Какое оборудование нужно для штамповки металла?

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

Горячая штамповка металла: технология и оборудование

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.

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.

Горячая штамповка металла: технология и оборудование

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.
Читайте также:  Как осуществить пайку латуни?

Работа начинается с выбора штампа с закрытым или открытым ручьем и создания чертежа черновой заготовки. Затем мастера определяются с ее размерами, формами и переходами, а также подбирается определенная установка.

Горячая штамповка металла: технология и оборудование

На третьем этапе формируются штампы, и вычисляется, при какой температуре будет выполняться работа, что за отделочные и завершающие шаги необходимо предпринять. И напоследок производятся технические расчеты – погрешность, припуск.

При этом виде процедуры используется как закрытый, так и открытый штамп. Первый тип определяется по минимальной щели между неподвижной и подвижной зоной. Во втором, открытом, предусмотрен переменный зазор, через который вытекает избыток металла. Главное достоинство этого метода – получение изделий практически любой формы.

Холодное листовое

Это вид штамповки используется для создания предметов любой геометрической формы, запчастей для машин и частей разных приборов. Особенность – заготовки сохраняют толщину, но меняют геометрическую форму.

Достоинство листовой штамповки – большая производительность, ведь мастер может за смену создать более 40 000 деталей. Технология позволяет изготовлять прочные изделия, толщина которых минимальна.

Готовые предметы отличаются ровной поверхностью и не нуждаются в дополнительной шлифовке. Метод широко применяется в машиностроении, создании самолетов и электронике.

За всё время использования технология практически полностью автоматизировалась, так как на производстве появилось роторно-конвейерное оборудование. При холодной штамповке листового материала изменяются размеры и формы исходного сырья, но, как говорилось выше, толщина остается такой же.

В качестве расходного материала используют листы низкоуглеродистой и легированной пластичной стали, но для работы подходят и полосы из сплавов меди, латуни и алюминия. Главное, чтобы содержание меди в них было не менее 60%.

Дополнительные операции

Горячая штамповка металла: технология и оборудование

Для работы с исходным сырьём применяются различные операции, которые обладают особенностями и бывают разделительными и формоизменяющими.

При резке от металла отделяется определенный кусок ножницами с фигурными лезвиями или прессом. Подобный раскрой всего лишь начальный этап в производстве нужного предмета из металла.

Под созданием отверстий разной формы и диаметра в заготовке понимается операция. Ее особенность заключается в том, что часть изделий удаляется, отчего оно становится легче.

Замкнутый контур получается с помощью метода вырубки, отчего изделие приобретает готовый вид. Все три указанные операции входят в одну большую группу – разделительные, а следующие три составляют формоизменяющую.

Чтобы получить объёмные полые изделия, прибегают к вытяжке. Таким способом в промышленности получаются конусообразные, цилиндрические изделия.

Если у изделия предусмотрены изгибы, то используют такую операцию, как гибка. Лист металл сгибается разными способами, в зависимости от того, что нужно мастеру.

Не всегда требуется полностью видоизменять исходный материал, а лишь его локальные части. С этой задачей мастерам помогает справиться операция «рельефная формовка».

При необходимости операции комбинируют и получают еще более качественные и точные изделия.

Оборудование, инструменты и приспособления

Горячая штамповка металла: технология и оборудование

Для создания новых предметов из листового металла требуется пресс и то, с чем напрямую работает мастер – штамп. Он состоит из таких частей, как:

При их сближении и происходит видоизменения в заготовке. Штамп также имеет неподвижную часть, которая устанавливается на рабочей поверхности, и подвижную, прикреплённую к прессу.

Инструмент изготавливается из разных материалов, включая древесину и полимерные сплавы. Оборудование из них применяется при штамповке неметалла, а более мягких составов.

Как работает кривошипный пресс

Кривошипный пресс является сложной конструкцией, состоящим из нескольких сот деталей и более десяти узлов. Несмотря на это, принцип его работы достаточно простой и подразумевает следующее:

  • электродвигатель запускает кривошипный вал;
  • движение ползуну оборудования передает шатун;
  • запускается пресс нажатием на педаль.

Особенности гидравлического пресса

Горячая штамповка металла: технология и оборудование

Гидравлический пресс используется с XVIII века и по сей день не утратил своей значимости. Если описывать принцип работы оборудование кратко, то получится следующее: при незначительном воздействии на конструкцию в одном месте получается большая отдача в другом.

Станок состоит из двух основных частей – цилиндров, заполненных соответствующей жидкостью (маслом) и соединённых между собой. Агрегат запускается нажатием на поршень, который воздействует на жидкость одной из ёмкостей.

Поскольку давление в жидкой среде передается во все стороны, то оно придется и на следующий цилиндр, только в увеличенном объёме. Так как площадь второй емкости намного больше. При работе с гидравлическим прессом следует учитывать мощность повышенного давления и силу трения.

