид штамповки металла более удобен, т.к. в этом случае возможно изготовление изделий законченного вида, которым не нужна дополнительная резка.

Во время штамповки холодного типа бывает изготовлена как объемная, так и плоская деталь крупного или мелкого размера.

В целом же технология штамповки металла выгодная процедура, т.к. она предполагает уменьшение расхода материала при высокой производительности. Особенно это заметно при массовом производстве деталей.

Холодную штамповку деталей производят со сталью углеродистого, либо легированного происхождения, а также сплавами алюминия и меди.

Оборудование холодной штамповки способно обрабатывать не только металлические объекты, но также работать с картоном, кожей, резиной, пластмассой и другими элементами.

Холодная штамповка может быть двух типов: разделительной и формоизменяющей.

Разделительная штамповка металла — это резка, вырубка или пробивка деталей.

Резка деталей заключается в разделении металлической заготовки на части по заранее определенным кривым или прямым линиям.

Резка широко применяется на производстве – с ее помощью делают готовые детали, либо раскраивают листовой металл, разделяя его на полосы нужного размера.

Для резки необходимо специальное оборудование, а именно дисковые или вибрационные, гильотинные или другие профессиональные ножницы.

Технология вырубки листового металла заключается в производстве деталей, имеющих замкнутый контур. А процесс пробивки используют, чтобы сделать в детали отверстия требуемой формы.

Штамповка заготовок может быть произведена как своими руками, так и на заказ. Однако при самостоятельной работе нужно соблюдать предписанные нормы, что не так просто.

Этот процесс включает следующие элементы: гибку, вытяжку, отбортовку, обжим и формовку. С помощью процесса гибки создают детали с изгибом.

При вытяжке из плоской заготовки изготавливается объемная полая пространственная деталь.

Путем вытяжки возможно сделать из заготовок объекты цилиндрической, полусферной, коробчатой или конической формы.

При отбортовке на детали делают борты, идущие вокруг наружного контура листа и возле заранее изготовленных отверстий.

Отбортовку используют обычно для обработки концов труб, на которых установлены фланцы.

Процессам обжима подвергается обычно объемная или имеющая полость деталь – с его помощью детали приобретают суженную концевую часть.

Происходит это с использованием конической матрицы с помощью наружного обжатия листового металла. При формовке форма деталей изменяется, сохраняя форму контура снаружи.

Стоит отметить, что чаще всего объемная штамповка изделий из металла делается на заказ, т.к. требуется необходимое оборудование, которое не сделать в домашних условиях.

Что нужно для штамповки?

Технология штамповки деталей из листового металла требует специального оборудования: это ножницы, кривошипный пресс и гидравлический пресс, имеющий несколько шайб и поверхность матрицы.

Также необходимо соблюдать нормы работы и расчет материала.

Для холодной штамповки чаще всего используют гидравлический пресс, т.к. это оборудование бывает разнообразных конструкций и делает возможным изготовление деталей разных форм с уменьшением расхода материала.

Также выбор пресса зависит от работы, которую нужно провести с заготовкой.

К примеру, чтобы сделать вырубку и пробивку, требуется пресс простого действия, который отличается небольшим ходом ползуна и шайб, а также уменьшением расхода материала.

Чтобы произвести вытяжку, нужен пресс, имеющий двойное действие и заметно больший ход ползуна и шайб.

По конструкции прессы бывают однокривошипные, двухкривошипные, четырехкривошипные, но все они отличаются наличием матрицы.

Два последних типа отличаются стволами и ползунами более крупных размеров.

Пресс работает за счет наличия клиноременной передачи: непосредственно передача движения осуществляется с помощью пусковой муфты и шайб на кривошипный вал.

С помощью шатуна, способного регулировать длину, движение поступает к ползуну и приводит его в работу.

Ползун движется возвратно-поступательным способом по направлению к столу. Запускается пресс педалью, которая воздействует на муфту. Педаль установлена на сам пресс.

Четырехшатунный пневматический пресс с наличием шайб и матрицы штампует детали с усилием, центр которого находится между шатунами, образующими между собой четырехугольник.

Такое устройство способно делать сложные штампы, благодаря нецентральной нагрузке на ползун. При этом лишнего расхода материала практически не происходит.

Таким образом, можно получить ассиметричные детали из листового металла крупного размера со снижением расхода материала.

Чтобы сделать более сложные изделия, нужен пневматический пресс, имеющий двойное или тройное действие, а также правильный расчет.

Особенность этого оборудования в том, что оно оснащено двумя или тремя ползунами.

В прессе, имеющим двойное действие, внешний ползун осуществляет зажим металлической заготовки посредством буфера, а ползун внутри позволяет сделать вытяжку изделия матрицы.

Сначала начинает двигаться внешний ползун, после достижения им самой крайней нижней точки, он замирает и фиксирует край детали на поверхности матрицы.

Затем в движение приходит внутренний ползун и начинается процесс вытяжки – все это время внешний ползун остается на месте.

После того как работа закончена, второй ползун поднимается вверх, тем самым освобождая заготовку, над которой производится работа. Таким образом и производится объемная или другая деталь с помощью пресса.

Для работы с тонкими листами металла существует специальный фрикционный пресс с наличием шайб, гидравлические же модели используют, главным образом, для создания деталей из толстого листового металла для снижения возможного расхода материала.

Гидравлический пресс отличается большим качеством штамповки материала, благодаря наличию более надежных шайб, матрицы и прочих элементов.

Именно его используют для выполнения большей части работ, связанных со штамповкой листового металла.

Еще один плюс в его пользу для использования на производстве и своими руками в том, что он не подвергается перегрузке, что довольно часто случается во время работы на кривошипном прессе.

Не только станок с прессом требуется для штамповки металла. Для проведения правильной работы с уменьшением расхода материала необходим также станок, имеющий встроенные вибрационные ножницы.

Помимо ножниц, станок имеет короткие ножки. Работа по обработке металла начинается с верхнего ножа, который запускается электродвигателем.

При работе заготовку из листового металла нужно установить на стол, и сдвинуть его в промежуток между ножками сверху и снизу до полного упора.

Подобный вид обработки металла так популярен потому, что количество расхода материала снижено, по сравнению с другими вариантами работы.

Плюс с его помощью может быть создана деталь любого вида: объемная, плоская, конусообразная и т.д.

Расчет требуемого материала можно провести как самостоятельно, так и с помощью специалистов, но, в любом случае, нормы будут ниже, чем при другой обработке металла.

При всех своих плюсах, эта обработка металла требует специального оборудования: для работы нужен станок, на котором есть пресс, поверхность матрицы, несколько шайб и другие элементы, а также необходимо соблюдать нормы работы.

Все это делает создание станка своими руками маловозможным, однако заказать изготовление деталей путем штамповки не так дорого, поэтому острая необходимость иметь подобный станок дома, отсутствует.

Особенности и технология холодной штамповки деталей из листового металла

Холодная штамповка (ХШ) считается наиболее передовой методикой обработки металлов давлением. Ее квалифицированное применение позволяет получать изделия различных форм и размеров. Что важно, изделия, изготовленные по данной технологии, отличаются точностью своих геометрических параметров и высоким качеством сформированной поверхности, поэтому не нуждаются в дальнейшей доработке. Процесс выполнения холодной штамповки можно легко автоматизировать, что дает возможность изготавливать продукцию с его помощью с высокой производительностью.


Эти детали были изготовлены методом холодной штамповки

Виды штамповочных технологий

За время своего существования появилось немало методов штамповки. Массовое производство требует особого подхода, где на первое место ставится скорость и качество изготовления изделий. Ручная штамповка сейчас используется исключительно в частном порядке, для создания единичных экземпляров.

Прежде чем рассматривать способы обработки давлением, рассмотрим прочие виды штамповки:

  1. Магнитно-импульсная. Для изменения формы деталей используются кратковременные импульсы электрического тока.
  2. Изотермическая штамповка деталей. Используется для деформирования легированных и жаропрочных сортов стали. Особенность изотермического процесса заключается в том, что контактную форму нагревают до температуры деформации заготовки. В качестве рабочего оборудования используют гидравлические прессы.

Помимо производственных функций, энергию взрыва используют в качестве привода подвижных частей оборудования. Метод был разработан в Харьковском авиационном институте в 1949 году.

Технологический процесс, при котором изделие получают путем давления на расплавленный металл, называют жидкой штамповкой. Ввиду высокой стоимости матриц и пунсонов метод целесообразно использовать только в массовом производстве.

