Штамповка листового металла (горячая и холодная): виды, оборудование

Для просмотра видео требуется современный браузер с поддержкой видео HTML5.

Изобретение листа стало настоящим прорывом в металлообработке. И практически сразу же, оценив пластические свойства полученного изделия, мастера задумались о том, что ему можно придавать различные формы. Первым образцом холодной штамповки металла стала простейшая чеканка: лист накладывали на форму, изготовленную из дерева, а затем планомерно обстукивали его молотком.

Технология была сложна и трудоемка. Но до изобретения механизмов, облегчающих работу, должны были пройти еще сотни лет…

Особенности холодной штамповки деталей из листового металла

“Первая ласточка” серийной штамповочной технологии прилетела в цеха металлообработки в середине 19 века. Именно тогда было изобретено и запущено в работу первое станочное оборудование. Но по-настоящему выдающегося размаха штамповка достигла с появлением автопрома, а в 30-е годы прошлого столетия — самолето- и ракетостроения. Изготовление деталей методом холодной штамповки стало применяться для выпуска корпусов и внутренних комплектующих.
Технология стремительно развивалась и, наверное, даже сейчас не во всем достигла пика. Современная штамповка без нагрева до высоких температур способна создавать детали любых форм и размеров — как завершенный продукт или “полуфабрикаты” для последующей обработки. Выпущенные изделия отличаются точностью и повышенной прочностью.

Что собой представляет листовая штамповка

Говоря о штамповке деталей, изготовленных из листового металла, имеют в виду технологическую операцию, при выполнении которой на заготовку оказывается значительное давление. Под воздействием такого давления заготовка деформируется, приобретает требуемую конфигурацию и размеры.

Использовать такую операцию (правда, в значительно упрощенном виде) начали еще наши далекие предки. Именно при помощи воздействия на металл давлением они изготавливали сельскохозяйственные орудия, оружие, предметы домашнего обихода и различные украшения.

Современный пресс для штамповки кузовных деталей

Активное развитие штамповка как технология производства изделий из листового металла получила в конце XIX века. Именно в тот период (начиная с 1850-х годов) данная технология активно совершенствовалась, а для ее реализации специалисты создали мощное оборудование. Штампованные детали, которые в то время можно было уже производить серийно, отличались достойным качеством и обладали хорошими эксплуатационными характеристиками.

На совершенно новый уровень развития как горячая, так и холодная штамповка вышла уже в начале XX века. Именно благодаря совершенствованию технологии штамповки листового металла стал возможен серийный выпуск автомобилей, для которых с помощью данного метода производились кузовные детали. Начиная с 1930-х годов данную технологию начали активно применять предприятия, работающие в авиа- и судостроительной отрасли, а чуть позже (спустя всего пару десятков лет) при помощи штамповки стали производить детали космических аппаратов.

Высокая популярность, которую штамповка завоевала за относительно долгий период своего развития, объясняется возможностями:

• производства изделий различных геометрических форм и размеров, качество и точность изготовления которых позволяют сразу использовать их по прямому назначению;
• полной механизации и автоматизации производственных процессов, что достигается, в частности, путем оснащения производства роторно-конвейерным оборудованием для штамповки листового металла;
• серийного производства изделий, геометрические параметры которых отличаются особо высокой точностью (такие изделия могут быть легко заменены друг на друга, если в этом возникает необходимость).

Холодная штамповка на гидравлическом прессе

Использование такой технологической операции, как объемная штамповка, позволяет превратить металлический лист в геометрически сложное и небольшое по массе изделие, прочностные характеристики которого находятся на высоком уровне. Применение методов штамповки деталей из листового металла позволяет изготавливать как очень массивные изделия, используемые при производстве машиностроительной продукции, водных и воздушных судов, так и миниатюрные детали для электронных устройств и часовых механизмов.

Горячая и холодная штамповка часто используется в качестве подготовительной операции. Например, по таким технологиям производят детали, которые затем обрабатываются другими методами – сваркой, резкой и др.

Холодная штамповка металла: технология

В процессе штамповки важнейшую роль играет подготовительный этап — изготовление оснастки. Производится она в цехе, но зарождается в конструкторском бюро, где к процессу подключаются технологи и проектировщики. Они оценивают, какой финишной формы должно достигнуть изделие, сколько штамповочных операций и в какой последовательности должно пройти. Результатом сотрудничества этих специалистов становится создание пары “матрица — пуансон”.
Далее проект попадает в цех, где и происходит холодная штамповка металла: под воздействием силы давления матрица и пуансон штампуют из листов или полос необходимое количество деталей. Холодная штамповка называется таковой с долей условности: после получения оттисков нужной формы с целью их упрочнения может проводиться финальная термическая обработка — рекристаллизационный отжиг.

Иногда операция по штамповке может быть дополнена одновременной вырубкой или вытяжкой. С этой целью в матрицу и пуансон добавляют вставку из особо твердых металлов или сплавов. Но возможность таких работ должна быть рассчитана на этапе проектирования.

Технология процесса

Каждый технологический процесс подразумевает под собой проведения определенных операций. В данном случае они связаны с формированием листового металла при помощи ХШ, что выполняется на соответственном оборудовании. В его основу входит:

• Изначально обозначается суть операции, основополагающие ее процессы, которые должны будут выполняться в соответствующей последовательности.
• Составление эскиза.
• Следующим этапом является расчет всех размеров на стадии заготовки, формирования и готового изделия.
• Обозначается месторасположение всех необходимых отверстий, углублений и других элементов, что требует соответствующая деталь.
• Обязательно необходимо оформить все стадии процесса с внесением данных с размерами документально.
• После согласования чертежей происходит изготовление изделий.

Но допускается и внесение изменений, применяя дополнительные операции, что способствуют удобной ее обработке. Это может быть правка листового материала, нанесение смазки или другие операции, что потребуются в ходе штамповки.

Предоставленная информация дает полную картину самого процесса ХШ, что проводится на соответствующем оборудовании при использовании специальных материалов. Кроме этого, благодаря внедренным инновациям, применяемая технология дает возможность изготовления высококачественных изделий в промышленных масштабах. А также уменьшая количество отходного материала, что в свою очередь делает такое производство весьма экономным.

Republished by Blog Post Promoter

Холодная штамповка деталей в Москве

Спрос на услуги холодной штамповки в столице последние 30 лет остается достаточно нестабильным. За неожиданными спадами количества заказов, обычно связанными с экономическими кризисами, наступают такие же неожиданные периоды подъемов. Не приходится сомневаться в одном: московский штампованный прокат расходится по столичным предприятиям сотнями тысяч тонн. Заказчиков привлекают:

• высокая точность размеров изделий;
• исключение дефектов их поверхности;
• по сравнению с “горячей” технологией — отсутствие следов термической обработки: таких, как окалина.

Работать по технологии холодной штамповки металла выгодно и исполнителям, так как она менее трудоемка и более производительна. Наконец, и заказчики, и подрядчики отмечают тот факт, что при этом способе производства расходуется меньше материала.

Виды и способы современной обработки металла

Холодное штампование наряду с горячим считается одной из наиболее возрастных технологий обработки листовых заготовок. Наряду с ними на современных производствах могут использоваться более прогрессивные, но в то же время и дорогостоящие. Для материалов высокой пластичности применяется штамповка твердой резиной. Ее недостаток в том, что таким образом невозможно обработать крупную серию проката.
Интересна также и методика, при которой металл изменяют форму благодаря давлению жидкости. В этом процессе жидкое вещество выполняет функции пуансона, плотно прижимая лист к матрице. К данной технологии обращаются, если необходимо получить изделия сложных форм.

Достаточно “агрессивным”, но действенным считается штампование взрывной волной. В результате мини-взрыва материал вдавливается в матрицу.

Выбор способа определяется сложностью конечной детали, а также ее размерами.

Принцип работы

Пресс ХШ состоит из механизма, который повергает его в работу и устройство, что выполняет непосредственно сам процесс штампования.

Кривошипный пресс. Что касается работающего механизма, то это кривошипный вал, который вращается при помощи электропривода. В результате вращения маховика происходит цепочная передача вращения на кривошипный механизм.

Совершая возвратно-поступательное действие, имеющийся ползун кривошипа повергает в работу непосредственно само устройство. В ходе такого воздействия возникает соответствующее высокое давление, что позволяет осуществлять пластичную деформацию такого металла.

Гидравлический пресс. Принцип работы такого устройства заключается в том, что формирования происходит в ходе придавливания материала с помощью жидкости, что находится в специальных резервуарах, соединенные специальными трубопроводами. В ходе создания давления в одном цилиндре происходит давление на другой, что, в свою очередь, передается на ползун, приводя его в действие. В результате таких усилий продавливается заготовка.

Относительно самого штампа, то он заключает в себя две основные рабочие части, это матрица и пуансон.

Матрица располагается в нижней части оборудования и является неподвижной, а вот пуансон, его движущая часть, что в ходе деформирования прижимается к матрице, на которой располагается соответствующий материал. Таким способом осуществляется формирование на металлической поверхности.

Холодная листовая штамповка — гарантия получения высокоточных деталей

Несмотря на кажущуюся архаичность, изготовление деталей методом холодной штамповки не знает себе равных по востребованности. Заказчиков привлекают:

• безупречная точность полученных оттисков,
• высокая автоматизация процесса,
• низкие затраты на производственный процесс,
• небольшая отходность,
• завершенность.

По сути, самым сложным этапом работы становится не изготовление детали, которая может быть выпущена быстро и в любых количествах, а проектирование.

Материалы, используемые при холодной штамповке металла

Штамповочные операции возможны над всеми металлами и сплавами, обладающими достаточной пластичностью. Но детали из них могут иметь ограниченную сферу использования.
Простые углеродистые стали подходят для производства промтоваров и изделий, которым не нужно выдерживать большую нагрузку. Легированные конструкционные хорошо переносят не только штамповку, но и операции, совмещенные со сваркой. Штампованные заготовки из алюминия востребованы в сборке техники и в приборостроении, медные — в электронике, никелированные — в производстве посуды и украшений.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

В силу того, что прогресс не стоит на месте, все чаще в производство внедряются инновационные технологии, что существенно упрощают процесс холодной штамповки листового металла. Среди них можно выделить такие, как:

• Штамповка резиной. Такой вид формирования подразумевает собой применение резины в качестве матрицы или пуансона. Зачастую ее используют, когда необходимо изготовить заготовки, что имеет толщину металла не более 2-х миллиметров.
• Штамповка жидкостью. В данном случае формирование происходит за счет, создаваемого давления жидкости. Его в основном применяют для производства деталей с вытянутыми полыми элементами.
• Штамповка взрывом. Этот способ подразумевает собой применение взрывчатых веществ, что в ходе работы образовывают высокое давление, а в результате заготовка становится соответствующей формы. Используется, когда необходимо сделать более сложную форму или же штампованные изделия большого размера.
• Электрогидравлическая штамповка. Формирование происходит в результате возникновения ударной волны, когда используется заряд высокого напряжения, подведенный к жидкости.

Такие методы обработки применяются в зависимости от вида деталей и соответственно изготавливаются на предназначенных для этого машинах. Но для производства более крупных деталей из металла, имеющий большую толщину используется еще один вид формирования – горячая штамповка.

Холодная и горячая листовая штамповка

Значительная доля рынка металлообработки приходится и на горячую листовую штамповку. В отличие от холодной штамповки металла:

• существует меньший риск разрушения заготовки;
• на деформацию требуется не так много усилий, а значит, и мощности оборудования;
• обработанный материал может приобрести зернистую структуру, а с ней и повышенную прочность.

Но у этой методики есть и недостатки, причем существенные:

• намного большие затраты на производство;
• меньшая точность, в том числе из-за колебаний температур;
• образующаяся на поверхности металла окалина.
• ухудшение некоторых механических характеристик материала.

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.

Виды оборудования для листовой штамповки

Сам механический процесс изготовления деталей методом штамповки довольно прост, но производиться он можнет на станках разного типа и класса. Рассмотрим виды прессового оборудования для штамповочных операций.
Кривошипно-шатунные прессы

получили название по типу привода. Считаются простейшими в линейке станков данного назначения. С их помощью можно обрабатывать листы с небольшим сечением и производить детали весьма скромных размеров.

По сравнению с этой техникой гидравлические прессы

намного мощнее. Только представьте: они могут оказывать на заготовку давление, равное двум тысячам тонн! Кроме потенциала преимуществами этих станков считаются больший контроль за управлением, более точная отладка. Если вам нужно превратить в детали листы солидной толщины, кривошипно-шатунный пресс окажется бесполезен, а гидравлический справится.

Более специфическое применение имеют радиально-ковочные прессы

. Их используются для выпуска изделий с формой тела вращения.

Новейшим изобретением станочной индустрии считаются электромагнитные прессы

, которые функционируют на основе электромагнитного поля. Ключевыми “инструментами” процесса становятся сердечник и пуансон, взаимодействующие на основе электромагнитных импульсов. Методика достаточно эффективна, и всё-таки электромагнитное оборудование уступает гидравлическому в мощности.

Технология штамповки деталей из металлических листов

Прессовое оборудование использует силу давления, но операции на основе этой силы существенно различаются — в зависимости от типа заготовок. Для изготовления деталей в форме прутков применяется технология выдавливания. В производстве метизной продукции — шпилек, винтов, болтов и пр. — методика холодной высадки. Листовые заготовки обрабатываются описанным выше методом формовки, гарантирующим получение объемных изделий.

Холодная объемная штамповка листов на заказ

У вас есть листовой прокат и задумки, во что он должен преобразиться? Мы готовы взяться за ваш проект в ближайшие дни и выполнить его под ключ — от создания чертежей и разработки оснастки до собственно холодной штамповки металла. Современные технологии и оборудование позволяют нам обрабатывать заготовки из любых материалов:

• железа,
• стали,
• алюминия,
• меди,
• титана и других.

