Способ изготовления штамповка это

Штамповка металла – технология, разновидности, оборудование, ГОСТ

Штамповка как технологический процесс обработки заготовок, изготовленных из металла, позволяет получить готовые изделия плоского или объемного типа, отличающиеся как своей формой, так и размерами. В качестве рабочего инструмента при выполнении штамповки может выступать штамп, закрепленный на прессе или оборудовании другого типа. В зависимости от условий выполнения штамповка металла бывает горячая и холодная. Эти два вида данной технологии предполагают использование различного оборудования и соблюдение определенных технологических норм.

Штамповка – пластическая деформация металла, изменяющая форму или размеры материала

Особенности технологии

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к обработке металла штампованием можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Кроме разделения на горячую и холодную, штамповка изделий из металла подразделяется и на ряд других категорий в зависимости от ее назначения и технологических условий. Так, операции штамповки, в результате которых происходит отделение части металлической заготовки, называются разделительными. Сюда, в частности, относятся резка, рубка и пробивка деталей из металла.

Другой категорией таких операций, в результате которых штампуемый лист металла изменяет свою форму, являются формоизменяющие штамповочные операции, часто называемые формовкой. В результате их выполнения детали из металла могут подвергаться вытяжке, холодному выдавливанию, гибке и другим процедурам по обработке.

Схемы и разновидности выдавливания (прессования)

Как уже отмечалось выше, существуют такие виды штамповки, как холодная и горячая, которые, хотя и реализуются по одному принципу, предполагающему деформирование металла, имеют ряд значимых отличий. Штамповку деталей, предполагающую их предварительный нагрев до определенной температуры, применяют преимущественно на крупных производственных предприятиях.

Это связано прежде всего с достаточно высокой сложностью такой технологической операции, для качественного выполнения которой необходимо сделать предварительный расчет и точно соблюсти степень нагрева обрабатываемой заготовки. С помощью штамповки, выполняемой по горячей технологии, из листового металла различной толщины получают такие ответственные детали, как днища котлов и другие изделия в форме полусфер, корпусные и другие элементы, используемые в судостроении.

Характеристики и виды деталей, производимых на горячештамповочных прессах

Для нагрева деталей из металла перед их горячей штамповкой используется нагревательное оборудование, которое в состоянии обеспечить точный температурный режим. В этой функции, в частности, могут использоваться электрические, плазменные и другие нагревательные устройства. Перед началом выполнения горячей штамповки необходимо не только рассчитать нормы нагрева обрабатываемых деталей, но и разработать точный и подробный чертеж готового изделия, в котором будет учтена усадка остывающего металла.

При выполнении холодной штамповки металлических деталей процесс формирования готового изделия протекает только за счет давления, оказываемого рабочими элементами пресса на заготовку. За счет того, что заготовки при штамповке по холодной технологии предварительно не нагреваются, они не подвержены усадке. Это позволяет изготавливать изделия законченного вида, которые не требуют дальнейшей механической доработки. Именно поэтому данная технология считается не только более удобным, но и экономически выгодным вариантом обработки.

Методом холодной штамповки обрабатывают листовой металл толщиной до 10 мм

Если квалифицированно подойти к вопросам проектирования размеров и формы заготовок и к последующему раскрою материала, то можно значительно уменьшить его расход, что особенно актуально для предприятий, выпускающих свою продукцию крупными сериями. В качестве материала, заготовки из которого успешно подвергаются штамповке, может выступать не только углеродистые или легированные стали, но также алюминиевый и медный сплавы. Более того, оснащенный соответствующим образом штамповочный пресс успешно используется для обработки заготовок из таких материалов, как резина, кожа, картон, полимерные сплавы.

Разделительное штампование, целью которого является отделение от обрабатываемой заготовки части металла, – это очень распространенная технологическая операция, используемая практически на каждом производственном предприятии. К таким операциям, которые выполняются посредством специального инструмента, установленного на штамповочный пресс, относятся резка, вырубка и пробивка.

На этом прессе установлены специальные плунжеры для пробивки отверстий в заготовке

В процессе резки металлические детали разделяются на отдельные части, причем такое разделение может осуществляться по прямой или кривой линии реза. Для выполнения резки могут использоваться различные устройства: дисковые и вибрационные станки, гильотинные ножницы и др. Резку чаще всего используют для того, чтобы раскроить металлические заготовки для их дальнейшей обработки.

Вырубка – это технологическая операция, в процессе которой из металлического листа получают детали, имеющие замкнутый контур. При помощи пробивки в заготовках из листового металла делают отверстия различной конфигурации. Каждая из таких технологических операций должна быть тщательно спланирована и подготовлена, чтобы в результате ее выполнения получилось качественное готовое изделие. В частности, должны быть точно рассчитаны геометрические параметры используемого инструмента.

Перфорированный металлический лист получается в результате вырубки отверстий на координатно-пробивном прессе

Технологическими операциями штамповки, в процессе которых осуществляется изменение начальной конфигурации металлических деталей, являются формовка, гибка, вытяжка, отбортовка и обжим. Гибка – это наиболее распространенная формоизменяющая операция, в процессе которой на поверхности металлической заготовки формируются участки с изгибом.

Вытяжка – это объемная штамповка, целью выполнения которой является получение из плоской металлической детали объемного изделия. Именно при помощи вытяжки металлический лист превращается в изделия цилиндрической, конической, полусферической или коробчатой конфигурации.

По контуру изделий из листового металла, а также вокруг отверстий, которые в них выполнены, часто необходимо сформировать бортик. С этой задачей успешно справляется отбортовка. Такой обработке, выполняемой посредством специального инструмента, подвергают и концы труб, на которые необходимо установить фланцы.

Отбортовка может выполнятся различными способами

При помощи обжима, в отличие от отбортовки, концы труб или края полостей в заготовках из листового металла не расширяют, а сужают. При выполнении такой операции, осуществляемой при помощи специальной конической матрицы, происходит наружное обжатие листового металла. Формовка, которая также является одной из разновидностей штамповки, предполагает изменение формы отдельных элементов штампованной детали, при этом наружный контур детали остается неизменным.

Объемная штамповка, которая может выполняться по различным технологиям, требует не только тщательных предварительных расчетов и разработки сложных чертежей, но и использования специально изготовленного оборудования, поэтому реализовать такую технологию в домашних условиях проблематично.

Инструменты и оборудование

Даже обработка мягких металлов, в частности штамповка алюминия, требует применения специального оборудования, в качестве которого могут выступать гильотинные ножницы, кривошипный или гидравлический пресс. Кроме того, необходимо умение производить расчеты расхода материала и разрабатывать технические чертежи. При этом следует учитывать требования, которые содержит соответствующий ГОСТ.

Штамповку, для выполнения которой не требуется предварительный нагрев обрабатываемой заготовки, выполняют преимущественно на гидравлических прессах, производство которых регулирует ГОСТ. Разнообразие серийных моделей этого оборудования позволяет подбирать станок для производства изделий различных конфигураций и габаритных размеров.

В мелком производстве часто используют эластичный метод штамповки, когда шаблон является металлическим элементом, а матрица – резиновым или пластиковым

Выбирая пресс для выполнения штамповки, в первую очередь следует ориентироваться задачи, для решения которых он необходим. Например, для выполнения таких технологических операций, как вырубка или пробивка, используют штамповочное оборудование простого действия, ползун и шайбы которого в процессе обработки совершают небольшой ход. Для того чтобы выполнить вытяжку, требуется оборудование двойного действия, ползун и шайбы которого в процессе обработки совершают значительно больший ход.

Кривошипный пресс КД-238 относится к категории простого оборудования. Предназначен для холодной штамповки: гибки, пробивки, вырубки и неглубокой вытяжки

По своей конструкции, как указывает ГОСТ, оборудование для выполнения штамповки делится на несколько типов, а именно:

• однокривошипное;
• двухкривошипное;
• четырехкривошипное.

На прессах двух последних категорий устанавливают ползуны более крупных размеров. Однако вне зависимости от конструктивного исполнения каждый штамповочный пресс оснащается матрицей. Основное движение, за счет которого и выполняется обработка заготовки на штамповочном прессе, совершает ползун, нижняя часть которого соединена с подвижной частью штампа. Для сообщения такого движения ползуну пресса приводной электродвигатель связывается с ним посредством таких элементов кинематической цепи, как:

• клиноременная передача;
• пусковая муфта;
• шайбы;
• кривошипный вал;
• шатун, при помощи которого можно регулировать величину рабочего хода ползуна.

Схема гидравлического пресса

Для запуска ползуна, который совершает возвратно-поступательное движение по направлению к рабочему столу пресса, используется ножная пресс-педаль, напрямую связанная с пусковой муфтой.

Несколько другим принципом работы отличается четырехшатунный пресс, рабочие органы которого создают усилие с центром, приходящимся на середину четырехугольника, образуемого четырьмя шатунами. Благодаря тому, что усилие, создаваемое таким прессом, приходится не на центр ползуна, это устройство успешно используется для того, чтобы изготавливать изделия даже очень сложной конфигурации. Прессы данной категории, в частности, применяют для того, чтобы изготовить асимметричные изделия, отличающиеся значительными габаритами.

Промышленные четырехшатунные прессы могут развивать усилие в сотни тонн

Чтобы изготовить изделия более сложной конфигурации, используют прессовое оборудование пневматического типа, конструктивная особенность которого заключается в том, что оно может быть оснащено двумя или даже тремя ползунами. В прессе двойного действия применяются одновременно два ползуна, один из которых (внешний) обеспечивает фиксацию заготовки, а второй (внутренний) выполняет вытяжку поверхности обрабатываемого металлического листа. Первым в работе такого пресса, конструктивные параметры которого также регламентирует ГОСТ, участвует внешний ползун, фиксирующий заготовку при достижении самой нижней точки. После того как внутренний ползун выполнит свою работу по вытяжке листового металла, внешний рабочий орган поднимается и освобождает заготовку.

Для штамповки тонколистового металла используются преимущественно специальные фрикционные прессы, технические параметры которых также устанавливает ГОСТ. Чтобы обрабатывать более толстый листовой металл, лучше всего применять гидравлическое штамповочное оборудование, которое оснащено более надежными шайбами и другими конструктивными элементами.

Штамповка металла любой толщины должна производится с высокой точностью

Отдельную категорию составляет оборудование, при помощи которого выполняется штамповка взрывом. На таких устройствах, в которых энергия управляемого взрыва преобразуется в усилие, оказываемое на металл, обработке подвергают металлические заготовки значительной толщины. Работа такого оборудования, считающегося инновационным, даже на видео выглядит очень эффектно.

Чтобы получаемый сгиб и общая конфигурация готового изделия из металла отличались высоким качеством, в последнее время стали активно использовать прессы, оснащенные встроенными вибрационными ножницами. Использование такого оборудования с более короткими ножками позволяет изготавливать изделия практически любой конфигурации.

Таким образом, выполнение штамповки листового металла требует наличия не только специализированного оборудования, но и соответствующих навыков и знаний, поэтому реализовать такую технологию в домашних условиях достаточно сложно.

Источник

Штамповка — это процесс обработки металлов. Виды штамповки и оборудование

Технологический процесс, при котором происходит обработка заготовок, позволяющий получить плоские или объёмные готовые изделия различных форм и размеров, — это штамповка. Рабочим инструментом для такой цели является штамп, который закреплён на прессе или другом оборудовании. Штамповка — это два вида технологии, которые в зависимости от условий выполняются горячим или холодным способом, а потому и оборудование, и технологические нормы отличаются друг от друга.

Категории

Помимо разделения технологии на холодный и горячий способы, штамповка — это целый ряд категорий, на которые подразделяются методы обработки материала. Зависит выбранный способ чаще всего от назначения изделия, но и технологические условия тоже на него влияют. Например, есть способ, при котором отделяется часть заготовки, и это штамповка разделительная. Сюда же входят пробивка, рубка, резка деталей. Есть категория операций, когда применяется горячая штамповка, посредством которой лист металла меняет форму. Их ещё называют формовкой. В результате детали подвергаются гибке, вытяжке и другим процедурам.

Холодная и горячая штамповка реализуются с использованием одного и того же принципа, который предполагает деформирование материала, но в остальном изготовление продукции этими методами имеет много отличий. Предварительный нагрев деталей до определённых (и достаточно высоких) температур предполагается в основном на крупных промышленных предприятиях, каким является, например, металлообрабатывающий завод. Это связано со сложностью такого технологического процесса, большим количеством операций, качественно выполнить которые можно только с точным предварительным расчётом и соблюдением высокой точности степени нагрева заготовки.

Горячий способ

Штампованные детали, обработанные по горячей технологии, должны обладать отменным качеством, поскольку, например, из листового металла разной толщины изготавливают такие ответственные вещи, как днища котлов и другие полусферические изделия, в том числе и ответственные элементы в судостроении. Для нагрева металлической детали используют оборудование, обеспечивающее правильный температурный режим.

Эти устройства и печи могут быть плазменными, электрическими или другими, их достаточно много видов. Перед подачей горячей детали на штамповочный пресс нужно не только норму нагрева рассчитать, но и разработать подробный чертёж уже готового изделия, где обязательно учесть усадку металла после остывания.

Холодная штамповка

Выполнение штамповки холодным способом подразумевает формирование изделия посредством давления, которое оказывают на заготовку рабочие элементы пресса. Усадке такие изделия не подвержены, потому что предварительно их не нагревают. Дальнейшая механическая доработка таким изделиям тоже не нужна после того, как окончена штамповка. Способы штамповки могут быть разными, холодный же является и более удобным, и экономически выгодным.

Материалы, хорошо поддающиеся холодной штамповке, относятся не только к углеродистым или легированным сталям. Штамповочное производство успешно работает и на алюминиевых, и на медных сплавах. Холодный способ выполняется преимущественно с помощью гидравлических прессов, и производство их регулируется ГОСТом. Серийные модели весьма разнообразны, а потому появляется возможность подобрать подходящий станок для производства любых конфигураций и размеров изделий. Штампы для штамповки металлов по своему оснащению очень сильно отличаются от тех, которые работают с такими материалами, как кожа, резина, картон, полимерные сплавы и тому подобное.

Разделительное штампование

Одной из самых распространённых технологическх операций является разделительное штампование, которое отделяет от заготовки часть металла. Этот способ используется почти на всех производственных предприятиях. На штамповочный пресс устанавливают специальные инструменты, которые производят резку, вырубку и пробивку материала. Благодаря этому процессу можно разделять металлические детали хоть по кривой, хоть по прямой линии реза. Резку выполняют самые разные устройства: гильотинные ножницы, вибрационные и дисковые станки и тому подобное. Используется резка для того, чтобы для дальнейшей обработки раскроить заготовки.

Вырубка — другая технологическая операция. Например, нержавеющий лист из металла нужно превратить в детали с замкнутыми контурами. Листовой металл при помощи пробивки снабжают отверстиями любой конфигурации. Нужно сказать, что и этот технологический процесс требует тщательной предварительной подготовки и подробного плана, с расчётом геометрических параметров инструмента, который используется. Иначе качественное изделие может и не получиться. Технологических операций, касающихся штамповки, очень много, потому что требуется изменить начальную конфигурацию деталей. Это гибка, формовка, отбортовка, вытяжка и обжим.

Технологические операции

Наиболее распространённая операция, изменяющая форму детали, это гибка, которая формирует на поверхности заготовки из металла запланированные участки с изгибом. Вытяжкой называется объёмная штамповка. Это операция, с помощью которой получается объёмное изделие из такой плоской металлической поверхности, как, например, металлический нержавеющий лист. Именно с помощью вытяжки он превращается в цилиндр, конус, полусферу или принимает коробчатую конфигурацию. Изделия из листового металла должны иметь бортик по краю и вокруг отверстий, если они внутри заготовки выполнены. Например, отбортовка должна завершать конец трубы, чтобы установить на неё фланец. Такая операция требует наличия специального инструмента.

При помощи обжима происходит обратное действие. Отбортовка расширяет концы заготовок из листового металла, а обжим сужает. Те же концы труб или край полости требуют такой операции, которая осуществляется посредством конической матрицы наружно. Формовка тоже относится к основным операциям, относящимся к штамповке. Она помогает изменить форму отдельным элементам штампованной детали, а наружный контур оставляет неизменным. Объёмная штамповка требует работы специального оборудования и сложных предварительных чертежей, а потому в домашних условиях практически никогда не реализуется.

Выбор пресса

Для обработки металлов, даже самых мягких (например, для штамповки алюминия), требуется специальное оборудование: гидравлический или кривошипный пресс или гильотинные ножницы. И конечно же, необходимы многие знания. Например, как произвести расчёты по расходу материала и выполнить технические чертежи. Требования ГОСТа при этом обязательно учитываются.

Чтобы выбрать нужный пресс для штамповки, сначала нужно чётко представить себе задачу, которую ему предстоит решать. Выполнение таких операций, как пробивка или вырубка, требует использования штамповочного оборудования простого действия, с небольшим ходом ползуна и шайб в процессе обработки. Но уже для вытяжки необходимо совсем другое, более мощное оборудование, где ползун и шайбы совершают значительно более широкий ход. Такая способность есть у оборудования двойного действия.

