Что такое штамповка металла

Штамповка металла — процесс контролируемой деформации, при котором тело меняет свою форму под воздействием избыточного давления. Благодаря такой обработке металлическим изделиям придают самые разнообразные формы, которые необходимы им для выполнения своих функциональных обязанностей. Штамповке поддаются детали небольшой толщины, так как сгибать толстую продукцию весьма проблематично.

Холодная штамповка металла

Существует два вида штамповки металлов: холодная и горячая. Первый вариант подразумевает обработку заготовки без ее предварительного нагревания.

Этот метод дешевле с точки зрения промышленного производства, так как не требует затрат энергии на доведение металла до определенной температуры.

Таким способом обрабатывают в основном тонкие листы, которые и без нагревания хорошо поддаются воздействию.

Процесс холодной штамповки листового металла разбит на несколько этапов, каждый из которых играет важную роль для получения конечного результата.

На начальном этапе выполняется процесс уплотнения, который снижает пластичность металла, чтобы изделие лучше держало полученную в результате штамповки форму.

Технологически процесс представляет собой прессование металлической заготовки под большим давлением.

На втором этапе производится отжиг изделий при температурах 550-620 градусов по Цельсию в специальных печах.

Это позволяет провести процедуру рекристаллизации металлической решетки и внедрению в нее атомов углерода на молекулярном уровне, что позволяет значительно повысить прочность металла.

Время отжига зависит от состава сплава и размеров обрабатываемых деталей. Когда подготовка окончена, изделие отправляется на пресс для холодной штамповки металла, который придаст ему нужную форму.

По времени процедура занимает считанные секунды и не требует вмешательство человека. На прессах используются специальные матрицы, изготовленные из твердых сортов стали, реже из других сплавов. Они предназначены для длительной эксплуатации, в процессе которой сохраняют свою первоначальную форму с точностью до миллиметра.

Это очень важно, так как холодная штамповка металла производится под конкретные нужды, и отклонения по форме готовой продукции недопустимы, так как это может привести к не состыковкам с другими деталями. Данный способ безвреден для рабочего персонала, так как им не приходится находиться в зоне с высокими температурами.

Кроме того отсутствие необходимости предварительного нагрева позволяет довольно просто провести автоматизацию рабочего процесса.

Горячая штамповка металла

Горячая штамповка металла позволяет обрабатывать более толстые заготовки, так как в раскаленном сплаве гораздо слабее межмолекулярные связи, и он лучше поддается сгибанию. Металлические изделия перед началом процедуры проходят те же самые подготовительные этапы, как и в случае с холодной штамповкой.

Но оборудование для штамповки металла уже существенно отличается. Оно состоит из двух основных частей: печи и пресса. Печь используется для предварительного нагрева заготовки до температуры красного каления.

В таком виде сплав хорошо поддается физическому воздействию и при этом полностью отсутствует риск его пережога.

Для создания оптимальных условий внутри печи современные станки оборудуются высокоточной автоматизированной системой управления. Она требует лишь выставления начальных параметров, которые зависят от типа обрабатываемой детали. Обо всем остальном позаботится компьютер.

Прессы для штамповки металла горячим способом изготавливают из твердых, высоколегированных марок стали, которые проходят дополнительную обработку для повышения стойкости к термическим нагрузкам.

Они должны выдержать определенное количество технологических операций без потери своих первоначальных характеристик, поэтому очень важно использовать наиболее качественный материал для их производства.

Горячая штамповка требует непосредственного участия человека в производственном процессе. Заготовка быстро остывает в нормальных условиях, так что ее необходимо оперативно доставлять от печи к станку для штамповки металла. Этим занимается рабочий, который при помощи кузнечных клещей переносит изделие на нужное место.

Работа в среде с постоянно высоким температурным режимом негативно отражается на организме, поэтому необходимо правильно рассчитывать продолжительность смен, чтобы минимизировать вредное влияние условий на работников.

Автоматизация процесса также сталкивается с большими трудностями и требует высоких затрат, поэтому практически нигде не используется.

Для охлаждения деталей не применяют дополнительного оборудования, они остывают естественным путем. В большинстве случаев после штамповки не требуется дополнительной обработки деталей.

Исключение составляют изделия для автомобильной промышленности, которые подвергаются процедуре оцинковке. Иногда при штамповке листового металла возникает необходимость обрезать лишние элементы.

Для этого используется специальный станок с высокоточным резаком.

Жидкая штамповка металла

Кроме двух перечисленных способов существует еще один, который применяется значительно реже.

Он подразумевает жидкую штамповку металла или так называемое литье под давлением, когда сплав заливается в закрытый штамп в жидком состоянии, а окончательное формирование изделия происходит уже в твердом виде.

Это позволяет получать детали идеальной формы с улучшенными механическими свойствами. Широкому распространению метода на данном этапе мешает дороговизна и сложность технологического процесса.

Технология штамповки металлов используется для производства большого ассортимента продукции для различных отраслей.

Таким способом получают детали автомобильного кузова, разнообразные панели и отделочные материалы, корпуса для бытовой техники.

Штамповка является одним из древнейших методов обработки металлов, который дошел до наших дней. Изменилась технология, но принцип остался тот же самый, что и много лет назад.

При помощи объемной штамповки металла получают изделия самой разнообразной формы. Это и специальные уголки, которые используются в анкерных крепях, и разнообразные элементы для оборудования, и детали, используемые в производстве приборов, узлов и агрегатов для всех отраслей промышленности.

Штамповка изделий из металла позволяет получить деталь практически любой формы, чего нельзя добиться при других видах обработки. Это с успехом используется на металлургических заводах, которые могут быстро подстраиваться к новым потребностям рынка. Нужно всего лишь изготовить штамп необходимой формы и можно приступать к выпуску новой продукции.

Виды и методы штамповки изделий из листового металла своими руками — что это такое, разновидности оборудования — www.rocta.ru

В разных отраслях промышленности требуется обработать и придать нужную форму деталям из металла. Самым востребованным способом сделать является штамповка. Что это такое, какие виды технологического процесса существуют, а также что используется в качестве инструментов, – вот о чем пойдет речь в статье.

По сути, штамповка представляет собой деформацию металла, при которой изменяется его форма и размер. Такая технология использовалась предками, но в упрощённом виде. С ее помощью изготовляли орудия труда, предметы быта.

Что такое штамповка: Виды, технологии и инструменты

Но с научно-технической революцией было придумано специальное оборудование, которое с годами модернизировалось. Для понимания, насколько важна технология для промышленности скажем, что подобным способом производятся детали для кузова автомобилей, что дало возможность для их серийного выпуска.

Благодаря штамповке мастерам удается изготовить плоские или объемные детали разных размеров. Основным инструментом выступает штамп, который закрепляется на прессе или оборудовании подобного типа. Существует два вида технологии – горячий и холодный, различия между которыми заключаются в условиях выполнения.

  Газовая горелка с пьезоподжигом на цанговый баллон

Для каждого из них подбираются точные приспособления и инструменты, учитываются установленные нормы и правила.

Особенности технологии

Ознакомиться с требованиями к обработке таким методом можно прочитав ГОСТ 18970-84. Классификация процесса не заканчивается на указанных видах, существуют и другие категории, которые определяются назначением техпроцесса и технологическими условиями.

Например, существует разделительная выштамповка, то есть, когда металлические заготовки разделяются на части. Детали подвергаться различным формоизменяющим операциям – холодному выдавливанию, пробивки и другим процедурам. Важно знать, что каждый метод имеет свою область применения.

Штамповка, во время которой заготовки предварительно нагревают, применяется исключительно на производстве. Потому что этот процесс отличается высокой сложностью и для его осуществления понадобятся точные расчеты. Горячая штамповка позволяет получать такие необходимые изделия, как:

• днища котлов;
• полусферические предметы;
• корпусные элементы, используемые в кораблестроении.

Такое прессование деталей очень тонкая и сложная работа, которая не может выполняться в домашних условиях.

Что необходимо?

Даже обработка алюминия (самого мягкого металла) проводится с помощью специального оборудования. Оно может быть кривошипным или гидравлическим. Но даже самого инновационного оборудования недостаточно для качественной штамповки.

Для деформации заготовок из металла нужны знания, потому что предварительно высчитывают размеры предметов и создают чертежи. Только в этом случае готовые металлоизделия будут соответствовать государственным стандартам.

Правильный выбор оборудования не менее важен, поэтому мастер должен четко представлять форму, допуски и параметры готового изделия, а также какая операция поможет достигнуть желаемого.

Если прибегают к таким процессам, как пробивка или вырубка, то применяется приспособление простого действия. Зато для вытяжки нужно что-то более мощное, например, оборудование двойного действия.

