Горячая объемная штамповка

Холодная объемная штамповка

Главной отличительной характеристикой холодной объемной штамповки является то, что она производится без нагревания заготовки. В качестве исходного материала для нее используются штучные (мерные) заготовки, которые нарезаются из калиброванных прутков, или же отрезки проволоки, поставляемые на производства в бухтах (бунтах).

Холодная объемная штамповка используется в тех случаях, когда необходимо выпустить детали, имеющие стабильные и высокие механические характеристики, используемые в ответственных узлах и механизмах. В ходе этого технологического процесса в заготовках не происходит рекристаллизация металла, к тому же он существенно упрочняется. В отдельных случаях поковки, которые получаются в результате штампования, представляют собой готовые детали и не требуют последующей обработки.

Одним из существенных недостатков холодной объемной штамповки является то, что при осуществлении этого технологического процесса штампы быстро изнашиваются, поскольку они испытывают на себе значительные механические нагрузки.

Суть и назначение холодной штамповки листового металла

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

https://youtube.com/watch?v=2gSw24aNpek

Холодную листовую пластичную деформацию ценят за следующие преимущества:

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

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

Операции холодной штамповки

1. Резка. Операция подразумевает разделку материала по прямой или сложной линии. В качестве рабочего оборудования используют различные типы ножниц или гильотин. Резку можно выполнять как на начальной, так и на финишной стадии производства.
2. Пробивка. Получение отверстия произвольной формы.
3. Вырубка. Разделка конструкции по замкнутому контуру. При этом отделенная часть является деталью, а не отходом, как при пробивке.
4. Отбортовка. Операция создания бортика по наружному или внутреннему контуру. Чаще всего процедуру проводят на торцевой части труб, в местах установки фланцев.
5. Вытяжка. Преобразования плоского изделия в полую объемную деталь. Процесс может сопровождаться изменением толщины стенок.
6. Обжим. Уменьшение размеров торцевой части путем обжатия в конической матрице.
7. Гибка. Придание изогнутой конфигурации плоским деталям. Наиболее распространенной является V- и U-образная гибка.
8. Формовка. Изменение локальной формы детали с сохранением размеров наружного контура.

1 Штамповка как востребованная промышленная технология

Более 20 % металла, изготавливаемого на предприятиях нашей страны, подвергается штамповке. Достаточно сложно найти какой-либо технический механизм или производственную машину, в которой бы не использовались штампованные изделия. Детали, получаемые по технологии ГШ, в современной летательной, железнодорожной, автомобильной технике составляют от 60 до 80 % от общего веса самолетов, локомотивов, транспортных средств. Кроме того, описываемая методика незаменима для выпуска разнообразных бытовых предметов, метизов, скобяных изделий, всевозможных инструментов.

Азы технологии горячей штамповки металла были открыты Василием Пастуховым – оружейником из Тулы. Он делал многие элементы оружия именно штамповкой, применяя для этих целей несложные штампы и вертикальный винтовой пресс. Разработанная Пастуховым методика была внедрена на Тульском комбинате в 1819 году. В наши дни ГШ является хорошо изученным и «обкатанным» процессом, который практически полностью заменил собой операции свободной ковки.

Штампованные изделия по технологии ГШ

К основным достоинствам описываемой горячей технологии относят следующие ее преимущества:

• получение большого количества идентичных по геометрическим параметрам и конфигурации (то есть взаимозаменяемых) поковок;
• высокая производительность и скорость процесса;
• гарантированно высокие прочностные показатели производимых изделий;
• возможность выпуска сложных по форме деталей;
• экономичность операции, обусловленная малым расходом металла.

Горячая технология штампования

История кузнечно-штамповочного производства

Кузнечное ремесло и кузнечное производство имеют многовековую историю. Человеку давно были известны простейшие кузнечные инструменты для ковки: молот, клещи и наковальня, а также и простейшее нагревательное оборудование — горн. Первая механизация процессов ковки относится к XVI веку, когда стали применять механические рычажные, вододействующие молоты, приводимые энергией водяного потока. При отсутствии гидроэнергии применялись копровые (падающие) молоты.