Оборудование по ГОСТу

Выполнение штамповки в зависимости от условий задачи может быть совершено на оборудовании следующих типов: одно-, двух- и четырёхкривошипном. Последнее — с установкой ползунов крупных размеров. Однако оснащение штамповочного пресса матрицей не зависит от конструктивного исполнения. Основную работу посредством движения выполняет ползун, соединённый нижней своей частью с подвижным штампом. А чтобы ползун пресса двигался, приводной электродвигатель снабжён элементами кинематической цепи: клиноременной передачей, пусковой муфтой, шайбами, кривошипным валом, шатуном, регулирующим величину хода ползуна.

Запускается ползун с помощью ножной пресс-педали, которая связана с пусковой муфтой, после чего начинаются его возвратно-поступательные движения, направленные на рабочий стол пресса. Четырёхшатунный пресс имеет другой принцип действия. Его рабочие органы направляют всё усилие в середину четырёхугольника, который образуют четыре шатуна. Такое устройство успешно используют для изготовления изделий самой сложной конфигурации: асимметричных или габаритных.

Для сложных изделий

Чтобы получить качественные изделия сложной конфигурации, очень широко используется пресс пневматического типа с двумя или тремя ползунами. Пресс двойного действия работает двумя ползунами одновременно: внешний фиксирует заготовку, а внутренний производит вытяжку поверхности металлического листа. Тонкие листы металла штампуют специальными фрикционными прессами, а толстые — гидравлическими, которые имеют более надёжные шайбы.

Отдельная категория штамповочного оборудования — штамповка, управляемым взрывом. Такие устройства направляют мощность взрыва на отдельные участки металлической заготовки (обычно значительной толщины). Это инновационное оборудование, работа которого даже на видео выглядит весьма эффектно. Сгибы и общую конфигурацию сложного изделия обрабатывают с помощью встроенных вибрационных ножниц.

Листовая штамповка

Листовая штамповка (например, изготовление перфолиста) подразумевает процесс пробивания листового металла. Вся остальная штамповка — объёмная. Применяемая оснастка для штамповочного оборудования разделяется на виды. Она может быть инструментальной, импульсной (взрыв, магнитный или гидроимпульс), валковой или штамповкой эластичными средами. Листовой штамповкой можно изготовить пространственные и плоские детали различной массы — от долей грамма, и различных размеров — от долей миллиметра (здесь можно посмотреть на секундную стрелку наручных часов). Также листовой штамповкой изготавливаются детали во многие десятки килограммов по массе и в несколько метров величиной (автомобильная облицовка, ракеты и самолёты).

Используют для этого преимущественно низкоуглеродную сталь, а также и легированную — с особой пластичностью, латунь, медь, алюминий и магний со сплавами, титан и многое другое. Листовая штамповка — это почти все отрасли промышленности: ракето-, самолёто-, тракторо-, авто-, приборостроение, электротехническая промышленность и так далее, можно перечислять всё. Преимущества её велики.

Объёмная штамповка

Объёмная штамповка может быть выполнена и холодным, и горячим способами. Горячая — обработка давлением, где формообразование поковки осуществляется с помощью штампа. Заготовками служат прокат прямоугольного, круглого, квадратного профиля, который разрезается на мерные заготовки (иногда не разрезают, а штампуют прямо из прутка, отделяя затем поковку прямо штамповочной машиной).

Объёмная штамповка применяется при массовом производстве и серийном, что повышает производительность труда и снижает отходы металла. Качество изделий тоже соответствует высоким стандартам. Такой штамповкой получают изделия, исключительно сложные по форме, которые нельзя получить даже свободной ковкой.

Штампы открытые и закрытые

Открытые штампы позволяют наблюдать зазор между неподвижной и подвижной частями станка. При горячей штамповке в зазор вытекает облой — металл, закрывающий выход из полости и заставляющий остальную массу заполнить полость полностью. В процессе деформирования в облой попадают излишки металла. Но удалять облой трудно.

Закрытые штампы не позволяют заглядывать внутрь и наблюдать процесс — полость закрыта. Облой тоже не предусмотрен. Устройство такого штампа зависит от типа станка. Здесь нужно очень строго соблюдать точность объёмов и равенство их в заготовках и поковках: недостаток металла оставит пустыми углы полости, а избыток его сделает поковку больше требуемой по высоте.

Источник