Особенности и технология холодной штамповки деталей из листового металла

История возникновения процесса

Штамповка металла менялась на протяжении всей истории. Первый подъем этого процесса отмечен в 1850-х гг. С этого периода при штамповке металла стали применять станки, что повысило качество готового изделия.

Следующий бум штамповки пришелся на 20 век. Благодаря развитию новых технологий автомобильная промышленность стала активно развиваться. С помощью штамповки были изготовлены детали кузова и внутренние механизмы автомобиля.

В 1930-х годах процесс штамповки начали использовать в корабле- и авиастроении. Спустя 20 лет эта технология завоевала популярность в ракетостроении.

Причин растущей популярности этой технологии изготовления деталей несколько:

1. Возможно изготовление как готовых деталей, так и заготовок для дальнейшей обработки. Форма и параметры могут быть любыми.
2. Процесс штамповки позволяет производить детали с малым весом и высокой прочностью.
3. Высокая точность работы исключает необходимость дальнейшей обработки детали другими инструментами.
4. Вращающаяся конвейерная линия, работающая автоматически, облегчила и ускорила производственный процесс.

С помощью холодной штамповки можно изготавливать конструкции и детали различной формы, но есть ограничения по габаритам. Данная технология предназначена для производства заготовок массой до 1 тонны. Если вам нужна деталь большей массы, нецелесообразно использовать холодный метод металлообработки.

Немного истории

Холодная обработка металла была известна много веков назад, но в то время не было такого крупного производства. В основном он использовался для изготовления домашней утвари, различных украшений и оружия.

Но благодаря техническому прогрессу этот вид металлообработки со второй половины 19 века поднялся на новый уровень. В результате усовершенствования стали выпускаться новые детали и элементы для промышленности, что в свою очередь способствовало быстрому развитию этой отрасли.

Уже в начале 20 века производство насадок для холодной штамповки металлов играло большую роль в таких отраслях, как автомобильная, авиационная и судостроительная промышленность, а в 50-х годах того же века они стали применяться в ракетостроении.

Виды холодной штамповки

Для изменения исходных геометрических параметров металлического листа в нескольких направлениях применяют холодную ковку. Чтобы не повышать стойкость металла и, следовательно, не снижать его текучесть, такую ​​технологическую операцию проводят при температуре, не превышающей температуру ковки.

Вырубка дисков — простейший пример холодной штамповки

По этой технологии, требующей применения специального оборудования, изделия изготавливаются с повышенной точностью, без таких дефектов, как горячие трещины, царапины, заусенцы и риски, участки, склонные к усадке металла. В связи с тем, что штамповочный пресс, применяемый для выполнения объемного долбления, должен преодолевать огромное сопротивление ненагретого металла, получить с его помощью детали сложной конфигурации проблематично. В таких случаях лучше использовать не холодное, а горячее тиснение.

Другим видом обработки металлов давлением, при котором заготовки не подвергают предварительному нагреву, является холодная листовая штамповка. При выполнении обработки по этому способу в качестве заготовок может выступать лист, лента или полоса из металла. Толщина стенки заготовки при использовании этой технологии практически не изменяется, а пространственные изделия можно получать только из пластичных металлов.

2 Технология и особенности листовой штамповки металла

Сырьем для технологической операции служат стальные полосы, тонкие полосы или металлические листы. По типу обработки штамповка бывает двух видов: холодная; горячий. В большинстве случаев используется холодная штамповка. В случаях, когда мощность и производительность штамповочного оборудования невысоки, а также при низкой пластичности заготовки рекомендуется горячая штамповка. Обычно термообработанный материал толщиной не более пяти миллиметров.

Технологический процесс штамповки принято разделять на следующие операции: разделение; изменение формы. Сепараторы необходимы для отделения деформируемой части металлического изделия по определенному контуру в процессе резки материала. Эти операции включают в себя:

• Резка: отделение части заготовки по прямой или криволинейной линии (процесс осуществляется последовательно). Резку осуществляют с помощью гильотинных, дисковых, вибрационных и других видов ножниц, при необходимости разрезая на полосы необходимых размеров на металлических листах, а также при производстве готовых изделий.
• Штамповка. Применяется, когда необходимо сделать в заготовке отверстия разной формы.
• Вырубка. Эта операция позволяет создать деталь с контуром замкнутого вида.

