Штамповка деталей из листового металла: холодная и горячая штамповка

Холодная объемная штамповка

Главной отличительной особенностью холодной штамповки является то, что она производится без нагрева детали. В качестве исходного материала используются заготовки (мерные), которые вырезают из калиброванных прутков или кусков проволоки, поступающих на производство в бухтах (бухтах).

Холодная ковка применяется в тех случаях, когда необходимо изготавливать детали со стабильными и высокими механическими характеристиками, используемые в ответственных узлах и механизмах. В ходе этого технологического процесса в деталях не происходит перекристаллизации металла, более того, он заметно затвердевает. В некоторых случаях кованые детали, полученные в результате литья, представляют собой готовые детали и не требуют дальнейшей обработки.

Одним из существенных недостатков холодной штамповки является то, что при реализации этого технологического процесса формы быстро изнашиваются, так как подвергаются значительным механическим нагрузкам.

Горячая объемная штамповка

При горячей штамповке заготовки нагреваются до температуры от +200 ° С до +1300 ° С (конкретное значение этого показателя зависит от условий обработки и состава сплава). Исходным материалом для горячей штамповки являются куски, нарезанные на отдельные участки, по объему равные будущим готовым изделиям. По своей физической сути процесс горячей штамповки практически идентичен открытой формовке, но его наиболее существенное отличие состоит в том, что он производится с использованием специальных готовых форм.

С помощью технологического процесса горячей штамповки изготавливаются такие поковки, которые имеют относительно высокую точность, структурную однородность, а также довольно сложную конфигурацию, недостижимую при использовании технологии открытой штамповки.

Основными рабочими органами, применяемыми при горячей штамповке, являются формы, состоящие из двух частей: штампов и пуансонов. При установке в специальные вертикальные прессы и молотки матрицы неподвижны, а пуансоны подвижны. Для проведения процедуры ковки используются так называемые открытые штампы, в которых плоскость разделения составных частей перпендикулярна направлению штамповки. Еще один технологический способ реализации этого процесса — использование закрытых форм. Для них характерно то, что в них разделяющая плоскость расположена непосредственно по периметру поковки.

Открытые формы универсальны в использовании и просты по конструкции, однако при их использовании образуется заусенец (он располагается в специальной канавке, а затем нарезается на отрезном станке). В закрытых формах заусенцев вообще нет, либо они довольно мелкие, но эти рабочие органы не отличаются универсальностью использования.

Для получения деталей высокой точности путем формования их объемных характеристик используются закрытые формы, оснащенные компенсаторами. Они представляют собой дополнительные полости, предназначенные для удаления излишков металла с заготовки и располагаются в тех местах, куда металл проникает в последнюю очередь. Этот материал неизбежно тратится впустую, и поэтому использование компенсаторов неэкономично.

Другой широко используемый метод горячего тиснения — использование рампы для тиснения. Их делают в полостях форм, чтобы облегчить извлечение из них готовых деталей. Однако в этом случае форма готовой поковки несколько искажается.

Для достижения достаточно высокой точности готовых деталей методом горячей штамповки их часто производят в так называемых сломанных формах. Это специальные штампы с двумя и более разделительными плоскостями. Эти формы подходят для формования на кривошипных и гидравлических винтовых прессах, и одной из их отличительных особенностей является отсутствие наклонов.

Особенности и технологии холодной штамповки

Холодная штамповка считается передовым методом в металлообработке. С помощью этой технологии можно изготавливать различные детали, формы и конструкции. Весь процесс упрощается тем, что после холодной обработки детали не требуют дальнейшего воздействия тепла и готовы к работе. Чтобы понять, как получаются готовые конструкции и формы, необходимо разбираться в особенностях процесса.

История возникновения процесса

Штамповка металла развивалась на протяжении всей истории. Первый рост этого процесса был отмечен в 1850-х гг. С этого периода стали применяться станки для штамповки металла, благодаря чему улучшилось качество готовой продукции.