Как протекает процесс?

Работы по штамповке различаются в зависимости от используемых технологических норм. Первым делом проводятся расчеты и составляется схема будущего предмета из металла с учетом всех операций, проводимых в будущем.

Если решено использовать горячештамповочный метод, то изделие нагревают пламенными печами или другим электронагревательным оборудованием. Металл деформируется и принимает нужную форму под воздействием гидравлического давления.

Холодный тип обработки требует иного подхода – в этом случае нагрузка создается исключительно давлением. Этот способ выгоден, поскольку получаемый металлический предмет не нуждается в дополнительной резке. Изделие может быть как плоским, так и объёмным большого или маленького размера.

Последовательность этапов в обоих случаях практически совпадает, за исключением предварительного нагрева заготовок при выполнении горячей штамповки.

Технология появилась в конце XIX века, но ее совершенствование продолжается и по сей день. Она востребована в таких отраслях промышленности, как машиностроение и приборостроение. Потому что при высокой производительности расход материала минимален.

Разновидности штампования

Листовой металл деформируется под воздействием либо высокого давления, либо при сочетании давления и температуры. Согласно этим условиям технология разделяется на две большие группы – горячую и холодную, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, сферу применения.

Кроме этого, у обоих способов есть свои подвиды, например, горячее объёмное штампование или листовое холодное.

Горячее объемное

В ходе подобной прессовки образец заготовки обрабатывается давлением, температурой и штампом, в результате чего исходному материалу предаётся соответствующая конфигурация. В качестве заготовки используется квадратный, круглый или прямоугольный лист металла.

Сфера применения метода – серийное и массовое производство деталей. Преимуществами являются:

• малое количество отходов;
• высокая производительность;
• возможность получить предметы крайне сложной конфигурации;
• высокое качество и точность изделий.

Листовая штамповка

• Листовая штамповка – один из видов холодной обработки давлением, при котором листовой материал деформируется в холодном или подогретом состоянии.
• Листовой штамповкой изготавливаются разнообразные плоские и пространственные детали – от мелких, массой от долей грамма и размерами в доли миллиметра (секундная стрелка часов), до средних (металлическая посуда, крышки, кронштейны) и крупных (облицовочные детали автомобилей).
• Толщина заготовки при листовой штамповке обычно не более 10 мм, но иногда может превышать 20 мм, в этом случае штамповка осуществляется с предварительным подогревом до ковочных температур.
• При листовой штамповке используют: низкоуглеродистые стали, пластичные легированные стали, цветные металлы и сплавы на их основе, драгоценные металлы, а также неметаллические материалы: органическое стекло, фетр, целлулоид, текстолит, войлок и др.
• Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно, автомобилестроении, ракетостроении, самолетостроении, приборостроении, электротехнической промышленности.
• Основные преимущества листовой штамповки:

• возможность изготовления прочных легких и жестких тонкостенных деталей простой и сложной формы, получить которые другими способами невозможно или затруднительно;
• высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить механическую обработку;
• сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30 000…40 000 деталей в смену с одной машины);
• хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически выгодна и в массовом, и в мелкосерийном производствах.

• Холодная листовая штамповка заключается в выполнении в определенной последовательности разделительных и формоизменяющих операций, посредством которых исходным заготовкам придают форму и размеры детали.
• Операцией листовой штамповки
• называется процесс пластической деформации, обеспечивающий характерное изменение формы определенного участка заготовки.
• Различают разделительные
• операции, в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением, иформообразующие операции, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования.
• При проектировании технологического процесса изготовления деталей листовой штамповкой основной задачей является выбор наиболее рациональных операций и последовательности их применения, позволяющих получить детали с заданными эксплуатационными свойствами при минимальной себестоимости и хороших условиях труда.

Все операции выполняются при помощи специальных инструментов – штампов, которые имеют различные конструкции в зависимости от назначения. Штампы состоят из рабочих элементов – матрицы и пуансона, и вспомогательных частей – прижимов, направляющих, ограничителей и т.д. Пуансон вдавливается в деформируемый металл или охватывается им, а матрица охватывает изменяющую форму заготовку и пуансон.

Операции листовой штамповки

Разделительные операции

предназначены или для получения заготовки из листа или ленты, или для отделения одной части заготовки от другой. Операции могут выполняться по замкнутому или по незамкнутому контуру.

Отделение одной части заготовки от другой осуществляется относительным смещением этих частей в направлении, перпендикулярном к плоскости заготовки. Это смещение вначале характеризуется пластическим деформированием, а завершается разрушением.

Отрезка

  Что лучше углекислота или сварочная смесь?

– отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах – ножницах или в штампах.

Обычно ее применяют как заготовительную операции для разделения листов на полосы и заготовки нужных размеров.

Основные типы ножниц представлены на рис. 15.5.

Рис. 15.5. Схемы действия ножниц: а – гильотинных; б – дисковых

Ножницы с поступательным движением режущих кромок ножа могут быть с параллельными ножами, для резки узких полос, с одним наклонным ножом – гильотинные (рис.15.5.а).

Режущие кромки в гильотинных ножницах наклонены друг к другу под углом 1…50 для уменьшения усилия резания. Лист подают до упора, определяющего ширину отрезаемой полосыВ

.

Длина отрезаемой полосы L не должна превышать длины ножей.

Описание технологии горячей штамповки металла

Штамповка горячим способом металлической заготовки способствует ее деформации в нагретом состоянии, чтобы придать соответствующую форму изделию. Эти технологии применяются в тяжелом машиностроении, и они по-своему уникальны.

Суть технологии

Горячая штамповка металла заключается в нагревании изделия и давлением заданного штампа формируется деталь. При этом изменение температурного режима производится до состояния, который бы образовался при ковке.

Чтобы не было вытекания металла, в конструкции штампа предусматриваются специальные полости в виде выступов. Так формируется поверхность в виде ручья соответствующая замкнутому типу, а конфигурация выполненного изделия соответствует его форме.

Исполнение горячей штамповки производиться из разнопрофильных брусков сечения: прямоугольного, квадратного или круглого. В исключительных случаях технологический процесс штамповки изделий выполняется из прутка. Для начала производят поковку с заданными размерами, а после ее делят на части. Заготовки для штампов выполняют обычно из металлического прутка.

Эффективность технологического процесса заключается в том, что ее можно применять в производстве серийных заготовок.

При применении этой технологии предприятия имеют множество преимуществ:

1. Снижается процент образования металлических отходов.
2. Производительность труда растет.
3. Возможность выполнения сложных конструктивных элементов.
4. Обеспечение точности геометрических размеров.
5. Заготовки отличаются высоким качеством поверхности.

Технология изготовления детали объемной штамповкой следующая:

• резка заготовки в размер;
• нагревание в печи;
• 1 переход;
• 2 переход;
• 3 переход;
• устранение облоя и обработка металла.

По технологии штамповки выполняется огромный перечень действий от загрузки болванки в обрабатываемую зону, завершая изыманием из печи. Алгоритм подразумевает выполнение работ:

1. Штампы используются с закрытым или открытым ручьями.
2. Выполнить конструкторскую документацию на разработку поковки.
3. Продумать за какое количество переходов выполняется заготовка.
4. Выбрать подходящее оборудование, продумать, какие использовать штампы.
5. Произвести нагрев поковки, выбирая способ нагрева штампа и режимов работы оборудования.
6. Исходя из требований качества обработки детали, произвести оценку, какие завершающие операции проводить.
7. Подсчитать технико-экономические показатели заданного техпроцесса.

По отношению к ковке метод горячего штампования обладает своими достоинствами и недочетами:

№ п/п	Достоинства	Недостатки
1.	Высокая производительность трудового процесса	Лимиты по массе получаемых деталей и заготовок, не более – 3,5 тонн
2.	Качество обрабатываемой поверхности, допуском и припусков почти в 4 раза меньше; при выполнении калибровки получаемые допуски составляют 0,05 мм, поэтому мехобработке подвергаются лишь места сопряжений со смежными изделиями, а остальных поверхностей достаточная шероховатость и точность	Деформация выше, исходя из этого, используется мощное оборудование, это происходит, потому что деформации подвергается заготовка полностью, при этом течь металла подвергается сопротивлению, создаваемого стенками штампа
3.	Возможность получения конструктивных элементов сложной конфигурации	Достаточно высокая цена оборудования, так как оно сложное и выполняется из качественного материала, а применяется лишь для изготовления одного вида изделия
4.	Простота выполняемых операций, для этого необязательно иметь большой стаж работы, программа обучения штамповщика несложная

Для горячей штамповки металла применяется несколько известных технологий, зависимых от следующих параметров:

• выбора оборудования;
• геометрических размеров;
• материала заготовки.