Но формовочные операции выполняются для изменения (без явления разрушения) геометрических размеров и конфигурации заготовки. Они включают:

• Отбортовка: создание кромок заданных размеров вокруг отверстий и по контуру (внешнему) изделия. Отбортовку обычно проводят на концах трубных конструкций, к которым затем планируется прикрепить фланцы.
• Извлечение: получение пространственных полых изделий (полусферических, конических, цилиндрических, коробчатых и т д.) из исходных плоских заготовок.
• Опрессовка: сужение концов полых и кусковых металлических деталей с помощью конической матрицы.
• Изгиб: придает изогнутую форму плоским деталям.
• Формирование: внешний контур заготовки остается неизменным, но изменяется ее локальная форма в соответствии с заданными параметрами.

Холодная штамповка предполагает использование медных и алюминиевых сплавов (а также листов чистой меди и алюминия), легированной и углеродистой стали. Часто используются и материалы из группы неметаллов – пластик, кожа, плотный картон и другие.

Важно, что холодная обработка металла дает достаточно высокое качество поверхности получаемых полуфабрикатов или готовых деталей. Их чистота может в некоторых случаях достигать 8 класса. Хотя потребители обычно не предъявляют таких требований к штампованным изделиям, их вполне устраивает чистота поверхностей на уровне 2-6 классов.

Отметим, что холодная штамповка листовых материалов повышает удельную прочность готовых деталей, что отличает ее в лучшую сторону от стандартного металлопроката. Но при штамповке очень важно изучить и учесть все особенности материала, из которого получено то или иное изделие. Чтобы холодная штамповка была качественной, необходимо учитывать следующие свойства сырья:

• магнитная и электрическая проводимость;
• твердость, механическая прочность;
• много;
• сила удара;
• теплостойкость и теплопроводность;
• долговечность, способность противостоять коррозии и эксплуатационному износу.

2. Гидравлические прессы

Экструзия (рис. 2) осуществляется на гидравлических прессах. При прямом выдавливании направление течения металла заготовки (на рисунке показано стрелками) совпадает с направлением выдавливающего усилия Р пуансона, а при обратном — противоположно движению пуансона. При комбинированном способе часть металла заготовки течет по направлению движения поршня, а другая часть – против него.

Рис. Рис. 2. Схема для методов холодного выдавливания: а — прямой; б — реверс; в — комбинированный; 1 — штрих; 2 — матрица; 3 — заглушка; 4 — упор; 5 — спусковой крючок.

Преимуществом гидравлических прессов для холодного прессования (например Р2940А) является большой ход (400 мм) при большом усилии (10 МН). Есть также машины для холодного выдавливания, например модели К09.344. Экструзия обеспечивает высокую производительность и точность изготовления деталей и применяется в крупносерийном и серийном производстве.

Горячая объёмная штамповка

Горячая ковка (ГОШ) — вид обработки металла давлением, при котором формирование поковки из нагретой до температуры ковки заготовки осуществляется с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничено поверхностями полостей (а также выступов), выполненных в отдельных частях штампа, так что в последний момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (поток) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокатные круглые, квадратные, прямоугольные профили, а также периодические. При этом прутки разрезают на отдельные (размерные) заготовки, хотя иногда их штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочном станке.

Применение объемной штамповки оправдано в серийном и массовом производстве. При использовании этого метода значительно повышается производительность труда, уменьшается количество отходов металла, обеспечивается высокая точность формы изделий и качество поверхности. Штамповка может быть использована для получения изделий очень сложной формы, которые не могут быть получены методами свободной ковки.

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В эту щель втекает часть металла — факел, который закрывает выход из полости сопла и вынуждает остальной металл заполнять всю полость. В последний момент деформации излишки металла в полости выдавливаются в заусенец, что позволяет не предъявлять высоких требований к точности изготовления заготовок по массе. Недостатком этого метода штамповки является необходимость удаления облоя при последующей механической обработке. Поковку всех видов можно получить штамповкой в ​​открытых штампах.

Ковка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость в штампе остается закрытой в процессе деформации. Зазор между подвижной и неподвижной частями поршня постоянный и малый, образование заусенцев в нем не дано. Расположение таких штампов зависит от типа машины, на которой они штампуются. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя половина — выступ (на прессах), или верхняя половина может иметь полость, а нижняя половина — выступ (на молотках). Закрытый поршень может иметь две взаимно перпендикулярные разделяющие плоскости. При ковке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не будут заполняться углы полости формы, а при избытке — высота поковки будет больше необходимой. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

Читайте также: Как сварить алюминий конвертером: пошаговая инструкция

Лекция 12. Холодная штамповка

Производительность автоматов достигает 400 изделий в минуту. По сравнению с изготовлением резанием стыковка дает до 30-40% экономии металла.

2. Штамповка пластин

Листовая штамповка

— способ изготовления плоских и объемных тонкостенных изделий из заготовки в виде ленты, полосы, рулона.

Он характеризуется высокой производительностью, стабильностью качества и точности, низкими затратами на изготавливаемые детали и возможностью полной автоматизации. Производительность толстолистовой штамповки до 40 000 деталей в смену.

Толщина заготовки при листовой штамповке обычно не более 10 мм, но иногда может превышать 20 мм, в этом случае штамповка осуществляется с подогревом до температур ковки.

Для листовой штамповки применяют: низкоуглеродистую сталь, ковкую легированную сталь, цветные металлы и сплавы на их основе, благородные металлы, а также неметаллические материалы: органическое стекло, войлок, целлулоид, текстолит, войлок и др. применяются также биметаллические и многослойные пластины.

Операции листовой ковки делятся на разделительные и формообразующие.

В разделительных операциях стадия пластического деформирования материала обязательно заканчивается его разрушением. Разделительные операции включают в себя:

1. Вырезать

— полное отделение части заготовки по открытому контуру при резке. Резка осуществляется на ножницах с параллельными лезвиями, с наклонными лезвиями (гильотина), с помощью дисковых ножей, с помощью режущих насадок.

Рис.2. Режущие плоскости: а) конические лезвия б) круглые лезвия

В ножницах с прямолинейным движением ножей (рис. 2а) в боковых направляющих станины вверх-вниз перемещается ползунок с установленным на нем верхним ножом; нижний нож закреплен неподвижно в раме. Подъем и опускание верхнего ножа осуществляется кривошипно-шатунным механизмом. Разрезаемый лист укладывается на раскройный стол и прижимается к нему пневматическими или гидравлическими прижимами. У гильотинных ножниц режущие кромки лезвий для уменьшения усилия резания наклонены друг к другу под углом схождения = 1–5°. Лист подается до упора, что определяет ширину отрезаемой полосы В

. Длина нарезаемой полосы L не должна превышать длину ножей.

Сила резания определяется по формулам:

-для ножниц с параллельными лезвиями

— для гильотинных ножниц

в которой

– длина линии реза, мм;
С
– толщина материала, мм; – сопротивление сдвигу, равное 0,8–0,9 конечной прочности материала; — угол скоса верхнего ножа.

Ножницы с вращательным движением режущих кромок — дисковые (рис. 2б). Применяются для резки листовых полос неограниченной длины, а также для резки по криволинейному контуру. Вращение дисковых ножей обеспечивает не только разделение, но и подачу заготовки под действием сил трения. Режущие кромки ножей следуют друг за другом, это обеспечивает прямолинейность линии реза. Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть в 30…70 раз больше толщины заготовки, увеличиваясь при уменьшении коэффициента трения.

2. Удар

— отделение части заготовки по замкнутому контуру, при этом отделяемой частью является изделие.

Штамповка

— отделение части заготовки по замкнутому контуру, при этом отделенная часть является отходом.

Важнейшим технологическим параметром операций является радиальный зазор между пуансоном и матрицей. Зазор назначается в зависимости от толщины и механических свойств заготовки, он составляет примерно . Зазор при штамповке назначают уменьшением размера сечения пуансона, при штамповке — увеличением отверстия в матрице.

Рис.3 Форма для процессов резки (а) и штамповки (б

1 — пуансон, 2 — матрица, 3 — изделие, 4 — отходы

При штамповке малочисленные и средние детали из одной листовой заготовки вырубаются на несколько плоских заготовок для штамповки. Между соседними контурами выкраиваемых заготовок оставляют перемычки шириной примерно равной толщине заготовки. В ряде случаев соседние заготовки вырубают без перемычек (экономия металла с ухудшением качества реза и снижением стойкости инструмента).

Размещение контуров соседних вырезанных заготовок на листовом материале называется вырезкой

. Часть заготовки, оставшаяся после резки –
остановка.
Штамповка является основным отходом при листовой штамповке. Вид нарезки следует выбирать из условия уменьшения угара металла в пуансоне (рис. 4).

Рис.4. Примеры резки материала с перемычками (а) и без перемычек (б)

Экономия металла может быть достигнута за счет: уменьшения расхода металла на перемычки, применения безотходной и малоотходной резки, повышения точности расчета размеров заготовки и уменьшения припусков на обрезку.

Сила резания или пробивки определяется по формулам:

— для круглого контура ;

— для произвольного контура ,

в которой

-длина линии реза или окружность реза;
С
— толщина заготовки;
д
— диаметр вырезаемого отверстия; — сопротивление сдвигу.

Формоизменяющие операции — это операции, при которых плоская заготовка преобразуется в объемную деталь требуемой формы без изменения толщины материала. Основные формовочные операции: гибка, волочение, отбортовка, усадка, разводка, рельефное литье.

Получить полный текст

1. Изгиб

— формирование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы. Гибка осуществляется в штампах, а также поворотных фасонных валках, играющих роль штампа, на профилегибочных станах.

Рис.5. Устройство изгиба

1-матрица, 2-заготовка, 3-пуансон, -угол изгиба, NN

— нейтральная команда
Р
– радиус округления

В местах изгиба внешние слои заготовки растягиваются, а внутренние сжимаются. Между ними находится нейтральный слой NN

не испытывает ни растяжения, ни сжатия. Длина нейтрального слоя в разложенном состоянии определяет размер заготовки до гибки.

Изгиб осуществляется в результате упругопластической деформации, где наряду с пластической деформацией происходит значительная упругая деформация металла. Поэтому после изгиба растянутые и сжатые слои металла стремятся вернуться в исходное положение. В результате форма детали после гибки не будет соответствовать форме поршня с величиной угла отскока, что необходимо учитывать при изготовлении инструмента. Угол отскока 1–8.

С уменьшением радиуса закругления пуансона R вероятность образования трещин увеличивается, и идет от наружной поверхности в толщу заготовки, поэтому зависит от пластичности металла .

Изгибающая сила определяется по формуле:

,

в которой

— ширина заготовки,
С
это толщина металла.

2. Капюшон

— формирование полого изделия из плоской или полой заготовки. Крышка изготавливается в разливных патрубках на кривошипном прессе (рис. 6).

Вырезанная заготовка диаметром размещается на плоскости матрицы. Поршень давит на заготовку, и она, смещаясь в отверстие сопла, формирует стенки удлиненной детали. Диаметр вытягиваемого изделия .

Рис. 6. Устройство капота

Изменение формы при волочении оценивают коэффициентом волочения, который в зависимости от механических свойств металла и условий волочения не должен превышать 1,8-2,1.

С возможной потерей устойчивости фланца и образованием складок при вытяжке. Их предотвращают, прижимая фланец заготовки к соплу с определенным усилием. Давление прижима составляет 1–3 МПа. Риск разрушения заготовки устраняется также закруглением кромок пуансонов и штампов и использованием правильно подобранных смазочных материалов для уменьшения сил трения между поверхностями заготовок и инструментов.

Существуют вытяжки без разведения стен и с разведением стен. Вытяжка без разбавления стен

полую деталь получают из листа без изменения его толщины. Это достигается за счет того, что зазор между пуансоном и матрицей равен . Когда производится
крышка с раствором стенки
, где длина полой части увеличивается за счет утонения боковых стенок. Допустимое уменьшение толщины стенки за проход составляет 40–60%.

Детали с большим изменением формы заготовки получают за несколько операций волочения с постепенным уменьшением диаметра полой детали и увеличением высоты. В случае последующих переходов .

Промежуточный отжиг для устранения закалки позволяет повысить КВ до 1,4-1,6.

3. Отбортовка

— формирование валика (шейки) вокруг отверстия в заготовке.

Рис.7. Расположение фланцев

1 — изделие; 2-пустой; 3-удар; 4 матрицы

Эксплуатация характеризуется фланцевым фактором

,

куда; делать

диаметр отверстия в плоской заготовке. Во избежание образования продольных трещин необходимо, чтобы
ОЧЕРЕДЬ
=1,2–1,8. При отбортовке небольших отверстий отбортовку обычно сочетают с пробивкой.

Отбортовку применяют для изготовления кольцевых деталей с фланцами и для формирования выступов в деталях под резьбу, сварку или сборку, а также для повышения жесткости конструкции при малой массе.

4. Сжать

— уменьшение окружности поперечного сечения торцевой части полой заготовки.

Рис. 8. Термоусадочная композиция

Производится путем вдавливания заготовки в коническую полость штампа (рис. 8).

Операция характеризуется коэффициентом усадки. Во избежание образования продольных складок в усохшей части необходимо, чтобы КО

=1,2–1,4. Для более крупного формования проводят несколько последовательных операций усадки.

5. Распространение

— увеличение окружности поперечного сечения торцевой части полого стержня. Расширение противоположно сужению.

Инструменты и оборудование для штамповки плит

Штампы используются как инструменты для листовой штамповки. По технологическому назначению поршни бывают простого, последовательного и комбинированного действия. Поршни одинарного действия — однооперационные, поршни последовательного и комбинированного действия — многооперационные.

В одном штампе действия

одна операция выполняется за ход толкания.

В последовательном штампе

за один ход ползуна одновременно выполняются две и более операций в разных положениях, а заготовка после каждого хода пресса переходит на шаг подачи.

В штампе комбинированного действия

за один ход ползуна пресса выполняются две и более операции в одном положении без перемещения заготовок в направлении подачи.

Холодная ковка листового проката в основном осуществляется на кривошипных прессах. Для крупных изделий из толстых листов применяют гидравлические прессы.

Краткая характеристика

При холодной толстолистовой ковке заготовки обрабатываются на специальном оборудовании под высоким давлением. Меняются их форма и размеры. Остальные геометрические свойства деталей остаются в исходном состоянии.

В процессе штамповки металл становится намного прочнее. Но с увеличением прочности увеличивается хрупкость металла. Чтобы уменьшить влияние этого негативного фактора на состояние готовой детали, проводят дополнительный процесс термической обработки. Он называется рекристаллизационным отжигом. Благодаря этому этапу достигаются оптимальные показатели хрупкости и прочности металла.

Принцип работы

Пресс ХШ состоит из механизма, приводящего его в действие, и устройства, осуществляющего непосредственно сам процесс штамповки.

Кривошипный пресс. Что касается рабочего механизма, то это коленчатый вал, который вращается с помощью электропривода. В результате вращения маховика происходит цепная передача вращения кривошипно-шатунному механизму.

Совершая возвратно-поступательное действие, имеющийся кривошипный ползун приводит в действие сам узел. При таком ударе возникает соответственно высокое давление, позволяющее пластически деформировать такой металл.

Гидравлический пресс. Принцип работы такой установки заключается в том, что формование происходит при прессовании материала с помощью жидкости, которая находится в специальных емкостях, подключенных к специальным трубопроводам. В процессе создания давления в одном цилиндре возникает давление в другом, которое в свою очередь передается на ползун и приводит его в движение. В результате таких усилий заготовка продавливается.

Что касается самого штампа, то он включает в себя две основные рабочие части, это матрица и пуансон.

Матрица расположена в нижней части оборудования и является неподвижной, а пуансон — подвижной его частью, которая при деформации прижимается к матрице, на которую укладывается соответствующий материал. Таким способом осуществляется формирование на металлической поверхности.

Какие операции подразумевает холодная штамповка

Все рабочие операции холодной штамповки делятся на две большие группы: сепарацию и формовку.

Отдел операций листовой штамповки

Разделительные операции при листовой штамповке включают операции, связанные с нарушением целостности листового материала. Наиболее часто используются

• Резка — отделение части заготовки по прямой или криволинейной линии. Его используют как для получения готовых изделий, так и для разделения листа на заготовки нужного размера для дальнейшей обработки.
• Штамповка – это разделение части заготовки по замкнутому контуру. Внутри контура также можно вырезать кусок металла.
• Штамповка – пробивка отверстий в заготовке круглой или произвольной формы.

Формоизменяющие операции для листовой штамповки

К формоизменяющим операциям листовой штамповки относятся операции, изменяющие пространственную форму листа без нарушения его целостности, такие как:

• Гибка – придает плоской заготовке криволинейную форму вдоль продольной оси. Различают V-образную, U-образную и более сложные формы изгиба.
• Вытяжка – это преобразование плоской заготовки в полую пространственную форму. При рисовании толщина заготовки может быть изменена.
• Отбортовка – это формирование фланцев по внешнему или внутреннему контуру изделия.
• Термоусадочное сжатие материала заготовки в конической матрице для уменьшения размера торцевой части детали.
• Shaping-Изменение формы части детали с сохранением линии внешнего контура.

При разработке технологии штамповки плит технолог сочетает операции обеих групп.

Оборудование

Штамповка листов производится с помощью пресса и сопла. Пресс используется для создания давления, то есть собственно процесса штамповки, а штамп придает изделию нужную форму. Штамп изготовлен из инструментальной стали и состоит из пуансона и матрицы.

Процесс деформации происходит с помощью штампа и матрицы в момент их сближения. Подвижной является верхняя половина поршня, закрепленная на прессе, а именно на ползуне.

Нижняя половина остается неподвижной и размещается на рабочей поверхности оборудования. Если штампуется не сталь, а материал мягкий, то рабочие части штампа могут быть изготовлены из полимерных сплавов или дерева.

При изготовлении единичного изделия особо крупных размеров методом штамповки обычно используют не пресс, а специальное устройство, изготовленное из железной или бетонной матрицы и емкости с жидкостью (обычно водой). На штамп помещается лист металла, а над ним жидкостный пуансон.

Крепление бетонной матрицы

Для создания в жидкости давления, необходимого для деформации металла в нужную форму, в емкости подрывают заряд на основе пороха или подают в воду электрический разряд достаточной силы.

Для резки листового металла используется не пресс, а ножницы. Они бывают нескольких видов:

• с параллельными листьями;
• диск;
• гильотина;
• вибрирующий.

Чаще всего используются вибрационные ножницы.

Для качественного производства продукции необходимо тщательно подбирать пресс для каждого вида операции и обрабатываемого материала. Существует несколько видов прессов:

• Молот (максимальная скорость до 20 м/с).
• Гидравлический пресс (максимальная скорость до 0,3 м/с);
• Кривошипный станок (максимальная скорость до 0,5 м/с);
• Вращающаяся машина (максимальная скорость 8 м/с);
• Импульсный пробивной станок (максимальная скорость до 300 м/с).

Кривошипные машины подходят для большинства видов операций. Они могут иметь от одного до четырех кривошипно-шатунных механизмов. Принцип работы кривошипно-шатунных механизмов можно описать по схеме:

• Электродвигатель привода передает движение на коленчатый вал через кинематическую цепь, которая состоит из фрикционной муфты и клинового ремня.
• Шатун регулируемой длины приводит ползунок в кривошипно-шатунный механизм.
• Ножная педаль через сцепление запускает рабочий ход пресса.

Оборудование для штамповки изделий сложной конфигурации может иметь несколько ползунов.

Видео: Листовая штамповка

Холодная листовая штамповка

Работа штамповочного пресса.
Штамповка деталей кузова из листового металла.

Суть метода заключается в том, что в качестве заготовки используют свернутый в рулон лист, полосу или полосу, полученную путем прокатки. Листовой штамповкой изготавливаются самые разнообразные плоские и пространственные детали массой в доли грамма и размерами, исчисляемыми в доли миллиметра (например, секундная стрелка часов), и детали массой в десятки килограммов и размером в несколько метров (футеровка часов) смотреть) автомобиль, самолет, ракеты).

Для деталей, полученных листовой штамповкой, характерно незначительное отклонение толщины их стенок от толщины исходной заготовки. При изготовлении пространственных деталей листовой штамповкой заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство заставляет предъявлять достаточно высокие требования к пластичности материала заготовки.

При листовой штамповке чаще всего применяют низкоуглеродистую сталь, ковкую легированную сталь, медь, латунь, содержащую более 60% Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. пистовая штамповка изготавливает плоские и пространственные детали из нелистового . -металлические материалы, такие как кожа, целлулоид, оргстекло, войлок, текстолит, гетинакс и др.

Листовая штамповка широко применяется в различных отраслях промышленности, особенно в автомобилестроении, тракторостроении, авиастроении, ракетостроении и приборостроении, электротехнической промышленности и др.

К преимуществам листовой штамповки относятся:

• возможность получения деталей с минимальной массой при заданной прочности и жесткости;
• достаточно высокая точность размеров и качество поверхности, что позволяет минимизировать доводочные операции механической обработки;
• сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, что обеспечивает высокую производительность (30-40 тыс деталей в смену с одного станка);
• хорошая адаптируемость к производственным масштабам, где листовая штамповка может быть экономически целесообразной как в массовом, так и в мелкосерийном производстве.

Холодная объёмная штамповка

При холодной ковке (CSS) температура исходной заготовки ниже, чем при ковке. Это обуславливает высокие значения сопротивления металла давлению ковки и значительно меньшую текучесть, что ограничивает возможность получения изделий сложной формы. Однако, по сравнению с ГОШ, металл не подвергается термической модификации, при охлаждении отсутствует усадка, отсутствует опасность образования горячих трещин. Точность шероховатости поверхности при УКР сравнима с точностью резки металла, но после УКР на поверхности металла отсутствуют концентраторы напряжений (риски и царапины). Поэтому методами быстрорежущей стали изготавливают высокоточные и (или) высоконагруженные детали, например: шарикоподшипники подвески автомобилей, коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, детали ступицы несущего винта вертолетов.

Технология штамповки

Для изготовления деталей методом штамповки применяют металлическую пластину, тонкую стальную ленту или полосу.

Чаще всего детали изготавливают методом холодной штамповки из листового металла. При таком виде изготовления деталей металл приобретает дополнительную прочность, что увеличивает срок службы изделия.

Горячая штамповка используется, когда оборудование не может обеспечить усилие, необходимое для деформации холодного металла в желаемую форму. Или когда изготавливаете изделия из непластичного металла. Листы для изготовления деталей горячим способом берут толщиной менее 5 мм.

Дальнейший выбор технологии производства зависит от того, как необходимо воздействовать на металл, то есть технология изменения формы изделия отличается от используемой для разделения. В результате операций разделения деталь отделяется от детали.

Это можно сделать по кривой или по прямой линии или по контуру. Металл разделяется движущимися частями заготовки в разные стороны. Для разделения используется несколько операций, где используется пресс со специальными инструментами.

Виды разделительных операций:

• Отрезка – части металлической заготовки отделяются по криволинейной линии или по прямой. Пресс для такого вида операций называется ножницами. С помощью этой операции изготавливаются готовые детали и заготовки, которые затем дорабатываются другими способами.
• Надрез – это операция по частичному отрезанию части заготовки под давлением с сохранением целостности детали.
• Обрезка – небольшая часть заготовки удаляется, а часть металла уходит в отходы.
• Штамповка – в металлическом листе формируются отверстия различной формы. Часть металлической основы будет считаться отходом и должна быть утилизирована.
• Штамповка – формирует из заготовки изделие, контур которого замкнут.
• Очистка — позволяет убрать неровные края и придать изделию аккуратный вид, подкорректировав края.
• Прокол (пробивание) — в изделии конусообразным инструментом делается углубление.

Формоизменяющая штамповка деталей также имеет несколько видов. Операции этого типа применяются для изменения формы и размеров заготовки из металлического листа без разрушения материала.