Листовая штамповка

Штамповку деталей из листового металла используют в массовом производстве для изготовления объемных или плоских конструкций. Процесс формирования готового изделия происходит с применением специального инструмента, который называется штамп. Технологию листовой штамповки использовали еще древние люди. С ее помощью изготавливали посуду, украшения и сельскохозяйственные принадлежности.
Процесс обработки заготовок делят на две категории, которые отличаются рабочей температурой:

    Холодная штамповка. Данный метод считают наиболее эффективным. Его применяют для изготовления кузовных деталей транспорта. Грамотная разделка помогает рационально использовать основной материал. Наилучших показателей можно добиться, используя углеродистые и легированные стали, а также листовую медь и алюминий.

  • Горячая штамповка. Как следует из названия, данный метод подразумевает предварительный нагрев заготовки. Для этого используют пламенные или электрические печи. Технологические операции данного метода абсолютно не отличаются от холодного способа производства. Единственный нюанс заключается в толщине листового металла: данный показатель не должен превышать 5 мм. С помощью данного метода производят элементы корпуса в судостроительной промышленности.
  • Объемная штамповка

    Разновидность обработки деталей давлением. Особенность процесса заключается в использовании заготовок простейшей геометрической формы. Данная технология позволяет получить в результате объемной пластической деформации более сложное изделие.
    Горячая штамповка характеризуется повышенной температурой, при которой протекает процесс. Степень нагрева зависит от используемых материалов. В отличие от штамповки жидкого металла агрегатное состояние заготовки остается неизменным.

    Рассмотрим особенности каждого процесса.

    Технология горячей объемной штамповки (ГОШ)

    Горячую объемную деформацию деталей выполняют под воздействием температуры и давления на заготовку. Для получения необходимой формы материал нагревают и помещают в закрытые штампы. Между используемыми пресс-формами отсутствует зазор. Таким образом, готовое изделие формируется в закрытой полости, которая называется ручьем или гравюрой. Подход характеризуется низким процентом облоя, однако требует внимания на стадии заготовок.

    Готовые изделия отличаются точностью размеров и качеством поверхности.

    Технологический процесс ГОШ:

    1. Определяется тип штампа.
    2. Разрабатывается подробный чертеж.
    3. Технологи рассчитывают количество переходов от заготовки до готового изделия.
    4. Для каждого промежуточного этапа готовят индивидуальный чертеж.
    5. Подбирают пресс-формы для переходов.
    6. Определяют параметры и способ нагрева заготовки.
    7. Исходя из требований к детали определяют необходимые финишные процедуры.

    По завершении разработки проекта экономисты рассчитывают себестоимость выполнения работ.

    По сравнению с горячей ковкой ГОШ обладает гораздо большей производительностью и точностью работ. Требования к подготовке оператора оборудования не отличаются строгостью: среднее время обучения специалиста составляет 6 месяцев. К недостаткам относят ограничение по массе конечного изделия и высокую стоимость штамповочного оборудования.

    Метод холодной объемной штамповки

    В качестве заготовок для холодной объемной штамповки используют калиброванные прутки или проволочный материал. Технология позволяет получить изделия высокой точности и чистоты поверхности. Кроме того, благодаря отсутствию рекристаллизации металла, такие детали отличаются высокой устойчивостью к механическим повреждениям.
    Основным недостатком технологии считают чрезмерные усилия, которые необходимо прилагать для получения готового изделия. По сравнению с ГОШ этот показатель выше в 10–15 раз. Высокие механические нагрузки негативно влияют на продолжительность эксплуатации штампов.

    Немного истории

    О холодной обработке металла было известно еще очень много столетий тому назад, но на то время она не имела такого широкомасштабного производства. В основном ее применяли для изготовления домашней утвари, различных украшений и оружия.

    Но благодаря техническому прогрессу такой вид металлообработки, начиная со второй половины XIX века, встал на новый уровень. В результате совершенствования начали изготавливаться новые детали и элементы для промышленности, что, в свою очередь, способствовало стремительному развитию данной отрасли.

    Уже в начале XX столетия изготовление штампов для холодной штамповки металла сыграли большую роль в таких отраслях, как автомобилестроение, авиа- и судостроение, а в 50-х годах этого же столетия их стали применять и в ракетостроении.

    Суть и назначение холодной штамповки листового металла

    Холодная штамповка – самая популярная технология изготовления различных деталей из металла и полимеров. Универсальность метода заключается в том, что он позволяет производить конструкции любой величины: от кухонных принадлежностей до элементов крупных судов.

    Холодную листовую пластичную деформацию ценят за следующие преимущества:

    1. Безграничные возможности для механизации и автоматизации процесса.
    2. Низкая себестоимость производства.
    3. Высокий коэффициент использования материала.
    4. При изготовлении тонкостенных элементов не снижается прочность конструкции.
    5. Отсутствует необходимость в финишной обработке готовой продукции.

    Высокое качество и технологичность имеют обратную сторону: для наладки оборудования требуются квалифицированные специалисты. Кроме того, проектирование процесса является трудоемкой операцией.

    Операции холодной штамповки

    Любую рабочую операцию листовой штамповки можно отнести к группе разделительных или формоизменяющих действий. Рассмотрим основные процедуры:

    1. Резка. Операция подразумевает разделку материала по прямой или сложной линии. В качестве рабочего оборудования используют различные типы ножниц или гильотин. Резку можно выполнять как на начальной, так и на финишной стадии производства.
    2. Пробивка. Получение отверстия произвольной формы.

  • Вырубка. Разделка конструкции по замкнутому контуру. При этом отделенная часть является деталью, а не отходом, как при пробивке.
  • Отбортовка. Операция создания бортика по наружному или внутреннему контуру. Чаще всего процедуру проводят на торцевой части труб, в местах установки фланцев.
  • Вытяжка. Преобразования плоского изделия в полую объемную деталь. Процесс может сопровождаться изменением толщины стенок.
  • Обжим. Уменьшение размеров торцевой части путем обжатия в конической матрице.
  • Гибка. Придание изогнутой конфигурации плоским деталям. Наиболее распространенной является V- и U-образная гибка.
  • Формовка. Изменение локальной формы детали с сохранением размеров наружного контура.
  • Классификация оборудования для штамповки

    Штамповочный пресс представляет собой станок с кривошипным или гидравлическим приводом. На рынке имеется широкий выбор оборудования. Характеристики штамповочных линий отличаются по прочности и размерам обрабатываемых материалов. Для мягких металлов не требуются станки высокой мощности.
    Штамповочное производство и оборудование для него регламентированы требованиями межгосударственных стандартов. Кроме того, ГОСТ устанавливает предельно допустимый расход материалов и утверждает правила разработки проектов.

    Рассмотрим оборудование, которое применяется на производственных предприятиях.

    Кривошипно-шатунные прессы

    Принцип действия оборудования основан на преобразовании кривошипно-шатунным механизмом крутящего момента в возвратно-поступательное движение ползуна.

    Подобное оборудование относят к механизмам простого типа. Они могут быть двойного или тройного действия.

    Гидравлические прессы

    Наиболее мощное оборудование, способное развивать усилие до 2 тыс. тонн. Принцип действия основан на перемещении двух гидравлических цилиндров разного диаметра. Величина отличия в размерах определяет степень воздействия на поверхность. Жидкость приводится в движение с помощью специальных насосов с электрическим приводом.

    Читать еще:  Как провести радиусную гибку листового металла?

    Радиально-ковочные прессы

    Представляют собой формовочный пресс для изготовления деталей цилиндрической конфигурации. В комплектацию станка входит индукционная печь для предварительного нагрева болванок.

    Оборудование используется для получения поковок квадратного, круглого или прямоугольного сечения.

    Электромагнитные прессы

    Продукт современных технологий. В качестве движущей силы используется энергия электромагнитного поля, которая давит на сердечник с проволочной обмоткой. В процессе перемещения он воздействует на исполнительную часть станка.

    Автоматические штамповочные линии

    Современные станкостроительные предприятия предлагают широкий выбор автоматических штамповочных линий и комплексов для решения различных задач. Станки представляют собой высокотехнологичное оборудование, изготовленное под руководством квалифицированных инженеров-технологов.

    Современные комплексы оснащают системами ЧПУ с центральным сенсорным дисплеем, что сводит функции оператора к минимуму.

    Штамповка металла – востребованная технология, которая позволяет производить детали с высокими эксплуатационными характеристиками. Как вы считаете, могут ли полуавтоматические станки конкурировать с числовым программным управлением или такое оборудование является устаревшим? Поделитесь вашим мнением в блоке комментариев.

    Холодновысадочные автоматы

    Холодная высадка применяется для формования местных утолщений на заготовках. Автоматы холодновысадочные двухударные моделей АВ1012, АВ1016 (рис. 1, а), АБ1214-АБ1223 с цельной матрицей (последний производит изделия с наибольшим диаметром стержня 20 мм) применяются для холодной высадки из калиброванного материала заклепок и заготовок болтов и винтов. В первом переходе (рис. 1, б) ролики 3 подают пруток 2 до упора 5, после чего матрица 4 перемещается в поперечном направлении, отрезая от прутка мерную заготовку на позицию высадки, где ударом высадочного пуансона 6 производится высадка головки. После возвращения пуансона в исходное положение изделие выталкивается толкателем 1, который также возвращается в исходное положение, а матрица вновь уходит на позицию подачи заготовки.

    Высадку осуществляют на одно-, двух- и трехударных автоматах Холодной высадкой на автоматах изготовляют детали длиной до 400 мм из заготовок диаметром до 52 мм. Наиболее часто изготовляют детали и полуфабрикаты диаметром 3 16 мм с высокой точностью (до 0,03. . .0,05 мм). Болты получают размером до М20, гайки размером до М27. Производительность штамповки на автоматах 35. . .900 ед./мин.

    Рис. 1. Автомат холодновысадочный модели АВ1016 для изготовления заклепок: а — общий вид; б — схема штамповки на нем.

    Выпускаются автоматы холодноштамповочные четырехпозиционные для крепежных изделий АВ1918Д-АБ1924 и др. (наибольший диаметр стержня 30 мм). Автоматы-комбайны для полного изготовления винтов и шурупов типа А1916А снабжаются резьбонакатными устройствами.

    Основные принципы изготовления деталей методом штамповки

    Штамповка деталей из листового металла на сегодняшний день это довольно распространённая технология по производству деталей, которая используется во многих отраслях промышленности. Такая технология позволяет получить самые разнообразные геометрические параметры и форму детали, в том числе габаритные или сложной конструкции. Сам процесс сводится к использованию сил высокого давления, направленных на поверхность заготовки, которая впоследствии деформируется и приобретает требуемый вид с обозначенными размерами и формами.

    1. производить детали разнообразных геометрических параметров, форм и типоразмеров
    2. высокие качественные показатели и точность готовой детали
    3. полная замена ручного труда автоматическими механизмами и машинами
    4. возможность серийного производства, в случае необходимости изготовления взаимозаменяемых деталей

    Методы и виды выполнения штамповочных работ: 1) метод разделения резкой, рубкой пробивкой металла

    • формовка, вытяжка, холодное выдавливание
    • горячая штамповка
    • холодная штамповка

    Практически применяются методы, которые могут быть реализованы в зависимости от наличия имеющегося оборудования и соответственно технологических требований по изготовлению детали.

    Рассматривая горячий метод следует отметить его особенности, так как штамповка деталей из металла применяется в промышленности с использованием сложного оборудования и нагрева до высоких температур, то в домашних условиях это будет выполнить сложно. В связи с этим ее применяют на производстве (в судостроительстве, машиностроительстве, для изготовления габаритных корпусных деталей котлов и т.д.). При этом следует также учитывать, что перед началом работ обязательно проводятся необходимые технологические расчеты норм нагрева, и толщины металла.

    Оборудованием этого вида штамповки являются нагревательные печи (плазменные, электрические). Одним из недостатков горячего метода является необходимость последующей доработки поверхности механическими приспособлениями по удалению заусенец, кромок, слоя окисей. Также можно отметить разновидности такого вида штамповки. Она может выполнятся в открытых и закрытых штампах, которые отличаются между собой спецификой выполнения технологического процесса. Отличительными особенностями и преимуществами обладает способ закрытого штампа, который более эффективен, но более требователен к подготовке заготовки.

    Более простой и часто используемый вид штамповки холодный, который выполняют на прессовом оборудовании. Его возможности, в частности мощность, являются определяющим фактором при выборе метода получения штамповки. Из рабочих механизмов можно выделить машины ударного действия (молоты), гидравлические прессы и кривошипные, ротационные или импульсные штамповочные машины. Так же в производстве используются машины с гидравлическим, пневматическим или вакуумным приводом.

    Холодная штамповка имеет также и недостаток, это невозможность Основным рабочим органом при штамповке есть устройство, состоящее из матрицы и пуансона, которые изготовляются из дорогостоящей высокопрочной инструментальной стали. Именно они, взаимодействуя с поверхностью заготовки, придают необходимую форму и размер. Основные требованию к материалу заготовки. В качестве заготовки для изготовления деталей штамповкой может служить листы металла, стальная лента или полоса.

    Если учитывать особенности стали, то следует обратить внимание на параметры:

    1. масса;
    2. твердость;
    3. прочность;
    4. электрическая и магнитная проницаемость;
    5. ударная вязкость;
    6. теплопроводность и теплостойкость;
    7. степень устойчивости к коррозии;
    8. износостойкость и долговечность.

    Также следует отметить что, поверхности заготовок должны быть чистыми, без заусениц, не иметь дефектов, структура однородная по всему объему. В заключение хотелось бы отметить, метод штамповки в современном мире является одним из практичных и целесообразных, где наряду с рациональностью использования материала присутствует допустимая по нормам точность и соответствующее качество изготовленной детали.

    Общая оценка статьи: Опубликовано: 2017.07.30

    _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

    Виды штамповки металла

    Штамповка металла — процесс контролируемой деформации, при котором тело меняет свою форму под воздействием избыточного давления. Благодаря такой обработке металлическим изделиям придают самые разнообразные формы, которые необходимы им для выполнения своих функциональных обязанностей. Штамповке поддаются детали небольшой толщины, так как сгибать толстую продукцию весьма проблематично.

    Холодная штамповка металла

    Существует два вида штамповки металлов: холодная и горячая. Первый вариант подразумевает обработку заготовки без ее предварительного нагревания. Этот метод дешевле с точки зрения промышленного производства, так как не требует затрат энергии на доведение металла до определенной температуры. Таким способом обрабатывают в основном тонкие листы, которые и без нагревания хорошо поддаются воздействию.

    Процесс холодной штамповки листового металла разбит на несколько этапов, каждый из которых играет важную роль для получения конечного результата. На начальном этапе выполняется процесс уплотнения, который снижает пластичность металла, чтобы изделие лучше держало полученную в результате штамповки форму. Технологически процесс представляет собой прессование металлической заготовки под большим давлением.

    На втором этапе производится отжиг изделий при температурах 550-620 градусов по Цельсию в специальных печах. Это позволяет провести процедуру рекристаллизации металлической решетки и внедрению в нее атомов углерода на молекулярном уровне, что позволяет значительно повысить прочность металла. Время отжига зависит от состава сплава и размеров обрабатываемых деталей. Когда подготовка окончена, изделие отправляется на пресс для холодной штамповки металла, который придаст ему нужную форму.

    По времени процедура занимает считанные секунды и не требует вмешательство человека. На прессах используются специальные матрицы, изготовленные из твердых сортов стали, реже из других сплавов. Они предназначены для длительной эксплуатации, в процессе которой сохраняют свою первоначальную форму с точностью до миллиметра. Это очень важно, так как холодная штамповка металла производится под конкретные нужды, и отклонения по форме готовой продукции недопустимы, так как это может привести к не состыковкам с другими деталями. Данный способ безвреден для рабочего персонала, так как им не приходится находиться в зоне с высокими температурами. Кроме того отсутствие необходимости предварительного нагрева позволяет довольно просто провести автоматизацию рабочего процесса.

    Горячая штамповка металла

    Горячая штамповка металла позволяет обрабатывать более толстые заготовки, так как в раскаленном сплаве гораздо слабее межмолекулярные связи, и он лучше поддается сгибанию. Металлические изделия перед началом процедуры проходят те же самые подготовительные этапы, как и в случае с холодной штамповкой. Но оборудование для штамповки металла уже существенно отличается. Оно состоит из двух основных частей: печи и пресса. Печь используется для предварительного нагрева заготовки до температуры красного каления. В таком виде сплав хорошо поддается физическому воздействию и при этом полностью отсутствует риск его пережога.

    Для создания оптимальных условий внутри печи современные станки оборудуются высокоточной автоматизированной системой управления. Она требует лишь выставления начальных параметров, которые зависят от типа обрабатываемой детали. Обо всем остальном позаботится компьютер. Прессы для штамповки металла горячим способом изготавливают из твердых, высоколегированных марок стали, которые проходят дополнительную обработку для повышения стойкости к термическим нагрузкам. Они должны выдержать определенное количество технологических операций без потери своих первоначальных характеристик, поэтому очень важно использовать наиболее качественный материал для их производства.

    Горячая штамповка требует непосредственного участия человека в производственном процессе. Заготовка быстро остывает в нормальных условиях, так что ее необходимо оперативно доставлять от печи к станку для штамповки металла. Этим занимается рабочий, который при помощи кузнечных клещей переносит изделие на нужное место. Работа в среде с постоянно высоким температурным режимом негативно отражается на организме, поэтому необходимо правильно рассчитывать продолжительность смен, чтобы минимизировать вредное влияние условий на работников. Автоматизация процесса также сталкивается с большими трудностями и требует высоких затрат, поэтому практически нигде не используется.

    Для охлаждения деталей не применяют дополнительного оборудования, они остывают естественным путем. В большинстве случаев после штамповки не требуется дополнительной обработки деталей. Исключение составляют изделия для автомобильной промышленности, которые подвергаются процедуре оцинковке. Иногда при штамповке листового металла возникает необходимость обрезать лишние элементы. Для этого используется специальный станок с высокоточным резаком.

    Жидкая штамповка металла

    Кроме двух перечисленных способов существует еще один, который применяется значительно реже. Он подразумевает жидкую штамповку металла или так называемое литье под давлением, когда сплав заливается в закрытый штамп в жидком состоянии, а окончательное формирование изделия происходит уже в твердом виде. Это позволяет получать детали идеальной формы с улучшенными механическими свойствами. Широкому распространению метода на данном этапе мешает дороговизна и сложность технологического процесса.

    Технология штамповки металлов используется для производства большого ассортимента продукции для различных отраслей. Таким способом получают детали автомобильного кузова, разнообразные панели и отделочные материалы, корпуса для бытовой техники. Штамповка является одним из древнейших методов обработки металлов, который дошел до наших дней. Изменилась технология, но принцип остался тот же самый, что и много лет назад.

    При помощи объемной штамповки металла получают изделия самой разнообразной формы. Это и специальные уголки, которые используются в анкерных крепях, и разнообразные элементы для оборудования, и детали, используемые в производстве приборов, узлов и агрегатов для всех отраслей промышленности.

    Штамповка изделий из металла позволяет получить деталь практически любой формы, чего нельзя добиться при других видах обработки. Это с успехом используется на металлургических заводах, которые могут быстро подстраиваться к новым потребностям рынка. Нужно всего лишь изготовить штамп необходимой формы и можно приступать к выпуску новой продукции.

    Штамповка металлических изделий: определение, классификация

    Штамповка металлических изделий представляет собой процесс контролируемых изменений, когда заготовка деформируется под влиянием увеличенного давления. Этот метод обработки придает металлу определенные формы, чтобы в дальнейшем детали выполняли поставленные задачи.

    Штампование применяется только для заготовок малой толщины, в противном случае возникают проблемы со сгибанием и дальнейшим обрабатыванием.

    Классификация и нюансы

    Есть три вида штамповки: холодная, горячая и жидкая. Последняя выполняется крайне редко. Теперь рассмотрим каждую из них подробнее.

    Холодная

    Этот способ характеризуется обработкой изделий без предварительного нагревания. В промышленных масштабах он выгоден, потому как не нуждается в расходах на энергию, чтобы металл приобрел необходимую температуру. Его часто применяют на тонколистовые заготовки, которые отлично гнуться и принимают нужную форму.

    Весь процесс выполняется поэтапно.

    1. На первом этапе происходит уплотнение, позволяющее уменьшить пластичность материала, чтобы в дальнейшем деталь лучше сохраняла приобретенную форму. Эта процедура называется прессовкой заготовленного изделия под огромным давлением.
    2. Второй этап. Здесь происходит отжиг металлоизделий в особых высокотехнологичных печах при экстремальных температурных режимах – от 550 до 620 °C. Так осуществляется процесс рекристаллизации решетки из металла, а также введение в нее атомов углерода, за счет чего значительно увеличиваются прочностные характеристики материала. Продолжительность процедуры варьируется в зависимости от структуры используемого сплава и параметров металлоизделий.
    3. По завершению подготовительных работ заготовку кладут под специальный пресс для холодного штампования, где ей задают нужную конфигурацию.

    Сама штамповка занимает несколько секунд, при этом нет необходимости в присутствии оператора. В оборудование встроены матрицы, произведенные из твердой стали. Они рассчитаны на долгую службу, при этом остаются в первоначальном виде. Этот момент важен: штамповку осуществляют с учетом конкретных задач, любое (даже минимальное) нарушение конфигурации готовых металлоизделий приводит к отсутствию стыковки с другими элементами. Холодный метод полностью безопасен для персонала, а без дополнительного нагрева операции проходят в автоматическом режиме.

    Горячая

    Этот метод штампования дает возможность обработки металлических изделий значительной толщины – нагретый сплав более податлив, поэтому легче гнется. Подготовка в этом случае аналогична предыдущему варианту, но рабочая установка отличается. Оборудование включает два главных элемента: пресс и печь. Последняя применяется для предварительного нагревания заготовленных деталей до температуры стали, когда она приобретает красный цвет. В этом виде металл легко поддается физическому влиянию, но возможность пережога при этом полностью исключается.

    В печи важно создать приемлемые условия для работ, по этой причине современные установки снабжаются автоматизированным управлением высокой точности. Такой системе достаточно задать нужные показатели, зависящие от типа металлического изделия. Остальное произойдет в автоматическом режиме. Штамповочные установки для горячей обработки производят из прочной стали, характеризующейся высокой устойчивостью к тепловым нагрузкам. К ним предъявляются особые требования: станки обязаны выдерживать определенное число процессов без изменений первоначальных характеристик.

    Горячее штампование предполагает участие сотрудника на всех этапах производственного процесса. Заготовка требуется минимум времени, чтобы остыть в стандартных условиях, поэтому ее важно быстро перенести от печного оборудования до штамповочного станка. Работник использует специальные кузнечные клещи, чтобы своевременно водрузить деталь на положенное место. Постоянное пребывание в помещениях с высоким температурным режимом неблагоприятно сказывается на здоровье, поэтому важно грамотно распределить смены для минимизации вреда. Автоматизация работ затруднительна, к тому же предполагает весомые финансовые расходы, применяется довольно редко.

    Охлаждение штампованных металлоизделий происходит без специализированных установок – изделия остывают в естественных условиях. Исключением из правил выступают детали для автопромышленности – их оцинковывают. При необходимости резки ненужных частей пользуются станком с резаком высокой точности.

    Жидкая

    Такой метод используется редко из-за сложностей в работе, нецелесообразности и дороговизны. В его основе лежит жидкое штампование металлоизделий. Это литье под высоким давлением, при котором жидким сплавом заполняют штамп, а конечное становление детали совершается уже в плотном виде. Способ позволяет изготовить элементы с идеальным совпадением параметров и конфигураций, которые при обработке приобретают улучшенные технические характеристики.

    Технология штампования нашла свое применение в разных отраслях промышленности. С ее помощью изготавливают кузовные элементы для автотранспорта, различные панели и отделочные стройматериалы, корпуса для бытовых приборов и т. д. Объемная обработка на штамповочном оборудовании позволяет создавать металлоизделия самых разнообразных форм, что удобно для массового производства и для индивидуального исполнения. Возможностей у штамповки металла множество, ведь число вариантов ограничивается только готовыми штампами и производственными требованиями. Этот вид обработки часто применяется на предприятиях металлургической промышленности из-за удобства и эффективного результата.

    Компания «ЛЗМ» оказывает услуги по штамповке металла на заказ в СПб. Мы выполняем любые объема, делаем все работы в короткий срок и качественно. Подробную информации вы можете посмотреть на страницах сайта, а для связи звоните нам по телефонам, указанным в разделе «Контакты».

    Ковка и штамповка. В чем различия?

    Эти два процесса обработки металлов похожи один на другой, но все же, есть существенные различия. При ковке изменение формы не обусловлено какими-либо контурами, при штамповке оно строго ограничено формами штампа. Под ударами молотка металл деформируется и, вращая деталь, кузнец может получить заготовку различной формы.

    Читать еще:  Сделал печь из подручных средств для плавки алюминия

    При штамповке требуется создание специальных форм — штампов, форму которых в последующем будет принимать металл. Инструмент, изготовленный способом «горячего штампования» производиться следующим путем: металлическая заготовка нагревается до ковочной температуры и помещается под штамповочный пресс, где ей при помощи матрицы придается нужная форма. Под механическим воздействием, так же как и при нагревании, происходят изменения в кристаллической решетке металла, его свойства меняются.

    Теперь представьте, насколько сильно изменяются свойства металла при многократных ударах молота (ручная ковка) и всего лишь однократном ударе пресса (промышленный способ). Разумеется, при ручной ковке многократно усиливаются прочностные свойства металла, а также его твердость.

    Еще существует такое понятие, как «холодная штамповка» — сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон, которую обрабатывают путем давления. Этот процесс, обычно осуществляется без нагрева заготовки, что существенно снижает такие характеристики как прочность и твердость металла. Заметьте, ключевое слово здесь — «без нагрева», т.е. с кованым инструментом, стамески изготовленные таким способом, вообще ничего общего не имеют.