Выбор технологии

По выбранной технологии можно производить несколько типов деталей:

• Удлиненные – к ним относятся рычаги, валы, воротки и иные. Обработка производится плашмя при использовании штамповочного пресса. Последним этапом этой работы является фасонирование, исполняемое в заготовительных вальцах для ковки.
• Дисковые – к ним относятся кольца, диски, шестерни, крышки и иные изделия. При выполнении данной операции используется метод осадки, производимый в торец заготовки. Для этого процесса применяются штамповочные переходы.

Таблица типовых изделий для разной формы поковок с подробным описанием:

№ п/п	Краткое описание характеристики	Типовые изделия
Изделия удлиненной конфигурации
1.	Прямая ось	Балки, валы, втулки, шатуны
2.	Изогнутые по оси	Рычаги, предназначенные для рулевого управления
Симметричные
1.	Круглые изделия	Фланцы, шестеренки и ступицы
2.	Квадратные и многоугольные	Гайки, фланцевые соединения и ступицы
3.	Изделия, имеющие отростки	Типа вилки и крестовины
Иные изделия
1.	Комбинированной формы	Коленвалы, поворотные кулачки
2.	С количеством необрабатываемых поверхностей большего объема	Рычажные элементы для переключения передач, крюки для буксира и балки для параллельных осей
3.	С внутренними отверстиями и заглублениями	Валы с полостями, шестеренчатые блоки и детали для фланцевых соединений

Штамповочные ручьи, которые в свою очередь подразделяются на:

1. Протяжные (увеличивается длина отдельных элементов на обрабатываемой заготовки, именно по этой части производится нанесение ударов с кантованием детали).
2. Заготовительные (выполнение фасонирования детали или равномерное перераспределение металлической массы с минимальными потерями).
3. Пережимные (при этом одновременно уменьшается высота и увеличивается ширины обрабатываемой заготовки).
4. Подкатные (диаметр отдельных участков увеличивается при распределении металла по оси заготовки).
5. Гибочные (производится формирование поковки заготовки с изгибом по оси под 90 0).

Штамповка

Штампова — процесс получения заготовок путем заполнения деформируемым металлом рабочих полостей (ручьев) штампа. Штамповка имеет ряд преимуществ перед ковкой:

• • возможность получать поковки сложной формы;
• • высокая производительность;
• • высокая точность размеров и небольшая шероховатость поверхности.

Однако стоимость изготовления самих штампов настолько высока, что штамповка выгодна только при крупносерийном производстве.

Штамповка может быть горячей, холодной, объемной и листовой.

Горячую объемную штамповку выполняют на молотах и ковочных машинах. Если при ковке течение металла направляется бойками и подкладным инструментом, то при штамповке оно направляется полостью штампа. Полость штампа имеет форму изделия. Ручьи, как правило, располагаются в двух частях штампа: верхней 2 (рис. 5.

16) и нижней 1. При штамповке нагретую заготовку 3 укладывают в ручей нижнего штампа и наносят по ней удары верхним штампом до момента их соприкосновения по плоскости разъема. Излишек металла вытесняется в разъем между штампами, образуя облой (заусенец). Поковка представляет собой точную копию ручья штампа.

Рис. 5.16. Этапы заполнения металлом ручьев штампа: а, б, в — этапы; 1 — нижний штамп; 2 — верхний штамп; 3 — заготовка; 4 — заусенец (облой)

Процесс изготовления поковки включает в себя: резку исходного металла на мерные заготовки, нагревание заготовок, штамповку, обрезку заусенца (облоя), термическую обработку поковки, очистку от окалины, правку и контроль поковок.

Штамповку подразделяют на открытую (с облоем) и закрытую (без облоя) штампы. Открытая (облойная) штамповка (рис. 5.17, а) характеризуется тем, что после заполнения металлом полости ручья штампов избыток металла вытесняется в спе-

Рис. 5.17. Штамповки: а — открытая; б — закрытая

циальную полость, образуя при этом отход — облой, который затем с поковки удаляется. Штамповка в открытых штампах выполняется на молотах, прессах и ковочных вальцах.

Безоблойная штамповка (рис. 5.17, б) представляет собой деформацию металла в закрытых штампах, в которых образование облоя не предусматривается, поэтому отсутствует полость для его образования.

При безоблойной штамповке должно строго соблюдаться равенство объемов заготовки и поковки, чтобы избежать недостатка или избытка металла. Штамповку в закрытых штампах, как правило, производят на прессах и горизонтально-ковочных машинах, при этом меньше расходуется металла, чем при открытой штамповке, обеспечивается более высокая точность и лучшая структура поковок.

В зависимости от числа ручьев штамп бывает одноручьевой или многоручьевой. При многоручьевой штамповке заготовка постепенно приобретает форму поковки.

Для получения поковки в многоручьевом штампе (рис. 5.18) используют следующие ручьи: заготовительные — протяжной 3 подкатной 2 гибочный 5; штамповочные — предварительный, или черновой, 1; окончательный, или чистовой, 4 отрезной. В зависимости от конфигурации заготовки применяют различный набор заготовительных ручьев.

На штампы горячей штамповки воздействуют температурой и ударными нагрузками. Изнашивание штампов сопровождается образованием трещин, изменением размеров рабочих кромок вследствие смятия. Для работы в этих условиях штампы изготовляют из легированных теплостойких штамповых сталей: 50ХНМ, 30Х2В8, 60ХНТ, 70X3, 50ХГМ.

Для горячей штамповки применяют кривошипные прессы, штамповочные молоты и горизонтально-ковочные машины.

б

Рис. 5.18. Многоручьевой штамп (а), с поковкой (б) и последовательность операций штамповки (в): 1,4 — штамповочные ручьи; 2, 3, 5 — заготовительные ручьи; I — исходная заготовка; II — протяжка; III — подкатка; IV— гибка; V — предварительная штамповка; VI — окончательная штамповка

Основные штамповочные молоты — паровоздушные и фрикционные молоты с доской. Паровоздушные молоты относятся к молотам двойного действия, так как деформация осуществляется падением рабочих элементов и под действием сжатого воздуха или пара.

На кривошипных горячештамповочных прессах можно производить почти все виды штамповочных работ, включая многоручьевую штамповку. Деформация металла на прессе отличается от деформации на молоте, скоростью деформирующего инструмента и наличием у прессов строго фиксированной величины хода ползуна.

Небольшая скорость деформирования обеспечивает более глубокую деформацию, благодаря чему металл в горизонтальном направлении течет легче, чем в вертикальном.

Для горячей штамповки применяют кривошипные горячештамповочные прессы с нагрузкой от 6,3 до 100 МН. На рис. 5.19 представлена кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса.

Электродвигатель 5 посредством клиноременной передачи 4 приводит во вращение маховик 5, сидящий на промежуточном валу 6. С вала 6 посредством зубчатой передачи 7 вращение пе-

Рис. 5.19. Кинематическая схема кривошипного пресса: 1 — ползун; 2 — ленточный тормоз; 3 — маховик; 4 — клиноременная передача; 5 — электродвигатель; 6 — промежуточный вал; 7 — зубчатая передача; 8 — кривошипный вал; 9 — шатун; 10 — пневматическая муфта; II — стол

редается на кривошипный вал 8. Ползуну 7, закрепленному посредством шатуна 9 на кривошипном валу 8, передается возвратно-поступательное движение. Верхняя (подвижная) часть штампа прикрепляется к ползуну 7, а нижняя (неподвижная) — к столу пресса.

Стол 77 пресса имеет специальное клиновое устройство для регулирования расстояния между штампами в крайнем нижнем положении ползуна. В ползуне и в столе пресса имеются выталкиватели, служащие для удаления поковки из штампа.

Включение и выключение кривошипно-шатунного механизма осуществляется пневматической муфтой 10, а остановка — с помощью пневматического ленточного тормоза 2.

Приводные фрикционные молоты относятся к молотам простого действия, так как деформация металла при штамповке на этих молотах производится только работой свободного падения бабы. Из фрикционных молотов широкое распространение получили молоты с доской (рис. 5.20), у которых боек 3 связан с дубовой доской 2, которая поднимается вращающимися ролика-

Рис. 5.20. Схема фрикционного пресса: 1 — ролики; 2 — доска; 3 — боек

ми 1 и свободно падает для нанесения удара при отведении роликов. Масса падающих элементов от 50 до 3000 кг, число ударов — до 60 в минуту.

Штамповку на горизонтально-ковочных машинах широко используют в серийном и массовом производстве. В горизонтально-ковочных машинах используют кривошипно-рычажно-кулач-ковые механизмы. Машины различаются по способу работы зажимного механизма и расположению разъема штампов (вертикальное или горизонтальное).

Преимущества горизонтально-ковочных машин:

• • возможность получения специфичных поковок, которые на другом оборудовании получить невозможно;
• • экономия металла и трудозатрат на механическую обработку из-за широкого использования штамповки в закрытых штампах;
• • возможнрсть выполнения штамповки без штамповочных уклонов, что сокращает припуски и допуски;
• • волокнистое строение;
• • высокая производительность;
• • безопасность работы;
• • возможность механизации и автоматизации процесса.

К недостаткам можно отнести ограниченную номенклатуру и меньшую универсальность оборудования, необходимость очистки заготовки от окалины, низкую стойкость штампов, высокую стоимость самих машин.

Основными операциями, осуществляемыми на горизонтально-ковочных машинах, являются высадка и закрытая прошивка или сочетание этих двух операций; гибка; отрезка отштампованной поковки от прутковой заготовки. На горизонтально-ковочных машинах изготовляют, например, поковки подшипниковых колец.

Холодная объемная штамповка — наиболее прогрессивный метод получения качественных заготовок, которая обеспечивает достаточно высокую точность и небольшую шероховатость поверхности заготовок при небольших отходах металла, а также достаточно небольшую трудоемкость и себестоимость изготовления. Производительность холодной штамповки в 2—3 раза выше, чем горячей, и в 10—15 раз выше, чем обработки резанием.

Перед штамповкой заготовки обычно смазывают для снижения усилий, повышения стойкости инструмента и предотвращения образования трещин и других дефектов деталей.

В процессе холодной штамповки непрерывно меняется не только форма, но и структура металла и его физико-механические характеристики.

Возникающий при этом наклеп металла в некоторых случаях ограничивает возможности формообразования, поэтому процессы холодной штамповки часто выполняют за несколько технологических переходов с постепенным приближением к окончательной форме и размерам получаемой детали и с промежуточным отжигом для восстановления пластических свойств металла.

Холодной объемной штамповкой обрабатывают сплавы, обладающие в холодном состоянии необходимой пластичностью. Поскольку сопротивление деформированию сплавов в холодном состоянии высокое, то этим видом штамповки изготовляют стальные детали диаметром до 70—80 мм, детали из медных и алюминиевых сплавов — до 150—200 мм при толщине стенок от 0,1 до 15 мм и длине до 1500 мм.

Объемную штамповку выполняют на прессах или специальных холодно-штамповочных автоматах. Разновидности штамповки: выдавливание, высадка и объемная формовка.

Выдавливанием получают детали преимущественно цилиндрической или близкой к ней формы, например корпуса автомобильных свечей зажигания, конденсаторных батарей, генераторов и т. п. Точность размеров и шероховатость поверхностей деталей соответствуют получаемым при обработке резанием.

При выдавливании металл деформируется в условиях неравномерного всестороннего сжатия и поэтому обладает повышенной пластичностью. Тепловой эффект при больших скоростях деформаций может повысить пластичность металла и снизить его сопротивление деформированию.

Для выдавливания требуются большие усилия, так как в холодном состоянии металл обладает высоким сопротивлением деформированию (для алюминиевых сплавов — 500—1200 МПа, для сталей — 2000—3000 МПа).

Высадка — это осадка части заготовки, т. е. образование местных утолщений требуемой формы, например головки болтов, винтов и заклепок.

Высадкой изготовляют стандартные и специальные крепежные детали, а также колеса, детали массового производства, например кулачки и зубчатые колеса заодно с валом и т. п.

Высадку выполняют на холодновысадочных автоматах различных конструкций. Производительность автоматов достигает 400 деталей в минуту.

Холодная формовка — формообразование деталей вследствие заполнения металлом полости штампа; производится в открытых штампах с вытеканием излишка металла в специальную полость с образованием заусенца, а в закрытых штампах без образования заусенца. Конструкции штампов, применяемых для холодной формовки, подобны штампам, используемым при горячей объемной штамповке.

Холодной формовкой изготовляют объемные детали сложной формы, сплошные и с отверстиями. Детали обычно получают за несколько проходов, последовательно изменяющих форму заготовки, с промежуточным отжигом для снятия наклепа.

Кроме прессов для холодной формовки применяют высокопроизводительные многопозиционные автоматы с большими технологическими возможностями.

Холодной объемной штамповкой получают готовые детали или близкие к ним заготовки, требующие минимальной обработки резанием. При холодной штамповке коэффициент использования металла достигает 95 % в отличие от 30—40 % при

обработке резанием. Трудоемкость изготовления болтов на холодновысадочных автоматах в 200—400 раз меньше, чем на токарно-револьверных станках. При этом следует отметить, что при холодном деформировании формируется полезно ориентированная волокнистая структура металла, что придает деталям высокую усталостную прочность при динамических нагрузках.

Масса деталей, штампуемых на автоматах, достигает 3,5 кг, а на прессах — 40 кг, диаметр поковок — до 200 мм.

Листовая штамповка представляет собой процесс получения заготовки или готового изделия из листа в штампах. Изделия из листа толщиной до 8 мм штампуют в холодном состоянии, более 8 мм — в горячем. Операция заключается в изменении толщины листового материала чеканкой, клеймением, кернением и холодным выдавливанием.

Комбинированная холодная штамповка совмещает в себе несколько отдельных операций: отрезку и гибку; вырубку и вытяжку и др.

Листовой штамповкой изготавливают детали из различных материалов: металлов и сплавов, композиционных и неметаллических материалов. Заготовками служат листы и ленты, свернутые в рулоны. Штамповкой из листа получают втулки, шайбы, баки, обшивку кабин, кузовов легковых автомобилей и автобусов.

Основные штамповочные операции:

• • вырубка (пробивка);
• • вытяжка;
• • отрезка;
• • отбортовка;
• • обжим;
• • формовка;
• • гибка.

Вырубка применяется для изготовления из листа плоских изделий любого контура (круг, квадрат, овал), а также пробивки отверстий.

Вырубка представляет собой операцию отделения части заготовки по замкнутому контуру, когда отделяемая часть является изделием.

Пробивка представляет собой ту же операцию, но отделяемая внутренняя часть является отходом, а наружная часть заготовки — изделием. В штампах роль верхнего перемещающегося режущего ножа выполняет пуансон, а нижнего неподвижного — матрица.

Отрезка — разделительная операция, выполняется на ножницах (параллельных, гильотинных, дисковых).

Вытяжкой получают полые изделия из листовой заготовки. Заготовку диаметром О кладут в выточку матрицы (рис. 5.21, а) и вытягивают пуансоном в стакан (рис. 5.21, б).

Для того чтобы не срезать заготовку, края пуансона скругляют.

Если зазор а между матрицей и пуансоном равен толщине заготовки, то толщина стенок изделия остается такой же, если этот зазор меньше, то стенки становятся тоньше.

Рис. 5.21. Штамповочные операции: а, б — вытяжка; в — отбортовка; г — обжим

Для получения бортов вокруг пробитых отверстий применяют отбортовку (рис. 5.21, в), которая заключается в образовании в изделии с пробитым отверстием б отверстия большего диаметра й с бортами высотой Н. Отбортовка выполняется пуансоном при закреплении заготовки в выточке матрицы.

При необходимости уменьшения диаметра крайней части вытянутого стакана применяют обжим (рис. 5.21, г).

При необходимости изменения формы заготовки путем местной деформации применяют операцию формовки. Формовку ребер жесткости осуществляют с помощью металлических штампов или нижнего металлического штампа и резиновой подушки, накладываемой на заготовку под пуансон пресса.

• Для изменения направления оси заготовки применяют гибку, при которой внешние волокна листа растягиваются, а внутренние сжимаются.
• Существует обработка металла в условиях сверхпластичности — это процесс обработки легкодеформируемого листового металла, проявляющего высокие деформационные свойства при растяжении.
• Сверхпластичные методы формования:

• • формование выдуванием, при котором газ давит на сверхпластичную мембрану, вызывая формование материала по форме матрицы (давление газа — от 700 до 3400 кПа);
• • вакуумное формование — процесс, подобный формованию выдуванием за исключением того, что здесь создается перепад давления не нагнетанием газа, а разрежением;
• • метод теплового формования, заимствованный из технологии пластмасс, который включает в себя подвижную и регулируемую часть матрицы в сочетании с давлением газа или разрежением.

Контрольные вопросы

• 1. Что такое пережог и перегрев металла?
• 2. Каким способом получают блюмы и слябы?
• 3. Перечислите основные операции ковки.
• 4. В чем заключается осадка заготовки и ее протяжка?
• 5. Перечислите основные штамповочные операции.
• 6. В чем преимущества и недостатки штамповки по сравнению с ковкой?