Виды формовочных операций:

• Отбортовка отверстий — формирование фланцев нужной формы и размера вокруг отверстий в заготовке.
• Отбортовка контура – ​​формирование бортиков нужной формы и размера по контуру изделия. Обычно этим методом обрабатывают концы труб для фиксации фланцев.
• Вытяжка – объемная штамповка, в результате которой получаются пространственные изделия из плоского листа металла, полого внутри. Таким способом изготавливают детали полусферической, коробчатой, конической, цилиндрической и других форм. Колпачок может быть последовательным, с плоским зажимом в плоской матрице или с крючком.
• Опрессовка – сужение концов деталей из полого внутри металлического листа с помощью конической плашки. Конец детали с большим усилием вставляется в воронку насадки.
• Гибка – металлическим заготовкам в конструкции придается нужный изгиб. Различают несколько видов гибки в зависимости от конечной формы изделия: V-образная или одноугловая, П-образная или двухугловая, многоугловая, трубчатая и криволинейная.
• Литье – при неизменном контуре изделия изменяются размеры и форма участков. Различают несколько видов литья: оно может быть с предварительным набором, а может выполняться цилиндрическим пуансоном с плоским концом.

Горячая штамповка металла, автоматизированные линии

Горячая объемная штамповка на молотах

В технологии используется явление преобразования кинетической энергии падающего массивного молота в энергию ударной деформации заготовки. Молоты поднимаются в исходное состояние сжатым воздухом или паром и имеют массу от 0,5 до 25 тонн.

Горячая ковка на молотах

Изменяя высоту молотка, можно регулировать силу удара. Ход молотка также регулируется, это дает возможность вращать заготовку при очередном подъеме молота и более точного пробивки. Доступны все подготовительные операции, включая протяжку и прокатку.

Точность изготовления деталей на молотах оставляет желать лучшего, что объясняется неизбежным смещением частей поршня относительно друг друга в момент удара. При использовании молотка необходимо делать большие допуски, а для обеспечения возможности снятия изделий с пресса делают большие уклоны пуансона.

Валковая штамповка

Прокатная ковка — формоизменяющая операция обработки металлов давлением, получения осесимметричных деталей из цилиндрической заготовки путем одновременного приложения к ней радиальной и осевой нагрузок. Осевая нагрузка на заготовку создается за счет движения пуансона, а радиальная – за счет обкатывания боковой поверхности в валках или валках. Таким образом, вальцевая ковка представляет собой способ сложной локальной деформации, при котором одна из важнейших операций ковки — прошивная или ударная — сочетается в технологическом процессе с поперечной прокаткой или прокаткой.

Прокатная ковка позволяет изготавливать цельные и полые детали круглой формы, тонкостенные и толстостенные мелкие изделия, используемые в приборостроении, а также крупногабаритные детали с высокой точностью и качеством при технологических затратах на порядок величина меньше, чем при традиционных методах ковки. Комплексное нагружение очага пластической деформации локальным периодическим воздействием с одновременным воздействием через постоянно закрепленную зону позволяет достичь нового технологического эффекта, недостижимого другими способами деформирования.

Прокатная штамповка способствует улучшению физико-механических свойств обрабатываемого металла, обеспечивает необходимое расположение волокон, что повышает эксплуатационные характеристики получаемых деталей. Относительно невысокая стоимость оснастки, короткое время подготовки производства, возможность быстрого перехода на другой типоразмер детали, использование маломощного оборудования позволяют применять вальцевую штамповку как в крупносерийном, так и в средне- и мелкосерийном производстве. -масштабное производство.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

Существует несколько инновационных методов холодной штамповки:

1. Обращение с жидкостью. С помощью высокого давления и жидкости металл деформируется. В результате он принимает вид матрицы. Этот метод используется для производства полых, удлиненных деталей.
2. Взрывная штамповка. Взрывоопасные газы (гексоген, метан, пропан) используются для изменения формы металла. Взрыв создает высокое давление. Из-за этого исходная заготовка приобретает форму заранее подготовленного штампа. Давление, создаваемое взрывоопасными газами, позволяет изготавливать детали больших размеров и сложных форм. Основным преимуществом такой обработки являются минимальные затраты на обработку заготовок и отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования.
3. Обработка резины. Этот метод используется только для обработки тонких металлических листов (до 2 мм).
4. Электрогидравлическая обработка. Особенность этого метода в том, что переносчиком энергии является электрический заряд с высоким напряжением. Разряд проходит через жидкость и генерирует ударную волну. Под действием давления форма заготовки меняется. Основными преимуществами этого метода являются высокая точность и малые энергозатраты на производственный процесс.

С каждым годом появляются новые технологии обработки металла, более экономичные и производительные, чем старые.

Электрогидравлическая обработка