Во время производственного цикла мы проведем все необходимые операции над вашим прокатом: резку, гибку, вытяжку, формовку, обжим и другие. Дополнительные преимущества в работе с нами — низкие цены, возможность заказать штамповку со скидкой и всегда высокое качество работы.

Особенности технологии

В качестве исходного сырья для штамповки может выступать металлический лист, стальная полоса или тонкая лента. Наибольшее распространение по целому ряду причин получила холодная листовая штамповка. Технологию горячей штамповки применяют в тех случаях, когда мощности используемого оборудования не хватает для деформирования металла в холодном состоянии или когда обработке необходимо подвергнуть деталь из металла, отличающегося невысокой пластичностью. Как правило, по технологии горячей штамповки выполняют обработку листовых заготовок, толщина которых не превышает 5 мм.

В зависимости от того, что в процессе выполнения штамповки необходимо сделать с листовым металлом, различают разделительные и формоизменяющие технологические операции. В результате выполнения первых от заготовки отделяется часть металла, что может происходить по прямым или кривым линиям, а также по определенному контуру. Отделение металла в таких случаях происходит из-за сдвига его частей относительно друг друга.

Существует целый ряд разделительных штамповочных операций, для выполнения которых используется пресс, оснащенный специальным инструментом.

Резка
В процессе резки части металлической детали отделяются друг от друга по прямой или фигурной линии. Пресс, при помощи которого выполняется такая операция, правильнее называть ножницами, которые могут быть дисковыми, вибрационными или гильотинными. При помощи резки получают готовые к дальнейшей эксплуатации изделия или формируют заготовки для их дальнейшей обработки другими методами.

Схемы резки листового металла ножницами
Пробивка
Эта операция используется для того, чтобы сформировать в листовой заготовке отверстия различной конфигурации.

В процессе пробивки часть материала удаляется в отход
Вырубка
При помощи вырубки из металлической детали формируют готовое изделие с замкнутым контуром.

Пример детали, изготовляемой из полосы вырубкой

Формоизменяющие штамповочные операции в полном соответствии со своим названием используются для того, чтобы без механического разрушения изменить форму листовой металлической заготовки, а также ее размеры.

Отбортовка
Это технологическая операция штамповки листового металла, в результате выполнения которой вокруг отверстий в металлической заготовке, а также по ее контуру формируются бортики требуемых размеров и формы. Чаще всего отбортовке подвергают концы труб, на которых впоследствии планируется фиксировать фланцы.

Схема отбортовки детали вокруг заранее пробитого отверстия
Вытяжка
Это по-настоящему объемная штамповка, целью которой является получение из плоского металлического листа полых пространственных изделий. При помощи такой технологической операции можно изготавливать предметы коробчатой, полусферической, цилиндрической, конической и других форм.

Инструментальные способы вытяжки
Обжим
Данная операция выполняется при помощи матрицы конического типа. Целью обжима является сужение торцов полых деталей, изготовленных из листового металла.

При обжиме конец заготовки вталкивается в воронкообразное отверстие матрицы
Гибка
При помощи такой технологической операции штамповки заготовкам из листового металла придают требуемый изгиб.

Гибка позволяет получать детали разнообразных форм, в зависимости от которых различают типы гибки
Формовка
Это такое изменение формы и размеров локальных участков заготовки, при котором внешний контур изделия остается неизменным.

Схемы формовки

Обработке по технологии холодной штамповки могут подвергаться не только листы из углеродистых и легированных сталей, но также детали из меди, алюминия и их сплавов. Более того, используя пресс и соответствующие штампы листовой штамповки, можно выполнять обработку таких материалов, как кожа, картон, резина, полимерные сплавы.

Детали, для производства которых была использована холодная штамповка, отличаются не только точностью своих геометрических параметров, но и высоким качеством поверхности. Чистота последней в отдельных случаях может соответствовать 8-му классу. В среднем чистота поверхности штампованных изделий находится в интервале 2–6 классов, что вполне устраивает потребителей такой продукции.

Производственный цех, в котором ведется процесс листовой штамповки

Следует иметь в виду, что выполнение холодной штамповки листового металла сопровождается увеличением его прочностных показателей.

Выбирая пресс для выполнения такой технологической операции, а также занимаясь проектированием штампов листовой штамповки, следует учитывать целый ряд параметров исходного сырья. Только так можно обеспечить высокое качество готовых изделий. К таким параметрам, в частности, относятся:

• электрическая и магнитная проводимость материала, который будет подвергаться обработке;
• твердость и механическая прочность металла;
• масса заготовки;
• ударная вязкость, которой обладает обрабатываемый металл;
• теплопроводность металла, а также его теплостойкость;
• степень устойчивости металла к коррозии и его износостойкость, что будет оказывать влияние на долговечность, которой будет обладать штампованный лист.