    В нашем магазине я предлагаю приобрести кованый инструмент для резьбы по дереву, который наша семья изготавливает не один десяток лет. При этом передавая от отца к сыну, накопленный опыт по обработке инструментальных сталей, старательно сохраняя традиции и секреты мастерства.
    На весь инструмент наноситься клеймо мастера, на котором присутствует буква «Н» — заглавная буква нашей фамилии (Наумов).

    Технология штамповки деталей из листового металла. Оборудование

    Изготовление деталей с помощью штамповки занимает ведущее место в технологии обработки металлов давлением и используется в разных отраслях промышленности.

    Особое значение имеет штамповка металлических изделий из листового проката. В ее основе лежит пластическое деформирование металла без его нагрева с помощью специальных штампов. Такой способ пластической деформации деталей широко применяется для изготовления деталей разных размеров и сложных форм с большой точностью, что невозможно осуществить с помощью других способов обработки.

    Они используются для сборки крупногабаритных изделий машиностроительной отрасли, в автомобилестроении и судостроении, а также в приборостроительной сфере и быту, где часто требуются различные миниатюрные детали.

    Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

    Штамповкой называют процесс придания деталям нужной формы и получение определенного документами размера путем механического воздействия на них с помощью давления. Основное направление штамповки – это производство деталей из заготовок, в качестве которых используется листовой прокат. Под действием сдавливающего усилия заготовка подвергается деформации и приобретает нужную конфигурацию.

    Различают штамповку, выполненную горячим способом с нагревом заготовки и холодным способом без ее предварительного нагрева. Штамповка деталей из листового металла осуществляется без их предварительного нагрева.

    Деформацию давлением с нагревом заготовки используют при изготовлении деталей из металла, не обладающего достаточной пластичностью, и в основном применяют при производстве небольших партий объемных изделий из металлического листа, имеющего толщину в пределах 5 миллиметров.

    Технологический процесс горячей штамповки металла во многом совпадает с последовательностью операций холодной обработки заготовок. Отличие состоит в предварительном нагреве исходных заготовок в печах до температуры, обеспечивающей пластичность металла. При этом учитывается степень коробления детали при остывании, а также ее утяжка при деформационной обработке, влияющая на ее размер. Чтобы исключить отклонения от требуемых размеров для деталей, полученных горячей штамповкой, делают большие допуски.

    При производстве штампованных деталей из листового металла в основном используют метод холодной штамповки.

    Холодная штамповка листового металла

    Технология холодной деформации листового проката с помощью штампов подразумевает изменение формы и размеров изделия с сохранением их первоначальной толщины.

    В качестве материала для получения штампованных изделий холодным способом используют полосы, листы или тонкую ленту в основном из низкоуглеродистых и легированных пластичных сталей, а также медных, латунных (содержащих свыше 60% меди), алюминиевых, магниевых, титановых и других пластичных сплавов. Применение для штамповки сплавов, обладающих хорошей пластичностью, связано с тем, что они легко поддаются деформационному изменению.

    Для осуществления холодной штамповки листового металла используют различные операции, которые зависят от поставленной задачи достижения определенной формы заготовки. Их подразделяют на разделительные и формоизменяющие воздействия.

    1. При разделительных деформациях материал заготовки частично отделяют по заданному контуру. Отделение осуществляется путем сдвига части металла по отношению к основной заготовке. Такими операциями являются резка, вырубка, пробивка и другие.

    Рассмотрим, как осуществляются некоторые операции разделительного характера.

    Резка

    При проведении резки от детали отделяется определенная часть путем ее разрезания по фигурной или прямой линии. Такая разделительная операция выполняется с помощью пресса, выполненного в виде ножниц разной конструкции.

    Такая операция предназначена в основном для подготовки заготовки к другим способам обработки.

    Пробивка

    Операцию, называемой пробивкой, используют для создания в заготовке отверстия разной формы. Часть металла при пробивке из заготовки удаляется совсем, и ее вес уменьшается.

    На рисунке показана схема процесса пробивки.

    Вырубка

    С помощью процесса вырубки металлической детали придают готовый вид изделия, имеющего замкнутый контур.

    На рисунке показана схема изготовления детали с помощью вырубки.

    2. Формообразующие деформации включают изменение формы и размеров изделия при перемещении его отдельных областей, не приводящем к его общему разрушению. К ним относят вытяжку, гибку, рельефную формовку, скручивание, обжим и другие операции.

    Рассмотрим некоторые виды операций, не приводящие к физическому разрушению формы.

    Вытяжка

    С помощью вытяжки из листовых плоских заготовок получают полые объемные изделия. Например, таким способом изготавливают детали, имеющие форму полусферы, цилиндра, конуса, куба и других видов. На рисунке показаны разные варианты выполнения вытяжки.

    Гибка

    С помощью операции гибки листовому изделию придается заданная форма его изгиба. В зависимости от вида гибки такая операция дает возможность получать изогнутые изделия разной конфигурации. Некоторые из них показаны на рисунке.

    Рельефная формовка

    Этот вид операции подразумевает видоизменение локальных частей изделия, его внешняя конфигурация остается без изменения. На рисунке изображена схемы некоторых операций формовки:

    Возможно также применение комбинированных операций, включающих разделение и формообразование одной детали.

    Технологический процесс проведения холодной штамповки состоит из этапов, которые связаны с характером деформационной операции и зависят от вида используемого штампового оборудования.

    Разработка техпроцесса проводится в следующей последовательности:

    • Обозначается структура основных операций, включающая их характер, количество и последовательность выполнения.
    • Выполняется расчет первоначальных, промежуточных и готовых размеров детали, а также необходимых деформационных усилий для достижения нужного результата.
    • Проводится документальное оформление технологического процесса.

    В техпроцесс могут быть внесены дополнительные операции, с помощью которых заготовка приводится к виду, удобному для обработки. К ним относятся очистка, правка листов, нанесение смазки и другие операции.

    Штамповочный пресс для металла

    Все операции холодной штамповки можно осуществлять при наличии специального оборудования, главным из которых является штамповочный пресс. Его устройство может быть на основе механики, либо с использованием гидравлики.

    К механическим видам относят:

    • эксцентриковые прессы;
    • прессы с использованием кривошипно-шатунного механизма.

    Для осуществления операций пробивки, вырубки и вытяжка используется штамповочный пресс кривошипного типа.

    Устройство и принцип работы пресса кривошипного типа

    Любой пресс, предназначенный для штамповки изделий, включает основные узлы, к которым относится: механизм, приводящий его в действие и устройство, осуществляющее непосредственную штамповку.

    Действующий механизм – это кривошипный вал, который приводится в движение с помощью электропривода. Для этого электродвигатель при вращении маховика передает вращение кривошипному механизму с помощью зубчатой передачи.

    Совершая возвратно-поступательные действия, ползун кривошипа приводит в работу штамповое устройство, которое с усилием давления осуществляет пластическую деформацию.

    Основные детали такого пресса выполнены из высокопрочных сталей и дополнительно укреплены с целью придания необходимой жесткости.

    Устройство гидравлического пресса

    Штамповочный пресс для металла гидравлического типа применяется для создания объемных форм с помощью продавливания металла.

    Принцип действия такого механизма основан на давлении жидкости, помещенной в двух резервуарах, которые снабжены поршнями. Резервуары соединены трубопроводом. В результате давления в жидкости, возникающего в момент ее нагнетания в цилиндр из другого резервуара, оно передается на ползун и приводит его в движение. При перемещении ползун с большим усилием продавливает заготовку.

    Изготовление штампов для холодной штамповки металла

    Рабочим устройством любого прессового станка является сам штамп. Он включает две рабочие части, называемые матрицей и пуансоном. В процессе работы подвижной является только верхняя деталь штампа – пуансон, закрепленный на ползуне. Матрица расположена снизу и остается неподвижной.

    Деформирование листа осуществляется во время прижимания пуансона к матрице с расположенной на ней заготовкой.

    Разработке чертежей и изготовлению штампов для пресса предъявляются повышенные требования, т. к. от их точности зависит правильность формирования изделия.

    Выполняются такие работы поэтапно в следующей последовательности:

    • составляется эскиз штампа;
    • с помощью компьютерной схемы штампа, составленной по специальной программе, проводится проверка рационального раскроя материала;
    • при необходимости эскиз корректируется, и уточняются размеры штампа;
    • обозначаются места расположения отверстий и их размеры, которые затем будут нанесены на поверхность штампа;
    • после окончательного согласования чертежей приступают к изготовлению самого штампа.

    Современные станки для штамповки изделий оснащены штампами, изготовленными с большой точностью при помощи компьютерных технологических программ.

    Как проводится штамповка металла?

    Штамповка металла позволяет быстро и точно придать исходному листовому материалу форму готового изделия. Данный процесс заключается в деформации металла под действием направленного давления. При этом материал изменяет свою форму, сохраняя начальную толщину листа.

    1 Основные виды штамповки металлов

    Такой способ обработки применяется в мелком, среднем и большом объеме в производствах, специализирующихся на машино- и приборостроении. Штамповка изделий из металла применяется почти во всех отраслях, позволяя создавать любые детали (от стрелок часов до автомобильных дисков и элементов корпуса самолетов). Данная технология имеет очень долгую историю и даже сейчас активно развивается. Постоянно появляются новые методы, использующие силы разного происхождения, кроме гравитации. Деформирование происходит под действием гидравлического давления, электрического тока, магнитного поля и т. д. Далее мы рассмотрим вопросы, связанные с принципом действия штамповочных прессов, видами и методами деформации металла и использованием изделий, созданных таким способом в разных отраслях промышленности.

    Деформация листового металла может осуществляться под действием высокого давления либо при комбинировании давления и температуры. Исходя из этого, все типы штамповки можно разделить на две большие группы:

    • холодная;
    • горячая.

    Оба типа имеют свои преимущества и недостатки, которые разграничивают сферы их использования. Холодная штамповка осуществляется при температуре ниже точки плавления металла. Это позволяет избежать усадки при остывании, но накладывает ограничения на форму конечного изделия. Таким методом создают детали без большого количества рельефных элементов, например, детали корпуса автомобиля. Основные требования к используемому материалу при холодной штамповке — высокая пластичность и отсутствие хрупких деформаций. Метод подходит для низкоуглеродистых и легированных сталей, меди, латуни, сплавов алюминия и магния, титана. Поверхность изделий получается ровной, гладкой, размеры продукции с высокой точностью соответствуют заданным.

    В зависимости от вида готовой продукции холодная штамповка может быть листовой и объемной. Листовая предназначена для создания таких элементов, как корпуса приборов, детали автомобильного кузова, различные пластины сложной геометрической формы. Заготовки сохраняют свою первоначальную толщину, изменяется только их геометрическая форма. При помощи объемной штамповки производят детали, к которым выдвигаются требования особой надежности и точных геометрических размеров: коленвалы автомобилей, шаровые опоры и т. п. В процессе таких деформаций происходят вдавливание одних структурных элементов поверхности и выдавливание других.

    Преимущества листовой штамповки перед обычной резкой довольно значительные. Во-первых, такая поковка имеет большую производительность — до 40 тысяч деталей за смену. Во-вторых, таким способом можно создать изделие большой мощности при малой толщине материала, например, оборудовав конструкцию ребрами жесткости, что сделать практически невозможно при любом типе резки. Поверхность полученных деталей ровная, не требует шлифовки и грунтовки перед покраской. Все перечисленные преимущества позволили повсеместно внедрить методы штамповки во всех отраслях промышленности, особенно в автомобилестроении, авиации и электронном производстве.

    Горячая штамповка, или ковка, требует предварительного нагрева самой заготовки либо заготовки и штамповочного молота. Данным методом создаются детали сложной геометрической формы, требующие дальнейшей механической обработки, поскольку на стыке пресс-форм остается часть материала. Поверхность изделий вследствие нагревания до высокой температуры покрывается пленкой окислов, которые удаляются на последующих этапах производства.

    Данный метод штамповки производится посредством действия на горячую деталь, которая находится между подвижной и неподвижной частями пресса. В зависимости от зазора между частями штампа ковку делят на два вида:

    1. В открытых штампах. Такой способ предполагает наличие небольшого зазора между плоскостями пресса. В это пространство вытекают излишки металла — облой. Он перекрывает все свободное пространство, вследствие чего остальной материал вынужден занять свое место в пресс-форме. Такой метод дает возможность производить детали точных геометрических размеров, но требует последующих технологических операций по удалению облоя.
    2. Штамповка в закрытых штампах. Данный вид горячей ковки происходит посредством действия пресс-форм, между которыми не остается зазор. В результате получается закрытая полость, в которой формируется изделие. Заготовки для такой штамповки должны иметь точно рассчитанные размеры, форму и толщину. Одно из преимуществ закрытых штампов — практически полное отсутствие облоя, так что такое производство является более эффективным, хотя и требует тщательной подготовки исходного материала.

    2 Альтернативные методы штамповки металла

    Ковка и штамповка могут осуществляться не только давлением молотов и высокой температурой, но и посредством других сил.

    Рассмотрим наиболее распространенные виды деформации металлов:

    1. В производстве деталей для самолетов и ракет широко используется штамповка взрывом (рис. 1). Технологический процесс формирования деталей производят в бассейне с водой, расположив заготовку на пресс-форму, над которой размещается заряд взрывчатого вещества. После детонации взрывная волна в комбинации со смесью газов высокого давления действует на заготовку, придавая ей нужную форму. Таким методом формируются сложные элементы для авиации и ракетостроения, взрывом патрубка для моторов приобретают плавные изгибы, так как в водной среде не происходит их разрыв.
    2. Магнитно-импульсная ковка и штамповка (рис. 2) осуществляются путем преобразования электрического тока и сопутствующего ему магнитного поля в механические деформации заготовки. Процесс осуществляется очень быстро — за десятые доли секунды.
    3. Электрогидравлическая штамповка (рис. 3) основана на действии высокого напряжения в среде жидкости. В результате замыкания контактов проводника возникают высокая температура и волна давления, что делает данный метод похожим на деформацию взрывом.
    4. Изотермическая штамповка является одним из альтернативных подвидов горячей ковки. Отличие заключается в том, что пресс-форма и заготовка разогреваются до температуры плавления металла, которая поддерживается на протяжении всего процесса. В результате такого действия пресса исключается риск возникновения трещин, связанных с перепадом температур. Внутри формы металл получает свойства пластичного материала и с высокой точностью заполняет все пустоты. Изделия получают точную форму и размеры, практически не нуждаются в дальнейшей обработке (рис. 4).
    5. Валковая штамповка (рис. 5) осуществляется посредством прокатывания заготовки на твердосплавных пресс-валах. После такой обработки деталь получает заданную форму, повышаются механические свойства вследствие возникновения направленности микроструктур металла.

    3 Преимущества использования методов штамповки

    Изготовление деталей при помощи высокого давления позволяет создавать детали практически любой формы, значительно уменьшая расход материала. По сравнению с резкой листовой материал под прессом не теряет механических свойств.

    Штамповка довольно проста в применении как на больших предприятиях, так и в мелкосерийном производстве.

    Данная высокоскоростная технологическая операция позволяет получать от 30 до 40 тысяч деталей в сутки. После завершения штамповки изделия нуждаются только в минимальной доработке: снятии облоя, шлифовке и полировке.

    Универсальность применения метода обеспечивается возможностью быстрой замены пресс-форм, расположенных на молотах. Штамповка доказывает свою высокую результативность при внедрении на производствах разного типа (от точного приборостроения до создания автомобилей, самолетов и ракет).

    Такие виды механического деформирования, как магнитная, взрывная и электрогидравлическая штамповки, позволяют создавать сплошные конструкции практически любого размера без швов.

    4 Заключение по теме

    Штамповка применяется уже очень давно, так как происходит от ковки металлов — процесса, развивающегося вместе с человечеством, без которого невозможно представить себе создание орудий труда, строительных инструментов и оружия.

    Современные методы изготовления деталей требуют не только высокой точности, но и экономии материала. Тогда как при резке металла очень большая его часть уходит в стружку, штамповка с максимальной рациональностью расходует материал, придавая ему форму, практически не нуждающуюся в дальнейшей обработке.

    Читать еще:  Использование сталей различных марок в производстве винтовых свай

    Хотя прессы, используемые для штамповки, постоянно развиваются, увеличивая мощность и производительность, их технические характеристики иногда не позволяют создать детали очень больших размеров. В таком случае на помощь приходят альтернативные методы, которые используют гидравлические, взрывные и электромагнитные силы.

    Внедрение на производство данных методов позволяет сократить расход материалов, увеличить точность и надежность изделий и ускорить технологические процессы производства.

    Изготовление поковок и штамповок: особенности технологии

    Ковка и горячая штамповка – одно из трёх основных направлений обработки давлением штучных заготовок из металлов и сплавов. Ввиду того, что способность металла к деформированию существенно возрастает с повышением температуры, методами горячей обработки давлением можно изготавливать изделия сколь угодно сложных форм, причём даже из сталей со сравнительно низкой пластичностью (например, высоколегированных). Более того, некоторые сплавы обрабатываются давлением исключительно при горячем состоянии.

    Область распространения операций горячей обработки давлением и её виды

    Изготовление поковок и штамповок горячей деформацией определяется температурой, при которой деформируемый металл перестаёт упрочняться. Упрочнение проявляет себя как постоянно растущие значения предела пластичности. Как следствие, к металлу приходится прилагать всё большее усилие, что негативно сказывается на расходе энергии деформирующими машинами. При горячей обработке давлением возрастает подвижность зерен макроструктуры, а их перемещение становится более легким. Поэтому удельные усилия заметно снижаются, поэтому становится возможным формоизменять сталь с высокими степенями деформации, не опасаясь при этом разрушения заготовки.

    Ковка и штамповка – основные виды горячей обработки давлением. Соответственно производственное оборудование в первом случае называют ковочным, а во втором – ковочно-штамповочным.

    Неконтролируемость теплового расширения металла при горячей обработке давлением в большинстве случаев не даёт возможности изготавливать изделия без допусков и припусков. Поэтому поковки, штамповки – заготовки, которые далее подлежат механической доработке по контуру, сверлению отверстий, изготовлению пазов или галтельных канавок.

    Таким образом, под ковкой и штамповкой понимают технологию горячей обработки металлов давлением, которую производят при температурах конца аустенитного превращения. Для низкоуглеродистых и нелегированных сталей – это диапазон температур 1050…12000С, а для высокоуглеродистых и легированных – 850…9500С.

    Ковка металла

    При ковке течение металла под действием деформирующего инструмента ничем не ограничивается, поскольку формоизменение происходит нажатием гладких бойков по поверхности заготовки. Усилие деформации при этом наименьшее, однако и возможности для точного деформирования металла минимальны: пластическое течение всегда происходит в направлении наименьшего сопротивления, т.е., в зазор между бойками. Поэтому ковка является чисто заготовительной операцией и выполняется в следующих случае:

    • Для предварительного перераспределения металла в слитке или в катаной штучной заготовке;
    • Для дробления зерен заготовки после её термообработки.

    Основные операции ковки:

    1. Осадка (уменьшение высоты заготовки при соответствующем увеличении ее диаметра).
    2. Протяжка (увеличение длины заготовки при уменьшении ее высоты).
    3. Прошивка закрытая и открытая – получение глухих или сквозных отверстий.
    4. Кручение – винтообразное изменение продольной оси заготовки.
    5. Рубка – разделение заготовки на несколько частей.

    Ковку проводят на паровоздушных ковочных молотах, а для деформирования особо крупных поковок (например, коленчатых валов) используют парогидравлические ковочные прессы. Заготовку, прошедшую переходы ковки, называют поковкой.

    Горячая штамповка

    При горячей штамповке (она, кстати, бывает как объёмной, так и листовой: последняя применяется для трудно деформируемых сталей, которые поставляются как толстолистовой прокат толщиной более 15…20 мм) течение металла под действием рабочего усилия ограничивается формой полости рабочего инструмента – штампа. Иногда готовое изделие после такого формоизменения так и называют — «штамповка», но практически более распространён термин «поковка», поскольку изначально уже известно, ковкой или штамповкой обрабатывается металл.

    Штамп представляет собой сложный инструмент, состоящий из двух половинок – подвижной и неподвижной. При этом подвижная часть штампа прикрепляется к ползуну пресса или к бабе паровоздушного штамповочного молота, а неподвижная размещается на столе горячештамповочного оборудования.

    Наличие боковых стенок штампа повышает усилие деформирования из-за появления сил трения. Однако готовые штамповки отличаются значительно более высокой размерной точностью, поэтому допуски при этом намного меньше. Кроме того, наличие современного горячештамповочного оборудования – горячештамповочных автоматов, винтовых и кривошипных прессов – позволяет минимизировать также припуски на механическую обработку. Штампованная поковка в ряде случаев подлежит только очистке от окалины.

    Таким образом, поковка, штамповка – отличия между ними заключаются в степени точности конечного изделия, и в его форме.

    Последовательность проведения технологических процессов горячей штамповки:

    1. Нагрев заготовки пламенными иди электрическими печами.
    2. Собственно деформирование (основными схемами течения металла являются осадка и выдавливание).
    3. Обрезка облоя – технологического остатка, наличие которого обеспечивает заполнение трудно заполняемых полостей штампа.
    4. Правка-калибровка, в результате чего выравнивается продольная ось изделия, изогнутая возникшими при деформировании термическими напряжениями.

    Итак, поковка, штамповка – разница между ними состоит в том, что поковка после деформирования всегда подвергается последующей обработке, в то время как штамповка уже имеет форму, приближающуюся к форме конечной детали.

    Штамповка деталей из листового металла: что это такое, основные виды

    Всесторонне рассмотрим один из самых применяемых сегодня методов обработки предметов. Начнем с того, что такое штамповка деталей из листового металла: это контролируемое изменение размеров и формы заготовки давлением.

    История возникновения процесса

    Известен и используется издревле, так как был изобретен еще до Средневековья и уже тогда позволял нашим предкам изготавливать оружие, украшение и другие нужные в быту вещи. В течение столетий неуклонно совершенствовался, всегда отличаясь сравнительной простотой и высокой производительностью, но выполнялся вручную вплоть до 1850-х годов, после чего уровень развития технологий позволил вплотную заняться его механизацией.

    С середины XIX века технические операции стали проводить на станках, с начала XX – приступили к выпуску кузовов авто, с 1930-х – корпусов и механизмов морских и речных судов и летательных аппаратов, с 1950-х – функциональных узлов и элементов в ракетостроении.

    Металлическая штамповка столетиями сохраняла популярность из-за следующих своих особенностей и преимуществ:

    • Универсальность – с ее помощью выполняют детали каких угодно размеров и форм, причем как нуждающиеся в последующей обработке, так и уже готовые к эксплуатации.
    • Точность изготовления, особенно при современном уровне технологий, что позволяет обеспечить взаимозаменяемость выпускаемых элементов даже без доводки.
    • Склонность к механизации и автоматизации – высокая производительность всегда была очевидным достоинством, и сегодня она достигается за счет использования роторно-конвейерных линий.
    • Прочность конечных изделий, даже тонких, легких, габаритных.

    Особенно актуален процесс при массовом выпуске – как мелких элементов, вроде шестеренок для часов, так и крупных предметов, например, кузовов автомобилей.

    Виды штамповки металла

    Естественно, за столько веков появился целый ряд методов выполнения данной операции. До наших дней дожили те из них, которые обеспечивали должный уровень скорости, точности, качества, безопасности обработки заготовки. По этой причине ручные способы сегодня не находят широкого применения, а используются лишь в частных случаях.

    Отдельную нишу занимают варианты, при которых результат достигается не давлением, а другими путями, например, воздействием кратковременных электрических импульсов или нагревом с изотермической деформацией и применением гидравлического пресса, или даже взрывом в водной среде.

    Более подробно мы рассмотрим классические и актуальные сейчас виды.

    Листовая штамповка металла

    Особенно востребована при массовом выпуске плоских и/или объемных конструкций. Готовый предмет формируется специальным инструментом. По температуре осуществления операций подразделяется на 2 категории:

    • Холодная – максимально эффективна при выборе меди, стали (легированной или углеродистой), алюминия в качестве основного материала, но при условии грамотной разделки. Наиболее распространенный случай применения – создание кузовных элементов машин.
    • Горячая – заготовку предварительно помещают в электрическую или пламенную печь, в остальном же технология аналогична предыдущему варианту. Подходит для листов толщиной до 5 мм, чаще всего используется для изготовления корпусов водных судов.

    Объемная

    Очень интересный вариант, при котором, за счет пластической деформации сразу по трем плоскостям, из простейших заготовок делают более сложные. Обладает высокой степенью перспективности, классифицируется на две группы – с изменением агрегатного состояния продукции и без него. Рассмотрим обе по порядку.

    Технология ГОШ – горячей объемной штамповки изделий из металла

    Деталь подвергают давлению и, одновременно, температурному воздействию, нагревая в закрытой без зазоров пресс-форме. Данная полость получила сразу два названия – «ручей» и, по другой версии, «гравюра». Да, на начальном этапе реализации способ требует повышенного внимания к подготовке основного материала, но зато хорош своей точностью соответствия готового элемента заданным размерам и высоким качеством его поверхностей, и это при малом проценте облоя.

    Относительный минус в том, что рабочее оборудование в этом случае стоит сравнительно дорого, а оператора требуется дополнительно обучать, но и такие затраты времени и средств многократно окупаются в долгосрочной перспективе производства.

    Процесс ГОШ можно условно разбить на 7 этапов:

    1. выбор типа штампа по металлу;
    2. создание чертежа, максимально подробного;
    3. расчет числа выполняемых технологичных переходов;
    4. подготовка проектной документации для каждого из промежуточных этапов;
    5. определение подходящих пресс-форм;
    6. установка основных параметров и режима нагрева заготовки;
    7. задание нужных финишных процедур (учитывая эксплуатационные требования, предъявляемые к готовому изделию).

    Кроме того, экономистам необходимо найти себестоимость единицы продукции, выпущенной по согласованному алгоритму.

    Если сравнивать с горячей ковкой, ГОШ гораздо точнее, у него лучшая производительность и он дает больше вариантов для достижения результата, поэтому он объективно перспективнее.

    Метод холодной объемной штамповки деталей из металла

    Хорош высокой точностью и чистотой (гладкостью) конечной поверхности. Основной материал не рекристаллизируется ни на одном из этапов производственного цикла, что делает готовую продукцию устойчивой к различным механическим воздействиям и нагрузкам. Заготовками в данном случае являются проволочные и калиброванные прутки.

    Относительный минус данного варианта – значительные усилия, затрачиваемые на выпуск: они больше в 10 раз, если сравнивать с ГОШ. Также следует отметить негативное влияние чрезмерных механических нагрузок, на практике уменьшающих ресурс пресс-форм, но в целом способ пока частично сохраняет актуальность.

    Холодная штамповка листового металла: суть и назначение

    Это наиболее популярный метод выпуска широкой группы изделий из полимеров и металлов, потому он заслуживает детального рассмотрения. Прежде всего подкупает своей универсальностью – можно изготавливать детали любых размеров и геометрии, начиная от миниатюрных элементов бытовых приборов и заканчивая габаритными корпусами авиатехники. Но есть и другие неоспоримые достоинства.

    Практические преимущества способа:

    • Высокая степень использования основного материала – обрезков или остатков не остается, что сокращает общие расходы.
    • Возможность выпуска элементов даже с тонкими стенками без снижения их конечной прочности.
    • Низкая себестоимость, особенно удобная в условиях серийного и масштабного производства.
    • Отсутствие необходимости проведения финишной обработки – поверхность продукции, как правило, получается достаточно гладкой.
    • Перспективность в вопросе автоматизации – процесс штамповки можно всячески механизировать и совершенствовать.

    Есть и условный минус, логично вытекающий из технологичности проводимой операции и высокого качества результата. Недостаток в том, что для наладки нужны специалисты, причем с опытом, хорошей квалификации. Также не стоит забывать о временных затратах на проектирование – это достаточно трудоемкая часть задачи. Хотя преимуществ, естественно, больше, и достоинства продолжают определять назначение способа, которое сводится к тому, чтобы оставаться наиболее производительным и удобным вариантом обработки заготовок под давлением.

    Операции холодного метода штамповки

    Предпринимаемые действия либо разделительного, либо формоизменяющего характера. Поэтому главные процедуры следующие:

    • Резание – разделка основного материала, может осуществляться как по прямой линии, так и по более сложной траектории. Выполняется при помощи промышленных гильотин и/или ножниц больших размеров, причем как на стартовых, так и на финишных этапах производственного цикла.
    • Пробивка – создание технологических отверстий необходимого (произвольного) диаметра и даже формы.
    • Вырубка – еще одна разделка, но она уже производится по замкнутому контуру, с отделением нужной части, становящейся заготовкой (здесь и кроется принципиальное отличие от предыдущей операции, при которой отрез считался был отходом).
    • Вытяжка – изменение объема детали (из плоской делают полую, при этом толщина стенок тоже может стать другой, обычно тоньше).
    • Отбортовка – создание рельефной кромки по периметру, внутреннему или наружному. Наиболее распространенные случаи применения – места монтажа фланцев и торцы труб.
    • Гибка – превращение плоской конфигурации в изогнутую, обычно U или V-образную, но возможны и другие варианты, вплоть до довольно сложных.
    • Обжим – элемент фиксируют в конической матрице и давлением воздействуют на его торцевую часть, уменьшая ее размеры.
    • Формовка – изменение геометрии на каком-то локальном участке заготовки (при этом ее наружный контур сохраняет свои габариты).

    Разделительная штамповка: что это такое

    Это распространенная разновидность рассматриваемого нами процесса, осуществляемая для получения части материала от общей обрабатываемой детали. Может включать в себя операции резки, пробивки, вырубки, как одну, так и две-три сразу, выполняемые последовательно, с помощью размещенного на прессе инструмента. Последний выбирается по ситуации, в зависимости от проводимых работ, и это может быть как гильотина или ножницы, так и дисковая пила или даже вибрационная головка. Траектория его движения допустима как простая (по прямой), так и сложная (по ломаной линии), главное – получить заготовку нужной формы и с необходимым контуром.

    Классификация оборудования для штамповки изделий из металла

    В самом общем случае оно представляет собой станки-прессы с определенным типом привода (о котором ниже), а также различными характеристиками прочности, производительности, количества выполняемых операций, максимального размера обрабатываемых предметов и так далее.

    Выбор нужно осуществлять в зависимости от особенностей производства и от того, какую конечную продукцию следует получить: учитывая, что для сравнительно мягких материалов не нужна значительная мощность, что для серийного выпуска требуется высокая скорость, и другие нюансы конкретного случая.

    Просто необходимо, чтобы модель станка соответствовала рекомендациям актуальных межгосударственных стандартов. Помимо рабочих параметров оборудования для штамповки листового металла, ГОСТы также определяют расход, нормы безопасности труда, правила проектирования и другие сопутствующие моменты.

    Перейдем к рассмотрению наиболее часто используемых видов техники.

    Кривошипно-шатунные прессы

    Считаются сравнительно простыми по конструкции механизмами с двойным или тройным характером действия. Преобразуют крутящий момент в возвратно-поступательное движение, благодаря которому:

    • подающее устройство перемещает стальную ленту (или другой материал);
    • шаговый нож отрезает заготовки согласно заданной программе.

    Достаточно надежны (в силу отсутствия сложных функциональных узлов), поэтому нашли свою нишу в массовом выпуске однотипных элементов, чаще всего небольших размеров. Оправдывают себя с экономической точки зрения в перспективе долгосрочного использования.

    Гидравлические прессы

    Лидируют среди всех видов оборудования по своим мощностным характеристикам: наиболее производительными их моделями выштамповка металла осуществляется с усилием до 2 килотонн.

    Принцип их действия базируется на передвижении пары цилиндров разных размеров. За счет отличия в диаметрах при вращении создается определенное давление на поверхность заготовки, которое изменяет геометрию листа и позволяет получить элемент нужной формы.

    За перемещение жидкости отвечают насосы: оснащенные электроприводами, они быстро обеспечивают необходимую интенсивность воздействия. Результат – готовая продукция с гладкой поверхностью, параметры которой с высокой степенью точности соответствуют заданным.

    Радиально-ковочные прессы

    Классический случай их применения – выпуск цилиндрических заготовок, но также они широко используются для серийного производства предметов с круглым, прямоугольным, квадратным сечением.

    Современные модели таких станков, как правило, оснащаются индукционной печью, в которой материал (обычно уже в виде болванки) проходит предварительный нагрев. Термическое воздействие позволяет обеспечить должную пластичность при сохранении максимальной прочности.

    Точность соответствия заданной геометрии главным образом зависит от того, какая была выбрана форма для штамповки металла, но и мастерство оператора тоже играет свою роль. Обслуживать такие станки должны специалисты, прошедшие профильную подготовку.

    Электромагнитные прессы

    Наиболее современные и в чем-то даже инновационные варианты оборудования.

    • Создают ЭМ-поле, энергия которого является основной движущей силой, давящей на сердечник.
    • Последний, обладающий проволочной обмоткой, в свою очередь, воздействует на инструмент (исполнительный орган).

    От интенсивности влияния и зависит степень изменения размеров заготовки. Задав соответствующую программу, можно с максимальной точностью выполнить предмет любой геометрии, даже самой сложной.

    Автоматические штамповочные линии

    Это передовые и многофункциональные комплексы, оснащенные ЧПУ-системами, с наглядными и удобными в пользовании сенсорными дисплеями. У них есть все, чтобы минимизировать работу оператора, полностью исключить ошибки, вызванные «человеческим фактором», обеспечить высокую производительность труда. Единственное НО: они должны функционировать строго по алгоритму, заданному опытным инженером-технологом.

    Мы детально рассмотрели все основные и популярные варианты оборудования, постарались наглядно показать преимущества и недостатки каждого из них. Для более подробной консультации обращайтесь к менеджерам завода «Сармат»: они помогут подобрать станок, чтобы поставить нужную вам разновидность штамповки на поток.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector