Холодно штамповое оборудование как пишется

холодноштамповочный

Синонимы:

При работе с металлом используется разнообразное оборудование. Изготавливать изделия сложной формы можно с помощью станков для холодной штамповки. Методом выдавливания на металлический лист наносят узор, делают отверстия, штампуют изделия сложной формы. Существует два вида штамповки и несколько видов оборудования для проведения этого технологического процесса.

Принципы листовой штамповки

Холодная штамповка детали — технологический процесс, при котором на лист металла оказывается сильное давление. Механическое воздействие передаётся на обрабатываемый материал с помощью специальных машин. Помимо холодной существует горячая обработка.

У листовой обработки металла есть сильные и слабые стороны. Преимущества:

• увеличение эффективности производства;
• минимальная дополнительная обработка материалов после выдавливания;
• возможность создания прочных изделий сложной формы;
• актуальность применения технологического процесса при серийном производстве деталей;
• минимальное количество отходов при обработке металлических листов.

Недостатки:

• возникают сложности при проектировании хода работ;
• пресс-формы требуют дополнительных вложений;
• настройка промышленного оборудования требует наличия определённых навыков.

При серийном производстве деталей минусы скрашиваются высокой эффективностью технологического процесса.

Виды обработки и оборудования

Прежде чем говорить о штамповочном оборудовании следует разобраться с видами обработки:

1. Холодная — ряд действий, в ходе которых изготавливают детали для вентиляции, корпусов машин, самолётов. Преимущества этого метода — экономия материала, увеличение эффективности производства.
2. Горячая — технологический процесс, с помощью которого штампуют металлические листы толщиной до 4 мм. Изначально материал разогревается до определённой температуры, затем используется специальное оборудование для его обработки. Для разогревания используются печи разного типа.

Холодная штамповка металла не требует дополнительных навыков. Горячий метод проводится с учётом определённых особенностей. При остывании материал может изменять форму.

При обработке используются такие станки:

• электромагнитные;
• гидравлические;
• кривошипно-шатунные;
• радиально-ковочные.

Используя специальное оборудование, нужно учитывать ряд особенностей, зависящих от конструкции и возможностей станка.

Принцип работы и устройство оборудования

Штамповка металла проводится с помощью пресса. Существует несколько видов инструмента. Пресс приводится в действие с помощью пара, жидкости или газа.

Кривошипно-шатунный

Это станок, в котором вращающееся движение двигателя становится обратно-поступательным. Нагрузка передаётся штампу, который воздействует на рабочую поверхность материала. Во время работы создаётся давление до 8 тысяч тонн. С их помощью проводят:

• прошивку;
• выдавливание;
• формирование заусенцев.

Кривошипные прессы для листовой штамповки увеличивают эффективность производства, позволяют сэкономить материал.

При работе с материалами большой толщины используют гидравлическое оборудование. Оно оказывает меньше усилий на рабочую поверхность, но достигает большего эффекта. Механические прессы воздействуют на заготовки ударами, что эффективнее при работе с тонколистовым металлом.

Гидравлический

Обработка металлических листов гидравлическими прессами можно назвать продавливанием. Состоит из двух цилиндров, заполненных водой, соединительной трубы, поршней. После запуска механизмов увеличивается давление. Гидравлические прессы используются для штамповки металла большой толщины.

Радиально-ковочный

Аппарат, который обрабатывает материал теплом. Заготовку отправляют в специальный модуль, который разогревает её по методу индукции. Когда материал будет разогрет до определённой температуры, он перемещается по конвейеру до зоны обработки. Выдавливание производится с помощью бойков. Заготовка крутится, а рабочие части обрабатывают её по всей поверхности. Радиально-ковочный пресс для штамповки листового металла приводится в действия с помощью электромотора.

Электромагнитный

Штамповочный пресс для металла на основе электромагнитов считается новейшей технологией обработки металлических листов. Представляет собой мощный электромагнит, который начинает толкать штамп под воздействием электромагнитного поля. В исходное положение рабочая часть возвращается при разжимании пружин, отключении электромагнита от сети. Это экономичное и долговечное оборудование.

Этапы изготовления штампов

Чтобы выполнить штамповку деталей, нужно уметь проектировать штампы. Если расчёты проведены неправильно, достичь хорошего результата невозможно. Этапы изготовления штампов:

1. Чертёж будущего изделия.
2. Разбор рабочего процесса, этапов взаимодействия элементов оборудования.
3. Подгон окончательных размеров штампа.

Если расчёты проведены верно, нужно изготовить штамп и приступить к обработке металлических листов. Штамповка на кривошипных прессах требует точного расчёта размера заготовки, её толщины и прочности. При работе с толстыми заготовками нужно материал предварительно разогреть. Так уменьшаются показатели твердости, прочности, металл становится податливым к механическим нагрузкам.

Штамповка металлических листов считается популярным технологическим процессом. С его помощью изготавливают детали, использующиеся в автомобилестроении, самолётостроении, судостроении, строительстве. Учитывая особенности используемого оборудования, правильно изготавливая штампы, можно увеличить эффективность производства, сделать его экономичнее.

Холодная штамповка (ХШ) считается наиболее передовой методикой обработки металлов давлением. Ее квалифицированное применение позволяет получать изделия различных форм и размеров. Что важно, изделия, изготовленные по данной технологии, отличаются точностью своих геометрических параметров и высоким качеством сформированной поверхности, поэтому не нуждаются в дальнейшей доработке. Процесс выполнения холодной штамповки можно легко автоматизировать, что дает возможность изготавливать продукцию с его помощью с высокой производительностью.

Тонкости технологии

Штамповка, или штампование, как часто называют такую технологическую операцию, – это процесс, при котором заготовка из металла под воздействием давления подвергается пластической деформации. В результате такого воздействия, для оказания которого используется специальное оборудование, из заготовки формируется готовое изделие требуемых размеров и формы. Деформирование металлической заготовки может выполняться с ее предварительным нагревом, тогда такой процесс называется горячей штамповкой. Если же никакого предварительного термического воздействия на заготовку не оказывается, тогда выполняется холодная штамповка металла.

При выполнении холодной штамповки металла используется специальная технологическая оснастка. При этом металл, из которого сделана заготовка, подвергается дополнительному упрочнению. Между тем при выполнении холодной штамповки металла ухудшается его пластичность. Повышение прочности заготовки при выполнении холодной штамповки приводит к увеличению хрупкости металла, что является достаточно негативным фактором. Чтобы избежать этого, между технологическими операциями, из которых состоит штамповка деталей в холодном состоянии, выполняют термическую обработку заготовки – рекристаллизационный отжиг. В готовых изделиях, которые в процессе производства были подвергнуты такой термической обработке, оптимально сочетаются параметры прочности и пластичности.

Виды холодной штамповки

Для того чтобы изменить изначальные геометрические параметры металлического листа в нескольких направлениях, применяется холодная объемная штамповка. Чтобы не увеличить сопротивление металла и, соответственно, не снизить его текучесть, такую технологическую операцию выполняют при температуре, которая не превышает ковочную.

Используя данную технологию, которая требует применения специального оборудования, изготавливают изделия повышенной точности, без таких дефектов, как горячие трещины, царапины, заусенцы и риски, участки, подвергнутые усадке металла. Однако из-за того, что штамповочный пресс, используемый для выполнения объемной ХШ, вынужден преодолевать огромное сопротивление ненагретого металла, получить с его помощью детали сложной конфигурации проблематично. В таких случаях лучше использовать не холодную, а горячую штамповку.

Еще одним видом обработки металла давлением, при выполнении которой заготовки не подвергаются предварительному нагреву, является холодная листовая штамповка. При выполнении обработки по данному методу в качестве заготовок могут выступать лист, лента или полоса, изготовленные из металла. Толщина стенок обрабатываемой детали при использовании такой технологии практически не изменяется, а получить пространственные изделия можно только из пластичных металлов.

Этапы изготовления штампов

Большую роль в обеспечении требуемого качества готового изделия играет проектирование штампов для холодной штамповки, за счет которых и происходит формирование детали с требуемыми геометрическими параметрами. Выполняться рабочие чертежи таких рабочих инструментов, устанавливаемых на штамповочных прессах, могут как в двух-, так и в трехмерном формате. Для решения этой задачи требуются соответствующие знания и навыки.

Разработка чертежа и последующее изготовление штампа, используемого для холодной штамповки, выполняются в несколько этапов:

• составление эскиза будущего штампа;
• изучение схемы, по которой будет выполняться раскрой материала, проверка такой схемы посредством специальной компьютерной программы;
• редактирование эскиза, если в том есть необходимость;
• окончательная проверка размеров разработанного штампа;
• обозначение положения и точных размеров отверстий, которые будут выполнены на рабочей поверхности штампа.

Разрабатывая штампы для холодной штамповки, необходимо разбить чертеж готового изделия на отдельные части и внимательно изучить их. После того как такая процедура будет выполнена, осуществляют производство штампов. При этом необходимо уделить особое внимание требованиям, которые предъявляются к параметрам готового изделия. Для каждого этапа технологического процесса холодной штамповки разрабатывается маршрутная карта, в которой учитываются как время выполнения отдельных операций, так и характеристики поковок на отдельных этапах обработки.

В таком вопросе, как выполнение холодной штамповки металлической заготовки, значение имеют очень многие параметры, к которым, в частности, относятся последовательность выполнения технологических операций, распределение материала в полости рабочего инструмента, используемое оборудование и режимы обработки.

К процессу изготовления штампов для холодной штамповки также предъявляются серьезные требования, поскольку именно от точности данного инструмента зависит качество формируемого изделия.

Штамповка деталей, при которой в качестве заготовки используется листовой металл, может включать в себя целый перечень механических операций. Такими операциями, в частности, являются резка, вырубка, выдавливание, гибка, холодная высадка, формовка, обжим и вытяжка. При этом резка, вырубка и ряд других технологических операций относятся к разделительным операциям, а холодная высадка, формовка, гибка и др. – к формоизменяющим.

После штамповки изделие может быть подвергнуто и ряду вспомогательных операций, к которым относятся отжиг и травление. При помощи таких операций готовому изделию придаются требуемые механические характеристики. Чтобы повысить износостойкость изделий, полученных методом холодной штамповки, на их поверхность наносят различные защитные покрытия.

Если заготовку из листового металла необходимо подвергнуть объемной штамповке, то такая операция может выполняться по двум технологическим схемам.

Первая из них состоит из трех операций:

1. предварительной термической обработки заготовки (это необходимо для того, чтобы снизить прочность металла);
2. подготовки поверхности заготовки к выполнению штамповки;
3. непосредственно самой штамповки.

При выполнении холодной штамповки по второй технологической схеме к трем вышеуказанным этапам добавляется еще один – предварительная подготовка мерных заготовок, из которых и будут формироваться готовые изделия.

СОДЕРЖАНИЕ

• Сферы применения технологии штамповки металла
• Плюсы и минусы штамповки металла
• Холодная и горячая штамповка металла
• Холодная штамповка
• Горячая штамповка
• Оборудование для штамповки металла
• Кривошипно-шатунный пресс
• Гидравлический пресс
• Радиально-ковочный пресс
• Электромагнитный пресс
• Автоматическая штамповочная линия
• Альтернативные способы штамповки
• Магнитно-импульсная штамповка
• Штамповка взрывом
• Изотермическая штамповка

Сферы применения технологии штамповки металла

Штамповка изделий из металла применяется повсеместно. Данная услуга пользуется спросом прежде всего со стороны различных предприятий, но в настоящее время возможна штамповка металла на заказ даже для частных лиц. В производственной сфере изделия, произведенные методом горячей или холодной штамповки, наиболее востребованы в металлообрабатывающей и машиностроительной отраслях.

Так, штамповка листового металла находит свое применение в производстве автомобилей, самолетов, тракторов, разнообразных приборов. Помимо этого, штампованные металлические изделия можно обнаружить и во многих товарах массового потребления.

Металлические листовые детали, произведенные методом штамповки, составляют 60–70 % в электромашиностроении, 70–75 % – в приборостроении, 75–80 % – в радиотехнике и электронике, а в производстве товаров народного потребления их доля достигает 95-98 %.

Читайте также: «Оборудование для сварочных работ»

Например, благодаря штамповке изготавливаются следующие изделия:

• Посуда, столовые приборы и емкости: ложки, вилки, кастрюли, контейнеры и т. п.
• Различные метизы – болты, крепежи и пр. Их делают с помощью прессов.
• Винты, лопатки для вертолетов, речных и морских судов, печного оборудования.
• Шаровые опоры, зубчатые колеса, коленчатые валы. Данные детали не дают термоусадки – они изготавливаются путем сдавливания без нагрева.
• Элементы корпусов самолетов, кораблей, автомобилей и различного оборудования.
• Испарители холодильников. Здесь две пластины металла сваривают по предварительно размеченным параллельным линиям, а затем при большом давлении растягивают изнутри непроваренные промежутки.

Таким образом, со штампованными изделиями мы встречаемся на каждом шагу.

Плюсы и минусы штамповки металла

Технология штамповки деталей из металла позволяет рационально использовать ресурсы, и ее промышленное применение обладает массой преимуществ:

• Возможность автоматизировать производственные процессы.
• Увеличение производительности и снижение себестоимости продукции.
• Сокращение потерь материала при оптимальном раскрое и отлаженных технологиях изготовления.
• Способность придания деталям различных геометрических форм.
• Отсутствие необходимости тщательной обработки поверхностей.
• Высокая точность изготовления деталей и связанная с этим их взаимозаменяемость.
• Легкость замены пресс-форм.

Вместе с тем создание подобной производственной линии требует серьезных капиталовложений. Другие недостатки метода штамповки:

• При разработке прототипа требуется высокая квалификация и тщательность исполнения.
• Экономически метод целесообразен только для серийного производства.
• Полная автоматизация всего производственного цикла невозможна.

Ручной труд чаще всего требуется на этапе загрузки заготовок в прессовальное оборудование. 

Холодная и горячая штамповка металла

Видами штамповки металлов являются холодная и горячая методики.

Холодная штамповка

Холодное штампование может производиться и без нагревания заготовок, однако для обработки особо твердых сплавов требуется повышенная температура, которая, разумеется, должна быть ниже температуры рекристаллизации.

Высокое давление делает структуру сплавов более прочной, что снижает пластичность металла. Если необходимо сохранить пластичность, то при штамповке используют промежуточную стабилизирующую термообработку. Смазка заготовок и пресса позволяет устранить царапины, задиры и другие дефекты.

В зависимости от типа полуфабрикатов выделяются листовая и объемная штамповка металла:

• Объемная – с использованием штампов для последовательного приближения к проектной форме.
• Листовая – формоизменяющая и разделительная, позволяющая отсечь излишки металла. Листовая штамповка наиболее проста и эффективна при изготовлении плоских изделий.

Читайте также: «Металлические стеллажи для склада»

Технологически холодная штамповка может производиться несколькими способами:

1. Выдавливанием, при котором деталь выдавливается из матрицы. Такой способ применяется при изготовлении деталей из хромистых сталей – гильз, маховиков и т. д.
2. Высадкой, когда многократными ударными усилиями (до 11000 в минуту) добиваются уменьшения длины и увеличения ширины изделия. Этим методом изготавливаются метизы, заклепки, винты. Чтобы нивелировать эффект упрочнения металла, производится несколько подходов с промежуточными рекристаллизующими отжигами.
3. Объемной формовкой, позволяющей изменить конфигурацию благодаря обжимающим воздействиям. Если используется открытый штамп, то излишки металла «вытекают», а закрытые формовки позволяют организовать безотходное производство. Перед формовкой заготовки получают необходимую конфигурацию вырубкой – вырезанием при помощи специального штампа. Формовка дает возможность добиться высокой точности даже для мелких изделий, и разновидностью формовки является чеканка.

Предел текучести сплавов определяет возможность использования того или иного метода. При этом более низкий показатель данного параметра требует увеличения числа подходов в процессе обработки металла.

Горячая штамповка

Заготовка приобретает пластичность за счет нагревания до температуры ковки – важно вовремя остановить нагрев, чтобы не допустить рекристаллизации и плавления. Горячий полуфабрикат одновременно оказывается под давлением, что вызывает его преобразование.

Обычно заготовки имеют вид нарезанных прутков, профилей, слитков и т. п. Пресс-формы для штамповки металла бывают двух видов – открытые и закрытые. Открытые штампы состоят из подвижной и неподвижной части, и лишний металл в процессе штамповки вытекает. Этот облой обрезается уже после охлаждения.

Закрытая конструкция пресс-формы требует точности в закладке сырья, поскольку малое его количество приведет к образованию пустот и изделие получится дефектным, а излишек не позволит форме сомкнуться.

Чтобы сформировать объемные части, штампы имеют полости – так называемые ручьи. В зависимости от назначения ручьи делятся на разновидности:

• Заготовительный ручей – благодаря ему перераспределяется масса и смещается ось изделия. Такие ручьи могут быть гибочными, протяжными, пережимными, подкатными, отличие между которыми состоит в способе действия.
• Предварительный (черновой) ручей – он позволяет получить заготовку, пригодную для дальнейшей обработки.
• Окончательный (чистовой) ручей – на выходе получается готовая деталь, отличающаяся высокой точностью исполнения.

Читайте также: «Оборудование для СТО»

Горячая объемная штамповка металла позволяет наладить серийное производство деталей и обеспечить производительность, невозможную при ковке. Вес единицы продукции может варьироваться от нескольких граммов до 3-4 тонн. Правда, использование ГОШ требует современного оборудования, больших энергозатрат и высокой квалификации персонала.

Оборудование для штамповки металла

Требования в отношении штамповочного оборудования и мер безопасности установлены действующими стандартами. Рассмотрим основные типы применяемых для штамповки металла прессов и прессовальных станков.

Кривошипно-шатунный пресс

Этот пресс для штамповки металла имеет универсальное применение. Механическая конструкция кривошипно-шатунного пресса позволяет передать крутящий момент в возвратно-поступательное движение. Заготовка смещается подающим механизмом и затем обрезается специальной режущей гарнитурой (шаговым ножом). Эта категория прессов наиболее целесообразна для штамповки небольших изделий в массовых количествах. Их экономическая выгодность растет при длительной эксплуатации.

Гидравлический пресс

Простое, но эффективное оборудование, способное создавать усилие до 2 тыс. тонн. Мощные гидравлические прессы повсеместно используются в промышленном производстве. Такой пресс представляет собой два сосуда-цилиндра с поршнями, и роль наполнителя играет гидравлическое масло. Воздействие на малый цилиндр передается на большой, благодаря чему создается высокое давление. Гидравлические прессы позволяют получить поверхность, максимально приближенную к эталонному образцу.

Читайте также: «Гибочные прессы»

Радиально-ковочный пресс

Его основное предназначение — обработка цилиндрических заготовок, которым придается необходимая форма с круглым или призматическим сечением. Радиально-ковочный пресс в основном используют для работы с алюминием и другими относительно мягкими металлами.

Частью оборудования может быть индукционная печь, обеспечивающая предварительный разогрев заготовки. Нагревание увеличивает пластичность сплава и облегчает обработку металла штамповкой.

Настройка режимов работы данных прессов является сложным делом и требует профессиональных знаний, так что качество готовых изделий во многом зависит от опыта оператора.

Электромагнитный пресс

С технологической точки зрения это одна из самых современных разновидностей прессовального оборудования. В процессе работы используется электромагнитное поле, энергия которого создает усилие на сердечнике с обмоткой, а далее это усилие передается на исполнительное звено — инструмент для прессования, оказывающий воздействие на заготовку.

Читайте также: «Обработка металла на токарном станке»

Благодаря настройке меняется интенсивность электромагнитного поля, что дает возможность создавать идеально точную нагрузку. Также это оборудование способно действовать в автоматическом режиме по заданной программе, что позволяет использовать электромагнитный пресс для производства деталей со сложной геометрией форм.

Автоматическая штамповочная линия

Подобные линии обеспечивают автоматизацию практически всего производственного цикла, включая подачу и закрепление заготовок, а также выдачу готовых деталей. Управление автоматической штамповочной линией осуществляется по промышленной сети от рабочего персонального компьютера. Оператор лишь контролирует выполнение оборудованием заложенной программы. Автоматизация позволяет увеличить производительность труда и избежать ошибок, связанных с человеческим фактором.

Такое оборудование используется на крупных промышленных предприятиях, являясь частью производственных линий и логистических систем. С учетом сложности первичной настройки автоматизированных линий, для работы с ними нужны опытные и квалифицированные инженеры.

Чтобы увеличить срок эксплуатации, основные узлы оборудования регулярно проверяются на износ. Особенно большое внимание уделяется состоянию штампа, от чего зависят характеристики штампованных деталей, качество которых контролируется на завершающем этапе производства.

Альтернативные способы штамповки

Магнитно-импульсная штамповка

Давление на заготовку создает воздействие импульсного магнитного поля. Магнитно-импульсная штамповка дает возможность получать чрезвычайно высокое давление, но на очень короткое время и на ограниченной площади. Соответственно, такая технология находит применение в производстве небольших деталей, где требуется высокая точность. В основном таким способом штампуют изделия из полированных и лакированных заготовок.

Читайте также: «Фланцевое соединение»

Штамповка взрывом

Она является разновидностью импульсного метода и предполагает передачу действия взрывной волны через воду или воздух, так что заготовка сразу приобретает очертания матрицы. Эта методика была разработана в СССР, в Харьковском авиационном институте в конце 1940-х гг. В частности, она применяется в сфере самолето- и ракетостроения для изготовления крупногабаритных деталей.

Изотермическая штамповка

Таким способом обрабатываются легированные и жаропрочные сорта стали: заготовки нагреваются до температуры деформации, после чего подвергаются воздействию пресса.

Таким образом, есть разные методы штамповки металла. Основными факторами, определяющими выбор оптимального способа и влияющими на стоимость работ, являются два – форма изделия и сплав заготовки. Разумеется, чем более сложную форму имеет деталь, тем выше окажется цена штамповки металла, поскольку потребуется более сложное оборудование.

Что касается сплавов, то самый распространенный и экономичный вариант – работа с нержавеющей сталью. Штамповка же титана, своеобразного аристократа в мире металлов, обойдется намного дороже.