Основные виды штамповки металла

Процедура характеризуется высокой производительностью. За одно рабочее движение пресс способен решить сразу несколько задач: выполнить гибку металла и резку, осуществить рубку и отбортовку, провести формовку, вытяжку, целый ряд иных операций. Поэтому технология активно востребована в разных производственных и промышленных отраслях.

На сегодняшний день штамповка металла является одним из наиболее распространённых решений.

Виды штамповочных технологий

К числу основных вариантов штамповки относят два: холодная, горячая.

Холодная штамповка

Рассматриваемая технология является наиболее популярной при металлообработке и производстве изделий из металла. Подразделяется на объёмную, листовую. Рассчитана на изготовление деталей любых размеров.

К этой группе относятся следующие виды.

Выдавливание

Металлический сплав выдавливается из специальной матрицы. Решение востребовано при изготовлении элементов из хромистых марок стали, при производстве маховиков, гильз, в ряде иных случаев.

Высадка

Заготовка подвергается многократным ударным усилиям, число которых может достигать 11000 ударов в минуту. Это позволяет увеличить ширину заготовки при одновременном сокращении длины последней. Применяется при изготовлении винтов, метизов, болтов, заклёпок. В связи с существенным упрочнением материала процесс происходит в несколько этапов, между которыми заготовку подвергают рекристаллизующему отжигу.

Объёмная формовка

Процедура предусматривает приложение обжимающих воздействий, благодаря которым меняется геометрия заготовки. При работе с открытыми штампами лишний металл вытекает из них. В закрытых процесс безотходный.

Перед этим, заготовке придаётся требуемая форма посредством вырубки (шайбы, колпачки толстостенные). Формовка необходима для производства малоразмерных деталей высокой точности (разновидность формовки чеканка).

Кроме этого сюда же следует отнести все варианты разделительной штамповки, а также обжим, формовка, отбортовка, гибка, вытяжка.

Горячая

Обрабатываемая заготовка подвергается нагреву до температуры, позволяющей ковать металл, что повышает пластичность. При этом плавление, рекристаллизация не происходит. Одновременно с температурой на металл воздействует давление.

Работы могут проводиться в пресс-формах различных видов:

• открытых штамп выполнен из двух частей, одна из которых является подвижной.

Облой из него вытекает, закрывая выход основной массе металла. После охлаждения проводят обрезку облоя.

• Закрытых сжимающие элементы могут выполняться со специальными полостями, выступами.

Сырьё рассчитывается максимально точно, иначе возможно возникновение проблем: появление несанкционированных пустот, невозможность сомкнуться элементам формы.

Чтобы получить в пресс-форме объёмные части, под них изначально предусматривают полости (ручьи), которые подразделяют на следующие виды:

• заготовительные позволяют смещать оси, перераспределять массу.

По способу действия выделяют протяжные, гибочные, подкатные, пережимные, иные.

• Черновые (предварительные) обеспечивают основную деформацию, приближая вид поковки к готовому изделию, но с более грубыми формами, повышенными радиусами скруглений, при отсутствии канавок;
• чистовые (окончательные) цель данного этапа прессования заключается в получении готовых элементов с повышенной точностью.

Кроме них активно применяют целый ряд иных видов, позволяющих штамповать металл, имеющих собственную специфику.

В зависимости от технологических условий и назначения выделяют следующие виды процесса.

Формоизменяющая обеспечивают изменение формы листовой заготовки (альтернативное наименование, формовка).

Включают следующие виды штамповки.

Листовая

Востребована при крупносерийном производстве плоских, объёмных элементов. Для изготовления готового изделия применяется штамп. Рассматриваемый процесс подразделяется на две базовые категории, основным отличием которых является рабочая температура: горячая, холодная (смотри выше).

Объёмная

От горячей штамповки отличается более низкими температурами (менее точки кристаллизации). Изменения достигаются благодаря пластическим деформациям. Основным отличием от технологии жидкого штампования является неизменность агрегатного состояния материала обрабатываемой детали.

Технология ГОШ

На обрабатываемую деталь воздействует давление при высоких температурах. Заготовка предварительно греется, затем подаётся в пресс-форму, не имеющую зазоров (закрытого типа). Готовый элемент формируется внутри штампов закрытого типа, именуемых гравюрами или ручьями. Облой, при данной технологии, минимален.

Метод ХОШ (холодная объёмная)

Востребована для работы с проволокой, калиброванными прутками. Получаемые изделия отличаются значительной точностью исполнения, качественной поверхностью, стойкостью к внешним воздействиям механического характера, так как металл заготовки, при обработке не рекристаллизуется. В качестве существенных недостатков подобной технологии следует отметить потребность более высоких усилий (примерно в 10-15 раз), чем при горячей обработке заготовки, а также быстрый износ штампов.

Глубокая штамповка

Востребована при изготовлении высоких/глубоких деталей (ванна, капсула, цилиндр). На выходе получается объёмная деталь, изготовленная посредством холодной/горячей деформации, вытяжкой, либо применением иных видов усилий. 

Гибка

Листовому металлу придаётся требуемая форма, включая криволинейную. Работы проводят на гибочных машинах либо с использованием гибочных прессов. Существуют технологии одно-, двух-, многоугловой гибки. Процесс допускает сочетание с пробивкой, вырубкой, резкой.

Вытяжка

Листовая металлическая заготовка вытягивается, что позволяет придать ей сложные, глубокие формы, формировать пространственные полые изделия (цилиндры, полусферы, конусы, иное).

Фланцовка

Для соединения элемента с другими деталями на нём формуется край, выступающая плоскость. При этом геометрия детали меняется сразу с трёх сторон: боковым, передней. Изделие можно фланцевать по весьма сложному контуру.

Обжим

На поверхности заготовки формируются рёбра, выступы. Результат достигается использованием горячей штамповки, вытяжки, иных технологий. Процесс активно используют при изготовлении боеприпасов.

Жидкая

Металл деформируется благодаря высокому давлению воздействующей на него жидкости. Альтернативное наименование литьё под давлением. Весьма дорогостоящая технология, поэтому применяется в исключительных случаях, когда требуется получить деталь с максимальной точностью геометрии, прочностью, не имеющую дефектов. Расплавленный металл подаётся в специальную форму. после его застывания возможно осуществление повторной выштамповки.

Высадка

На поверхности металлической детали формируется понижение, погружение.

Отделительная (разделительная)

Предусматривает отделение от обрабатываемой заготовки определённых частей (для этого могут использоваться различные технологии: резка, пробивка, рубка).

Подобные операции могут являться самостоятельными

Вырубка, пробивка

Подразумевает формирование выемок, отверстий на поверхности обрабатываемой заготовки с использованием специальных штампов. При этом, чаще всего, вырубленные части являются не отходами, а функциональным элементом.

Отбортовка

Предусматривает формирование кромки, борта по краю детали. Разновидность разделительного процесса. Для получения требуемого изделия усилия прилагаются к отдельным участкам заготовки.

Альтернативные методы штамповки

Кроме операций, перечисленных в предыдущем разделе, детали можно штамповать по технологиям, относящимся к альтернативным вариантам металлообработки. К этой группе относят следующие решения.

Магнитно-импульсная

Давление оказывается на заготовку, размещаемую между электромагнитами, за счёт формируемого магнитного поля. Электрические импульсы выполняют нагрев, деформацию детали, придавая ей требуемую форму.

Изотермическая

Изделие штампуется при поддержании контролируемой температуры, что значительно повышает точность формовки, исключает появление различных дефектов (изменение микроструктуры, возникновение трещин).

Взрывная

Требуемую форму заготовке придаёт взрыв. Заряд устанавливается определённым образом в непосредственной близости от заготовки. Взрыв формирует требуемую форму заготовки. Решение используется для обработки больших элементов.

Лазерная

Металл нагревается и деформируется лучом лазера. Использование последнего позволяет с высокой точностью осуществлять контролируемый нагрев металлических заготовок для придания необходимой форме последним. Оптимальное решение для тонколистовых заготовок.

Гидравлическая

Вода подаётся под избыточным давлением, деформируя металл. Заготовка предварительно размещается между специальными формами, после чего подвергается давлению. Существенное преимущество решения ровный срез готовой детали при минимальных усилиях.

Экструзия

Альтернативное наименование, пробивка. Классическим вариантом штамповки назвать данную технологию нельзя. Экструзия позволяет прессовать заготовку через специальный шаблон, именуемый экструдером. На выходе получается готовая деталь, имеющая постоянное сечение.

Сферы применения

Технологии востребованы в различных отраслях промышленности. В первую очередь, можно говорить об изготовлении штампованных деталей в следующих отраслях:

• автомобильной кузовные элементы, рамы, детали ходовой части, иных компонентов;
• электронной элементы конструкций ПК, мобильных телефонов, бытовой техники (рамки, корпуса);
• медицинской инструменты, импланты, оборудование;
• строительной элементы рам для дверей, окон, фасадов, вентиляционных, отопительных систем, деталей иного назначения;
• энергетической элементы трансформаторов, генераторов, турбин.

В товарах массового спроса доля штампованных металлических деталей составляет до 98%. В электронике, радиотехнике  до 80%. В приборостроении до 75%.

Какие изделия получают посредством штамповки

Перечень подобной продукции весьма обширен. Назовём только товары, известные практически каждому:

• посуда (тарелки, кружки, ложки);
• метизы;
• балки, шатуны, оси, валы;
• элементы рулевого управления транспортных средств, детали кузова;
• фланцы, ступицы, шестерни;
• вилки, крестовины;
• коленвалы;
• клюки буксировочные;
• элементы конструкции судов, кораблей, летательных аппаратов, ракетно-космической техники.