В 1842 году Джеме Несмит построил первый паровой молот, а в 1846 году Армстронг — первый паровой гидропресс. В том же XIX веке начали применять приводные механические и пневматические молоты, получили развитие кривошипные прессы и другие кривошипные кузнечно-штамповочные машины.

1 Что дает материалу холодная деформация?

Металловеды и люди, связанные с производством, знают, что такое штампование, но мы все-таки уделим немного внимания и расшифруем этот термин. Это процесс пластической деформации материала, в результате чего последний приобретает заданные размеры и формы. Если есть воздействие больших температур, то речь идет о горячем деформировании, но мы более подробно остановимся на холодной штамповке металла, которая проходит без термического влияния.

Фото холодной штамповки металла

Все операции в этом случае выполняются в специальных технологических оснастках (штампах) и обязательно сопровождаются упрочнением. Благодаря чему готовое изделие отличается повышенным значением этой характеристики. А вот его пластические свойства, напротив, ухудшаются. Однако повышение прочности имеет и некоторые побочные эффекты, например, материал становится более хрупким и т. д. Поэтому между операциями осуществляют рекристаллизационный отжиг. Детали отличаются повышенной точностью и прекрасным качеством.

Холодная и горячая листовая штамповка

Получение деталей из листового металла может быть выполнено в холодном или горячем виде.

Холодная штамповка

Применение холодной обработки давлением считают наиболее эффективным способом обработки листового металла. Применение такого способа выполняют в тех случаях, когда нет необходимости в дальнейшей механической обработке, например, резанием. Такой метод получения деталей применяют чаще всего при изготовлении автомобильных деталей, элементов конструкции авиационной техники и ряда других.

Использование метода холодной обработки металла давлением позволяет осуществить существенную экономию листового металла, разумеется, при грамотном раскрое листа и правильно изготовленной штамповой оснастки. Наибольшую эффективность штамповка показывает в крупносерийном и массовом производстве.

Такой способ показывает наибольшую эффективность при работе с такими сталями, как углеродистые и легированные. Кроме того, штамповкой получают детали из многих цветных металлов, например, медных или алюминиевых сплавов.

Холодная штамповка листового металла

Кроме листовых металлов, метод листовой штамповки допустимо использовать и при получении деталей из резины, картона и многих полимеров.

Кстати, такая обработка металла улучшает его прочностные параметры.

Горячая штамповка

Этот метод обработки листового металла применяют при производстве деталей котельных установок и некоторых деталей, используемых в корабельном деле.  Для таких деталей применяют стальные листы толщиной в 3 – 4 мм.

Технологические операции применяемые в горячей штамповке во многом схожи с теми, которые применяют в холодной обработке листового металла. Инженеры, разрабатывающие технологии обработки листового металла должны учитывать то, что детали должны быть разогреты до определенной температуры. Соответственно должны быть учтены такие явления как утяжка листового металла, при выполнении отверстий, гибке и ряда других. Кроме того, при остывании деталей необходимо помнить и о возникающем короблении.

Горячая штамповка листового металла

Все это приводит к тому, что изменяются размеры допусков, на размеры получаемых из металла деталей.

Резка

Операция, в ходе которой происходит отделение части листового металла, от тела будущей детали называют резкой. Эту операцию применяют для изготовления и готовых деталей, и при выполнении на полосы заданных размеров. При выполнении этой операции необходимо обеспечить максимальное количество готовых деталей, таким образом, количество отходов будет минимизировано.

Газокислородная резка металла

Эффективность раскроя определяет коэффициент использования листа.  Его рассчитывают как отношение площади полученных деталей к площади целого листа.

Для этой операции применяют разное оборудование, в том числе вибрационные, дисковые, гильотинные и другие виды прессового оборудования.

Так называют технологическую операцию по получении заготовки с замкнутым контуром.

Вырубка листового металла

Вытяжка

Операция в результате которой заготовку выполненную в плоском виде трансформируют в пространственную. Вытяжку используют при изготовлении деталей разной формы и цилиндрические, и конусные, и коробчатые.

Ротационная вытяжка металла

Для вытяжки применяют штамповую оснастку, которая состоит из пуансона, который втягивает листовой металл в отверстие расположенное в матрице.

Эта операция позволяет  получать из листовой заготовки детали с требуемой формой изгиба.

Гибка металла

Пробивка

Эту операцию применяют при необходимости получения отверстий определенной формы.

Координатная пробивка и ее недостатки

Рельефная формовка

Так называют операцию, которая позволяет изменять форму в каком-то определенном месте, но при этом сохраняется внешний контур детали.

Рельефная формовка листового металла

Оборудование и инструменты

Оборудование, которое необходимо для выполнения штамповки включает в свой состав – прессы, а в качестве рабочего инструмента применяют штампы.

Как правило, в цехах, где выполняют штамповку применяют пресса двух типов – механические и гидравлические. В станках первого типа, для выполнения операции используют энергию падающего шатуна, в оборудовании второго типа, для обеспечения необходимой нагрузки используют гидравлическую машину, которая создает усилие на штамповочном узле.

К механическим станкам относят и такие как кривошипно-шатунные, винтовые, гильотинные, комбинированные и некоторые другие.

Рубка гильотиной

Усилие, которое будет направлено на формование детали, в зависимости от модели пресса может составлять несколько килограмм (настольные прессы, пневматического действия), а может несколько сотен тонн, например, пресс марки КА9536. Его усилие составляет 400 тонн, дина хода шатуна составляет 250 мм, а максимальный размер штамповой оснастки составляет 1000 на 1000 мм в плане.

На территории нашей страны действует ГОСТ 6809-87. Он определяет технические параметры для прессового оборудования, применяемого в горячей штамповке.

Штамповочные прессы

Станок для штамповки листового металла должен быть установлен на отдельный фундамент, который не связан с основным фундаментом здания, в котором размещаю штамповочный цех.

Прессовое оборудование может быть использовано в производствах по крупносерийному или массовому изготовлению деталей.

Прессы, практически всех типов имеют два режима работы, ручной и автоматический. Последний,  позволяет встраивать их в линии по производству сложных деталей.

Например, при изготовлении кузовных автомобильных деталей, в одной линии размещено несколько прессов. На каждом из них установлены индивидуальные штампы, последовательное использование которых позволяет получать из листа готовую деталь, например, крышку багажного отделения или дверь.

Точность обработки на таком оборудовании позволяет запускать полученные детали в дальнейшее производство без использования промежуточных операций, связанных с механической обработкой.

Штамповка деталей из металла в Москве

Современный прогресс не стоит на месте и с каждым годом появляются как новые, так и модернизируются существующие методики обработки различных материалов.

Штамповка деталей из металла – это далеко не новая операция, качество и точность выполнения которой напрямую зависит от применяемого оборудования и устройств.

Именно инновационные методы и современные станки являются основой качественного и оперативного выполнения заказов любой сложности.

Мы всегда будем рады обеспечить возможность быстрого выполнения работ и гарантировать качество каждой произведенной детали.

Современная листовая штамповка – это один из передовых методов производства разнообразных деталей из листового металла, который позволяет максимально быстро и с минимальными затратами получить требуемый результат.

Технология производства штампованных деталей

Штамповка металлов предусматривает комплекс технологических этапов, результатом которого является требуемая деталь. Очень важным параметром при этом является согласованность работы оборудования и максимально точный контроль параметров, при выполнении каждого из процессов. Штамповка деталей может быть представлена в виде следующих операций:

• резка металла для обеспечения оптимального размера каждой из заготовок;
• гибка металла позволяет изменить форму заготовки в радиальной площади;
• процесс формовки предназначен для обеспечения нужной формы с сохранением основных контуров детали;
• обжим предусматривает применение штампов, призванных сузить отдельные части заготовки;
• вытяжка детали является обязательным элементом для достижения максимальной плоскости изделия;
• отбортовка деталей предполагает отжим метала по кругу, расширяя его диаметр. Особенно важен этот процесс, при изготовлении хомутов, сгонок и фланцев.

Таким образом, можно смело заявить, что листовая штамповка деталей – это сложный, многообразный процесс, который может потребовать большое количество разнообразного оборудования и персонала с высокой квалификацией.

Примечание: изготовление деталей по данной технологии требует проектирования и изготовления средств специального технологического оснащения производства

Преимущества изготовления деталей штамповкой

Современная штамповка деталей из листового металла имеет массу преимуществ перед аналогичными способами обработки материалов. К ним относятся:

• возможность обработки материалов и изготовления деталей минимальной массы, при повышенных требованиях к уровню жесткости;
• возможность получить деталь максимальной точности;
• выполнение всех процессов производится на автоматизированном оборудовании, что исключает возможность ошибки, вследствие человеческого фактора;
• возможность обеспечить высокую производительность и получения заказчиком больших партий товара в максимально короткие сроки.

Эти преимущества делают изготовление деталей с помощью штамповки, одним из самых выгодных и доступных решений для любых предприятий.

Профессиональные услуги штамповки деталей в Москве

ОАО «ЭЛТЕЗА» предлагает заказать штамповку металла на самых выгодных коммерческих условиях.

Мы всегда готовы в точности воспроизвести требования каждого заказчика и гарантируем качество выполнения любой детали, независимо от сложности и размера партии.

Наша штамповка деталей из листового металла в Москве пользуется спросом как у крупных компаний, так и у небольших организаций, а предложенные нами цены являются одними из самых доступных в регионе.

Особенности холодной объемной штамповки

Главным отличием холодной объемной штамповки от листовой штамповки является высокая нагрузка на инструмент. Используется закрытая схема деформации, то есть вытекание металла ограничено полостью. В других процессах обработки металлов давлением, таких, как ковка, металлу дается большая свобода. Его движение ограниченно только лишь с двух или трех сторон. С другой стороны, за счет закрытой схемы точность штамповки достаточно высока.

Высокие нагрузки приводят к нескольким характерным чертам холодной объемной штамповки. Для создания штампов используются высокопрочные стали. Наибольшую прочность имеют матрицы и пуансоны. Они обязательно подвергаются закаливанию. Плиты обычно выполняют из незакаленной стали, поэтому между матрицей и пуансоном и плитами размещают закаленные подкладки, чтобы избежать смятия поверхности плит.

Для заготовок, обрабатываемых методом холодной объемной штамповки, не используют материалов с высокой прочностью. Наиболее прочной сталью, штампуемой в холодном состоянии, является Сталь 15. Стали с большим содержанием углерода невозможно штамповать нахолодно, поскольку нагрузки на инструмент будут крайне высоки, и его срок службы будет недостаточным для окупаемости затрат на производство штампа. Также для заготовок из стали ограниченно получение сложных изделий. При наличии выступов или пазов, изготовление которых затруднительно методами холодной объемной штамповки, их закрывают напуском, то есть штамповкой получают только контуры изделия, а конечную форму придают механической обработкой.

Холодная объемная штамповка хорошо показывает себя при изготовлении изделий из цветных металлов, обладающих меньшей прочностью по сравнению со сталью. Наиболее распространена штамповка из алюминия, меди и бронзы, меньше из титана, свинца и цинка. Эти металлы обладают высокой пластичностью при комнатной температуре, и их обработка более проста по сравнению со сталью. Ряд методов холодной объемной штамповки позволяет получить конечную деталь, которая не нуждается в дополнительной обработке на токарных или фрезерных станках.

Холодная объёмная штамповка

При холодной объёмной штамповке (ХОШ) температура исходной заготовки ниже ковочной. Это обуславливает высокие значения сопротивления металла штамповочному давлению и существенно меньшую текучесть, что ограничивает возможность получения изделий сложной формы. Однако по сравнению с ГОШ металл не подвергается термическим модификациям, нет усадки при охлаждении и нет риска образования горячих трещин. Точность выполнения поверхностей при ХОШ сопоставима с таковой при обработке металлов резанием, однако после ХОШ на поверхности металла, отсутствуют концентраторы напряжений (риски и царапины). Поэтому методами ХОШ изготавливают высокоточные и (или) высоконагруженные детали, например: шаровые опоры подвески автомобилей, коленчатые валы ДВС, детали втулки несущих винтов вертолётов.