Читайте также:  Как проходит сварка алюминия аргоном?

Источник: https://oxmetall.ru/davlenie/chto-takoe-shtampovka

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).
Читайте также:  Что нужно для шабрения металла?

Разновидности штамповочных ручьев:

  • Черновые – конфигурация обрабатываемого материала в большей степени приближена к форме поковки. К особенностям относятся увеличенная глубина, радиусы и уклоны по отношению к параметрам изделия, выполненного начисто.
  • Чистовые – при приобретении требуемой формы увеличиваются размеры на ту величину, на которую увеличиваются усадки металлической заготовки. Металлопрокат располагают в центральной оси штампа, так как на его оказываются максимальные усилия.

О схемах штампов

В производственном процессе применяются две схемы горячего штампования:

  1. Закрытого типа – по заданной технологии между частями штампа неподвижной и подвижной просвечиваются небольшие зазоры минимальны. Для исполнения изделий применяются прессы с выступом наверху рабочего инструмента, а внизу размещена полость. Или, напротив, на молотах при выступе снизу, в полости в верхней части используемого инструмента. Этот способ применяется, когда объемы готового изделия и поковки соответствуют по параметрам. Штампы этой разновидности имеют одновременно две полости для разъема, расположенные под углом 900, относительно друг друга.
  2. Открытого типа – принцип их работы основан на том, что между неподвижной и подвижной частями обеспечивается зазор, в который выливается лишний металл. Их можно применять для поковок любого размера.

Преимущества производства с использованием открытых типом штампов:

  • Безупречное качество поверхности.
  • Однородная структура материала.
  • Экономия металла.
  • Возможность применения материалов с невысокими показателями пластичности, так как воздействует высокое напряжение и обеспечивается неравномерность при сжатии.

Применяемое оборудование

Даже если обрабатываемый материал имеет мягкую структуру, использование оборудования для придания заданной формы обязательно. К этому оборудованию можно отнести:

  1. Гидравлические прессы.
  2. Гильотины.
  3. Кривошипно-шатунные механизмы.

Также нужно правильно выполнять расчеты по расходу материалов и выполнять чертежи, с учетом требований государственных стандартов.

Если рассматривать штамповочный станок, то в его состав входят следующие конструктивные элементы:

  • исполнительный механизм, соответствующий типу станка;
  • мотор для приведения оборудования в движение;
  • передачи, обеспечивающей движение от одного механизма к другому.

О работе механизмов

Кривошипно – шатунные прессы. Принцип действия его заключается во вращении привода, который, в свою очередь, преобразует движение в возвратно-поступательное на установленном ползуне. Детали технического устройства выполняются из стали прочной структуры с ребрами жесткости.

Движется ползун по заданному режиму, при этом на него воздействует усилие в 8000 т. Установки кривошипного типа, используемые на производствах, снижают себестоимость деталей, а также упрощают их изготовление. Экономия составляет около 30%. Станки подразделяются на: простые, с двойным действием или с тройным действием.

С помощью технического устройства можно выполнять следующие технологические решения:

  1. Производство штампованных деталей при открытых или закрытых матрицах.
  2. Исполнение заусенца.
  3. Выдавливание заготовок.
  4. Прошивку.
  5. Обработку одновременно несколькими способами.

Под воздействием одной ударной нагрузки механические прессы производят работу, но при ударе меньшей силой от гидравлического пресса получается лучшие эффект. В связи с этим гидравлику используют для крупногабаритных и толстостенных деталей.

Гидравлические прессы. Завод – изготовитель выпускает оборудование для ковки, создания продавливающих усилий и проштамповывания поверхности. Переработка металлических отходов с их помощью тоже результативна. Принцип действия заключается в увеличении силы давления на изделие в несколько раз.

Выглядит пресс следующим образом: это два цилиндра, заполненные водой и между ними расположена труба. В каждом цилиндре находятся поршни, а основа принципа работы заложена на законе Паскаля.

Радиально-ковочные механизмы. Заготовка располагается в модуле, в котором осуществляется нагрев по принципу индукции. После того как материал становиться мягким она подается на захват через конвейерный механизм непосредственно в зону обработки. В процессе приобретения нужной формы заготовка вращается, что обеспечивает ее равномерную обработку. Ковка детали осуществляется бойками.

Функционирование пресса производиться от мотора, присоединенного к клиноременным передачам. Их вертикальное размещение передает движение на боек и шатунный механизм. Для синхронности работы в устройстве расположены копирные барабаны. Червячные передачи приводят в работу держатель электромотором. Притормаживание движений осуществляется пружинной муфтой.

Источник: https://metmastanki.ru/goryachaya-shtampovka-metalla-i-ee-tehnologiya

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector