Штамповка металла — это формоизменение материала под действием внешней силы с целью получения нужной детали. Для обработки заготовки таким способом требуется большое усилие. Для этого существует оборудование, которое выпускается усилием от 16 до 500 тонн. Оснастка, устанавливаемая в пресс, носит название штамп. В ней происходит непосредственное соприкосновение рабочего инструмента с металлом. За 1 ход машины получается деталь высокой степени точности.
Процесс штамповки металла
История возникновения процесса
Штамповка изделий из металла впервые начала проводится в XVI в. Связано это было с развитием оружейного производства, где требовалось получение большого количества одинаковых деталей. В XIX веке началось бурное развитие штамповочного производства. Выпускаются предметы домашнего обихода. Возникает потребность изготовления качественных серийных изделий.
С появлением автомобилестроения и судостроения, обработка металлов давлением заняла ключевую позицию в развитии этих отраслей. С помощью штамповки начали производиться габаритные детали.
Виды
занимается изготовлением следующих видов штампов для холодной штамповки металла:
- гибочные;
- вырубные;
- вытяжные;
- запрессовочные;
- пробивные;
- твердосплавные;
- последовательные.
Холодная штамповка – передовая высокотехнологичная обработка металла, ориентированная на получение металлических изделий разных конструкций и размеров. Такая оснастка имеет точную геометрию и ровную поверхность, которую не нужно дополнительно обрабатывать. Также в изделиях минимизируется образование трещин и других дефектов: заусенцев, рисок, царапин.
Оставить заявку?
Сферы использования
Промышленное производство не обходится без холодной и горячей штамповки. С помощью этих методов за небольшой промежуток времени можно создать как мелкие, так и крупные детали. Горячая штамповка применяется там, где нужно получить объемные детали.
При штамповке фланцев применяются 2 метода:
- В процессе ковки используются гидравлические прессы. Здесь под действием давления идет затекание металла в полость, которая изготовлена в бойке. Это пространство соответствует форме получаемой детали.
- При использовании листового металла в качестве заготовки применяются кривошипно-шатунные прессы. В них вставляется штамп и подается листовой металл. Под давлением происходит вытяжка фланца.
Производство штампа
Само изготовление штампа также включает в себя несколько крупных этапов, обеспечивающих максимально точное соблюдение всех требований к готовому изделию. Выглядят они следующим образом:
- проведение расчетов и составление эскиза;
- занесение всех параметров в программу компьютерного моделирования, создание схемы будущего штампа;
- определение точек максимальных нагрузок, проверка рациональности готового изделия. При необходимости – корректировка формы штампа (без внесения изменений в форму рабочих частей);
- разметка мест для будущих технологических отверстий, расчет их наиболее оптимальных размеров;
- согласование готового проекта с заказчиком. В случае одобрения – изготовление.
Последняя процедура осуществляется на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), что позволяет исключить человеческий фактор, сократить время на производство и одновременно с этим максимально увеличить точность будущего изделия. Применяются такие типы операций, как точение, фрезерование, сверление и развертывание отверстий.
Готовые штампы проходят термическую обработку, включающую закалку и отпуск, в результате приобретают твердость, соответствующую расчетной. Материалами, служащими для изготовления рабочих элементов, чаще всего служат углеродистые и легированные стали (например, 30ХГСА), хотя в некоторых случаях могут применяться и специальные сплавы (в том числе – цветных металлов).
Технология штамповки
Технология изготовления деталей штамповкой как горячим, так и холодным способом предполагает наличие оснастки. Для обоих видов изготавливаются штампы, которые имеют определенные отличия. Применяются они для металла, который имеет разную степень толщины.
Заготовки большого размера предварительно нагреваются, а затем идет процесс ковки. В холодном состоянии толщина листа редко превышает 1 мм. С таким материалом проводятся разные операции, например, штамповка значков.
Технология проведения штамповки
Холодная штамповка
В процессе холодной штамповки листового металла нагрев не проводится. Усилия пресса хватает, чтобы проводить разделительные или формоизменяющие операции. Как результат полученная деталь, не подверженная процессу усадки. Для экономии материала штамповку проводят согласно правилам раскроя листа, которые регламентируются ГОСТом.
К холодной штамповке относятся такие операции:
- Вырубка-пробивка. В процессе вырубки готовая деталь падает в контейнер, а снаружи остаются отходы. При пробивке, наоборот, отход падает в контейнер, а деталь формируется снаружи. Конструкция штампов одинаковая. В процессе работы проводится разделительная операция, в которой участвует пуансон и матрица штампа.
- Гибка. Относится к несложной операции. Деталь укладывается между упорами на матрицу и давится сверху пуансоном.
- Вытяжка. Часто получается за несколько переходов. Для этого изготавливаются отдельные штампы. В процессе работы из круглой заготовки получается стакан, конус или полусфера. Получается это за счет перераспределения металла в исходной заготовке.
- Отбортовка. Пуансон ловит фиксатором отверстие в детали и расширяет его, отбортовывая стенки.
Важным моментом является правильный выбор зазора между пуансоном и матрицей. Эта величина зависит от толщины и вида материала. Чем толще металл, тем больше зазор. Для алюминия и других мягких материалов этот размер уменьшается. В противном случае будут образовываться заусенцы.
Горячая штамповка
В процессе изготовления деталей из металла путем горячего прессования заготовки поступают в камеру нагрева. Горячая объемная штамповка металла начинается после достижения ими температуры 1200°С. Нагретые изделия закладываются в штамп, где имеются специальные ручьи, для предварительной и окончательной штамповки.
Если нужно осадить нагретую поковку, то она ставится в пространство между двумя плоскими бойками. Оборудование запускается, и заготовка осаживается на нужный размер.
Нагретый металл (Фото: pixabay.com)
Альтернативные методы штамповки
Штамповка металла может происходить и под действием других сил:
- Взрывом. Процесс проводится в воде. Материал располагается на матрице, в которой сделано углубление нужной формы. Сверху производится взрыв. В результате заготовка заполняет ручей и приобретает нужную форму.
- Электрогидравлическая. В водной среде подается напряжение. Происходит нагрев воды. Под действием высокой температуры возникает ударная волна, которая формирует заготовку.
- Протяжка металла через валки. Этот метод позволяет придать заготовке нужную форму.
Штампованные значки изготавливаются в штампе, где в углубление пуансона закладывается эмаль.
Виды штампов и их назначение
Штампы разделяются по нескольким признакам:
- технологическому;
- конструктивному;
- способу подачи заготовок.
По технологическому признаку оснастка относится к одной из двух основных групп, предназначенных для выполнения операций с листовым металлом:
- разделительных;
- формоизменяющих.
К первой группе отнесены штампы для вырубки металла, отрезки, нарезки, обрезки, пробивки, зачистки. Для изменения геометрических параметров заготовок применяется оснастка для вытяжки, формования, гибки, объемной штамповки.
Помимо этого, классификация инструмента по технологическому признаку подразумевает их разделение по степени совместимости операций на одно- и многооперационные (комбинированные). Последние также разделяются на приспособления последовательного и совмещенного действия.
По типу конструкции штампы делятся на модели:
- без направляющих элементов;
- блочные (с колонками);
- пакетные (с плитой).
В зависимости от реализованного метода подачи заготовки оснастка для холодной штамповки разделяется на ручную и автоматическую.
По методу удаления готовых изделий инструмент производится:
- с обратной полосной запрессовкой детали;
- выталкиванием;
- провалом сквозь «окно» в матрице;
- выталкиванием в верхнюю часть;
- выдуванием сжатым воздухом;
- ручным снятием.
Изготовление штампов по металлу
Для изготовления штамповки из заготовки конструируются штампы по металлу. На первом этапе идет разработка чертежей со спецификацией и деталировкой.
Штампы состоят из следующих деталей:
- Рабочие части — пуансон и матрица. Изготавливаются из инструментальной стали У8а, У10а, Х12М. После термообработки получают закалку до 60 единиц по Роквеллу.
- Пуансонодержатель. Материал — Ст.3
- Прокладки. Изготавливаются из конструкционной стали со степенью закалки 45 единиц по Роквеллу.
- Съемник. Делается из Ст.3
- Верхняя и нижняя плиты. Их толщина зависит от усилия, затрачиваемого на штамповку.
- Колонки и втулки. Материалом является Сталь 20. По поверхности ведется цементация на глубину 1–1,5 мм. Затем проводится закалка этого слоя.
- Хвостовик. Вставляется в ползун пресса.
Детали для изготовления штампа
Как происходит изготовление штампов для проведения холодной штамповки?
Технология холодной листовой штамповки
Штампом называют специфический вид оснастки, которая активно используется в процессе листовой штамповки. Он непосредственно воздействует на материал, деформируя его. После обработки металл приобретает такую же форму, какая характерна для рабочей части штампа. Данный инструмент устанавливается на специальные молоты и прессы, приводящие его в действие.
Штамп состоит из двух частей – матрицы и пуансона. Последний элемент закрепляется на специальном ползуне, за счет которого осуществляется движение инструмента. Деформация металла происходит в момент прижимания пуансона к матрице.
Этапы производства штампов для холодного штампования
К процессу создания эскизов штампов и их непосредственному изготовлению предъявляются высокие требования. От качества полученной оснастки зависит правильность формировки самых изделий и их качество. Обычно изготовление штампов происходит в такой последовательности:
Холодная объемная штамповка
- Составляется эскиз штампа с учетом всех представленных требований.
- При помощи специальной компьютерной программы создается схема штампа.
- Определяется рациональность полученного оснащения, при необходимости проводится корректировка эскиза.
- Определяются места, где в дальнейшем будут сформированы отверстия необходимого размера и формы.
- После согласования чертежей непосредственно приступают к изготовлению штампа.
Заготовки, изготовленные из металла, будут правильно обработаны методом холодного штампования, если эффективно подобрать все оснащение. Штампы – это один из главных элементов, влияющих на качество проведенных работ. При их изготовлении используется современное оборудование с ЧПУ, что позволяет осуществить необходимый контроль качества.
Оборудование и инструменты
Для формирования металлических изделий производятся штампы, вставляющиеся в прессах, которые бывают 2 типов:
- Кривошипно-шатунные. Основным элементом в них является ползун, двигающийся по направляющим. Сверху располагается электродвигатель, который дает толчок движению кривошипно-шатунного механизма. Снизу имеется плита, на которую ставится штамп. Оборудование быстроходное. К недостаткам относится большая сила удара при соприкосновении пуансона с металлом. В результате инструмент выкрашивается.
- Гидравлические прессы. Обладают большой мощностью. К преимуществам относится плавность движения ползуна. Благодаря этому при работе отсутствует механический удар, что приводит к длительной службе инструмента. Величина хода движения ползуна обеспечивает большую открытую высоту пространства пресса. Это дает возможность совершать операции глубокой вытяжки или гибки заготовок с высокими бортами.
Обработка металлов давлением позволяет получить за короткое время большое количество деталей. При этом они все будут иметь одинаковую форму. Точность их изготовления регламентируется ГОСТом.
Что такое штамп
Штамп – это один из видов технологической оснастки, используемый для придания заготовке из листового металла формы и объема на специализированном оборудовании.
Существует два способа обработки металла штампованием:
- горячий, подразумевающий предварительный нагрев заготовки;
- холодный, выполняемый без температурной обработки материала.
Горячий способ используется для металлов и сплавов, обладающих низкой пластичностью при толщине заготовок от 5 мм. Процесс подразумевает наличие значительных размерных допусков, так как при остывании материал коробится, меняет форму.
Холодная штамповка позволяет создать продукцию с минимальными отклонениями от назначенных параметров.
При холодном штамповании материал теряет пластичность, но при этом дополнительно упрочняется. Для предотвращения увеличения хрупкости по окончании технологического цикла изделия подвергаются рекристаллизационному отжигу.
Работа инструментального цеха
Цех поделен на производственные участки с различным оборудованием для выполнения следующих операций:
- токарные работы,
- сверление,
- фрезеровка,
- шлифовка,
- электроэрозионная обработка,
- координатная расточка,
- маркировка и пр.
Кроме описанных участков, в рамках цеха функционирует ремонтная и сервисная служба, в перечень их задач входит наладка и заточка инструмента.
Финальная доводка пресс-форм и штампов происходит на участке сборки, после чего они передаются на испытания и замеры, где проводится сверка готовых изделий с техническим заданием. Если обнаруживаются, что результат не соответствует, то изделие дорабатывают или переделывают. Использование современных программируемых станков гарантирует высокую точность работ и отсутствие брака.