Дальнейшее развитие процесса формования произошло в 20 веке. Благодаря развитию новых технологий, автомобильная промышленность стала активно развиваться. С помощью литья были изготовлены детали кузова и внутренние механизмы автомобиля.

В 1930-х годах процесс формования начал применяться в кораблестроении и авиастроении. Спустя 20 лет эта технология приобрела популярность в области ракетной техники.

Рост популярности этой технологии обработки деталей обусловлен несколькими причинами:

1. как готовые детали, так и заготовки можно производить для дальнейшей обработки. Форма и параметры могут быть любыми.
2. В процессе формования можно производить детали с малым весом и высокой прочностью.
3. Высокая точность работы избавляет от необходимости дальнейшей обработки детали другими инструментами.
4. Автоматическая роторная конвейерная линия упростила и ускорила производственный процесс.

С помощью холодной ковки можно изготавливать конструкции и детали различной формы, однако существуют ограничения по размерам. Данная технология рассчитана на производство деталей до 1 тонны. Если нужна деталь большей массы, применять холодный метод обработки металла нецелесообразно.

Краткая характеристика

При холодной штамповке детали обрабатываются на специальном оборудовании высокого давления. Меняются их форма и размер. Остальные геометрические элементы деталей остаются в исходном состоянии.

В процессе штамповки металл становится намного прочнее. Однако с увеличением прочности увеличивается хрупкость металла. Чтобы снизить влияние этого негативного фактора на состояние готовой детали, проводится дополнительный процесс термообработки. Это называется рекристаллизационным отжигом. Благодаря этому этапу получаются оптимальные показатели хрупкости и прочности металла.

Принцип проведения работы

Есть горячая и холодная металлообработка. Если в производственном процессе не используются этапы, в которых используются высокие температуры (за исключением рекристаллизационного отжига), обработка называется холодной.

Процесс происходит с помощью специальных форм, в которых металл закаляется под воздействием высокого давления. В кусках используется металл, прошедший стадию прокатки. На выходе получается лист или лента, которые закатываются и передаются в процесс формования. Основная особенность этого процесса заключается в том, что температура, до которой нагреваются детали, должна быть равной или ниже температуры поковки.

Оборудование и материалы

для холодной штамповки важно правильно выбрать материалы. Для изготовления деталей различной формы и размеров используются низкоуглеродистые и легированные стали, латунь, медь, магниевые сплавы. Большой популярностью пользуется штамповка алюминия, в которой используется алюминий и его сплавы.

При изготовлении заготовок используется специальное оборудование. Сюда входят машины и прессы.

Прессы делятся на две группы:

1. Механик. В эту группу входят однопозиционное и многопозиционное оборудование. В многопозиционных станках можно совмещать несколько операций, ускоряя производство.
2. Водопроводчик. Их используют при производстве небольшими сериями. С помощью гидравлических прессов изготавливают детали удлиненной формы. У такого оборудования много преимуществ. Гидравлические прессы не боятся больших нагрузок, имеют регулируемое усилие, появляется возможность изменять скорость ползуна. Если вы уменьшите скорость обрабатываемой детали, когда она соприкасается с заготовкой, вы можете уменьшить динамическое воздействие. Однако у гидравлических прессов есть серьезные недостатки. У них плохая производительность. Кроме того, движущийся механизм имеет неравномерную скорость работы, в результате чего он быстро ломается или повреждает заготовки.

Машины холодной штамповки могут выполнять различные операции: высадку, экструзию, высадку, закатку, резку, калибровку, тиснение. Возможность изготовления сложных деталей зависит от количества операций.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

Существует несколько инновационных методов холодной штамповки:

1. Жидкое лечение. С помощью высокого давления и жидкости металл деформируется. В результате он принимает форму матрицы. Этот метод используется для изготовления полых и удлиненных деталей.
2. Взрывное формование. Взрывоопасные газы (гексоген, метан, пропан) используются для изменения формы металла. Взрыв создает высокое давление. По этой причине исходный бланк представляет собой заранее подготовленный штамп. Давление, создаваемое взрывоопасными газами, позволяет изготавливать детали больших размеров и сложной формы. Основное преимущество этого вида обработки — минимальная стоимость обработки деталей и отсутствие необходимости покупать дорогостоящее оборудование.
3. Обработка резины. Этот метод используется только для обработки тонких листов (до 2 мм).
4. Электрогидравлическая обработка. Особенность этого метода в том, что электрический заряд высокого напряжения является энергоносителем. Разряд проходит через жидкость и вызывает ударную волну. Форма заготовки меняется под действием давления. Основные преимущества этого метода — высокая точность и низкие энергозатраты на производственный процесс.

С каждым годом появляются новые технологии обработки металлов, более дешевые и производительные, чем старые.

Какие операции подразумевает холодная штамповка

Холодная ковка металла подразумевает наличие различных этапов обработки детали. Их можно разделить на две большие группы:

1. Разделительные операции. К ним относится черновая обработка деталей. Это включает в себя резку, обрезку, обрезку, надрез, зачистку листа, перфорацию.
2. Операции изменения формы. Это включает обжим, калибровку, правку, переворачивание, переворачивание, формование, тиснение, брендирование и фальцовку.

Кроме того, комбинированные операции можно выделить в отдельную группу, которая представляет собой сочетание нескольких методов обработки. Это снижает стоимость изделий, полученных методом холодной штамповки.

Тонкости технологии

Штамповка или штамповка, как часто называют такую ​​технологическую операцию, — это процесс, при котором металлическая деталь подвергается пластической деформации под действием давления. В результате такого удара, для подачи которого используется специальное оборудование, из заготовки формируется готовое изделие необходимого размера и формы. Деформация металлической заготовки может производиться с ее предварительным нагревом, поэтому этот процесс называется горячей штамповкой. При отсутствии предварительного термического воздействия на заготовку производится холодная штамповка металла.

Классификация основных операций формования

При проведении холодной ковки металла используется специальное технологическое оборудование. В этом случае металл, из которого изготовлена ​​заготовка, подлежит дальнейшей закалке. Между тем при холодной ковке металла ухудшается его пластичность. Повышение прочности заготовки при холодной ковке приводит к увеличению хрупкости металла, что является довольно негативным фактором. Чтобы этого избежать, среди технологических операций, составляющих формовку деталей в холодном состоянии, выполняется термическая обработка детали — рекристаллизационный отжиг. В готовых изделиях, прошедших такую ​​термообработку в процессе производства, оптимально сочетаются параметры прочности и пластичности.

Виды холодной штамповки

Для изменения исходных геометрических параметров листа во многих направлениях применяется холодная ковка. Чтобы не повышать прочность металла и, как следствие, не снижать его текучесть, такую ​​технологическую операцию проводят при температуре, не превышающей ковку.

Пробивные шайбы: простейший пример холодной штамповки

По этой технологии, требующей использования специального оборудования, изготавливаются изделия большей точности, без дефектов, таких как горячие трещины, царапины, заусенцы и опасности, участков, подверженных усадке металла. Однако из-за того, что штамповочный пресс, используемый для выполнения объемной ГВ, вынужден преодолевать огромную прочность ненагретого металла, получить с его помощью детали сложной конфигурации проблематично. В этих случаях лучше использовать горячее тиснение, чем холодное.

Другой вид штамповки металла, при котором детали не подвергаются предварительному нагреву, — это холодная штамповка. При обработке по этому способу заготовками может служить лист, лента или полоса металла. При использовании этой технологии толщина стенок заготовки практически не меняется, а космические изделия можно получить только из пластичных металлов.

Классификация оборудования для штамповки

Штамповочный пресс — это станок с кривошипным или гидравлическим приводом. На рынке представлен огромный ассортимент оборудования. Характеристики формовочных линий различаются по прочности и размерам обрабатываемых материалов. Для мягких металлов не нужны мощные машины.

Производственное и формовочное оборудование для него регулируется требованиями межгосударственных стандартов. Кроме того, ГОСТ устанавливает предельно допустимый расход материалов и утверждает правила разработки проектов.

Рассмотрим оборудование, используемое на заводах-изготовителях.

Кривошипно-шатунные прессы

Принцип работы оборудования основан на преобразовании кривошипно-шатунного механизма крутящего момента в возвратно-поступательное движение ползуна.

Такое оборудование относят к простому типу механизма. Они могут иметь двойной или тройной эффект.

Гидравлические прессы

Самая мощная техника, способная развивать усилие до 2 тысяч тонн. Принцип работы основан на движении двух гидроцилиндров разного диаметра. Величина разницы в размерах определяет степень воздействия на поверхность. Жидкость приводится в движение специальными электрическими насосами.

Радиально-ковочные прессы

Они представляют собой формовочный пресс для изготовления деталей цилиндрической формы. Машина оборудована индукционной печью для предварительного нагрева полуфабрикатов.

На оборудовании производятся квадратные, круглые или прямоугольные поковки.

Электромагнитные прессы

Продукт современных технологий. Движущей силой является энергия электромагнитного поля, которое давит на сердцевину намотанной проволоки. Во время движения действует на исполнительную часть машины.

Автоматические штамповочные линии

Современные станкостроительные компании предлагают широкий спектр автоматических штамповочных линий и комплексов для решения различных задач. Машины представляют собой высокотехнологичное оборудование, изготовленное под руководством опытных технологов.

Современные комплексы оснащены системами ЧПУ с центральным сенсорным дисплеем, что сводит к минимуму функции оператора.

Штамповка металла — популярная технология, позволяющая изготавливать детали с высокими эксплуатационными характеристиками.

Этапы изготовления штампов

Важную роль в обеспечении требуемого качества готового изделия играет конструкция форм для холодной штамповки, благодаря которым формируется деталь с необходимыми геометрическими параметрами. Исполнительные чертежи этих рабочих инструментов, установленных на формовочных прессах, могут быть выполнены как в двухмерном, так и в трехмерном форматах. Для выполнения этой задачи требуются соответствующие знания и навыки.

Разработка конструкции и последующее изготовление штампа для холодной штамповки происходит в несколько этапов:

• составить эскиз будущей почтовой марки;
• изучить схему, по которой будет разрезаться материал, проверив такую ​​схему с помощью специальной компьютерной программы;
• при необходимости доработать эскиз;
• окончательная проверка размеров разработанного штампа;
• обозначение места и точные размеры отверстий, которые будут просверлены на рабочей поверхности штампа.

При разработке пресс-форм часто приходится выбирать между качеством будущей детали и экономичностью производства

При разработке форм для холодной штамповки необходимо разбить конструкцию готового изделия на отдельные части и внимательно изучить их. После завершения этой процедуры производится изготовление штампа. В этом случае следует обратить особое внимание на требования, которые предъявляются к параметрам готовой продукции. Для каждого этапа технологического процесса холодной штамповки разрабатывается маршрутная карта, которая учитывает как время выполнения отдельных операций, так и характеристики поковок на отдельных этапах обработки.

Большинство форм изготавливается из углеродистой или легированной стали, но иногда также используются алюминиевые и медные сплавы

В такой задаче, как выполнение холодной штамповки металлической детали, важны многие параметры, которые, в частности, включают последовательность технологических операций, распределение материала в полости рабочего инструмента, используемое оборудование и режим обработки.

Серьезные требования предъявляются также к процессу изготовления пресс-форм для холодной штамповки, так как качество формованного продукта зависит от точности этого инструмента.

Штамповка деталей, в которых в качестве детали используется листовой металл, может включать в себя целый перечень механических операций. Такие операции включают, среди прочего, резку, штамповку, экструзию, гибку, холодное волочение, формование, гофрирование и волочение. В то же время резка, штамповка и ряд других технологических операций относятся к операциям разделения и холодной высадки, формовки, гибки и т.д. — для операций изменения формы.

Виды разделительных операций при штамповке листового металла

Виды операций по формовке листового металла

После формования изделие может пройти ряд дополнительных операций, включая отжиг и травление. С помощью таких операций готовому изделию придаются требуемые механические характеристики. Для повышения износостойкости изделий, полученных методом холодной штамповки, на их поверхность наносятся различные защитные покрытия.

Если необходимо выковать заготовку из листового металла, эту операцию можно выполнить по двум технологическим схемам.

Первый состоит из трех операций:

1. предварительная термообработка детали (необходима для снижения прочности металла);
2. подготовка поверхности изделия к лепке;
3. непосредственно сама штамповка.

При холодной штамповке по второй технологической схеме к предыдущим трем этапам добавляется еще один этап — предварительная подготовка размерных заготовок, из которых будут формироваться готовые изделия.

Горячая штамповка – технология изготовления различных деталей

Горячая штамповка (HS) — это операция, при которой металл, нагретый до заданной степени пластичности, заливается в специальную форму, называемую пресс-формой.

1 Штамповка как востребованная промышленная технология

Более 20% металла, производимого на предприятиях нашей страны, печатается. Достаточно сложно найти технический механизм или производственную машину, в которой не использовалась бы полиграфическая продукция. Детали, полученные с использованием технологии GSH в современной авиационной, железнодорожной и автомобильной технике, составляют от 60 до 80% от общего веса самолетов, локомотивов и транспортных средств. Кроме того, описанная техника незаменима при производстве разнообразных предметов домашнего обихода, метизов, метизов, всевозможных инструментов.

Основы технологии горячей штамповки металла открыл оружейник из Тулы Василий Пастухов. Многие элементы оружия он изготовил именно методом штамповки, используя для этого простые штампы и вертикальный винтовой пресс. Техника, разработанная Пастуховым, была внедрена на Тульском комбинате в 1819 году. В настоящее время GS — это хорошо изученный процесс «обкатки», который почти полностью заменил операции открытой штамповки.

Продукция с печатью по технологии ГШ

К основным достоинствам описанной горячей технологии можно отнести следующие преимущества:

• получить большое количество поковок, идентичных по геометрическим параметрам и конфигурации (т.е взаимозаменяемых;
• высокая производительность и скорость процесса;
• гарантированно высокие показатели стойкости выпускаемой продукции;
• возможность изготовления деталей сложной формы;
• экономичность эксплуатации за счет небольшого расхода металла.

Технология горячего тиснения

Стандартный перфоратор с болтовым креплением производит более 4000 высококачественных металлических изделий в течение 60 минут после начала работы. При этом на автоматическом металлообрабатывающем станке с четырьмя шпинделями не получится получить больше 80 болтов, а на обычном револьверном станке — максимум 20. При этом штамповочный станок потратит 20-25 в раз меньше металлического сырья для изготовления метизных изделий по отношению к этим агрегатам.

2 Особенности молотов и кривошипных прессов

В некоторых штамповочных цехах сейчас используются паровоздушные молоты, которые могут работать как с воздухом, так и с паром. Это оборудование считается устаревшим. Чтобы изготовить штампованную деталь на молотках, необходимо установить громоздкое оборудование, для крепления оно оснащено очень сложным и глубоким фундаментом. Кроме того, такой агрегат необходимо устанавливать в достаточно высоком производственном здании.

Паровоздушный молот в формовочном цехе

Эффективность работы на молотках находится на уровне 2-3%. Оказывается, при формовке сгорает большое количество угля, а окупаемость процесса минимальна. Кроме того, на молотах могут работать только опытные и физически крепкие специалисты. В то же время они тоже вынуждены прилагать немало усилий, чтобы готовая продукция соответствовала требованиям, изложенным в техническом задании на изготовление литых деталей. К преимуществам молотковой штамповки можно отнести то, что они позволяют изготавливать поковки практически любой конфигурации с достаточно высокой скоростью.

Хорошая замена громоздким молоткам — ГКШП — прессы кривошипные.

Кривошипный пресс для штамповки металла

Они работают не от удара (как это бывает при работе с молотками), а от давления. Эти агрегаты оснащены электродвигателем, приводящим в движение ГКШП через систему валов, маховиков, шатунов, шестерен и муфт. Кривошипные узлы штампуют изделия за одну операцию, что увеличивает их производительность в 1,5-2 раза по сравнению с изготовлением деталей на молотах.

К другим преимуществам ГКШП можно отнести:

• минимальные допуски и допуски на получаемые изделия (дополнительная обработка формованных изделий не требуется);
• достаточно высокая эффективность их работы;
• безопасность рабочих операций.

3 Горизонтально-ковочные агрегаты – гарантия эффективной штамповки

Наиболее производительными и экономически выгодными агрегатами для GS являются горизонтально-кузнечные машины (ГКМ). Они используются при производстве всевозможных деталей, требующих перехода от одной технологической операции к другой (сверление, высадка, разделение части заготовки, экструзия, скрепление скобами).

Производство деталей на GCM включает в себя:

• отличное качество продукции;
• уникальные характеристики и экономичность GS;
• высокая точность получаемых поковок;
• отсутствие дефектов (заусенцев и др.) на деталях.

Производство компонентов отличного качества на GCM

GCM может иметь два варианта плоскости разделения пресс-формы: горизонтальную и вертикальную. Основная особенность таких узлов — это величина (номинальная) силы, действующая на ползунок станка. Все без исключения параметры современных отечественных газоконденсатных месторождений установлены Госстандартом 7023-90.

Стандартный горизонтальный ковочный агрегат работает по следующей схеме:

• к раме ГКМ крепится плашка подвижного типа, к которой прижимается заготовка;
• начинается движение установочного ползуна и опрокидывание металла пуансоном (формовочные потоки заполняются в соответствии с конфигурацией изделия, которая должна быть получена после операции формования).

Стандартная горизонтальная ковочная линия

На GCM обычно делают детали, которые в середине или на концах имеют утолщения определенного размера. Кроме того, на этих машинах производится широкий ассортимент продукции, которая отделяется от оригинальной детали с помощью технологии перфорации. К ним относятся фланцы, гайки, кольца.

Кузнечная ковка на ГКМ отличается технологическими операциями, отличными от процедуры ГШ на прессах и молотах. Кованые изделия имеют большие припуски на обработку, чем детали, полученные на кузнечных агрегатах. Кроме того, поковки горизонтальных установок требуют меньшего металлоемкости, не имеют откосов при обжиге и штамповке. Последние всегда присутствуют при штамповке на молотках. Для массового и крупносерийного производства однотипных продуктов по указанным выше причинам всегда следует использовать GCM.

4 Тонкости изготовления штампов

Пряди специальной формы для штамповки используются при высоких напряжениях и высоких температурах. Естественно, это становится причиной их быстрого износа из-за уменьшения первоначального срока службы, который понимается как количество поковок, изготовленных с помощью формы до того, как она разрушится. Уровень долговечности формы для ГШ зависит от марки стали, из которой изготовлена ​​форма, качества ее отделки и конструкции, а также сложности потоков.

В качестве сырья для изготовления пресс-форм обычно используются высоколегированные стали (5ХНТ, 5ХНВ). Их формы долго не изнашиваются, так как обладают высокой стойкостью и проходят специальную механическую обработку на фрезерных, строгальных и токарных станках.

Высоколегированная сталь для производства форм

Штампы изготавливаются по довольно сложной схеме, включающей в себя ряд кропотливых операций:

• литье или ковка — подготовка изделия;
• обработка на металлорежущем оборудовании — повышение прочностных характеристик;
• закалка (термообработка при определенной температуре) и отпуск;
• твики.

Пресс-формы для работы на газоконденсатном пласте и газовом комплексе, а также на отбойных молотках состоят из двух частей, каждая из которых имеет протоки. При соприкосновении они образуют полость, идентичную форме изготавливаемой детали. Нижняя часть штампа устанавливается в стационарном механизме пресса или в специальном держателе, верхняя часть устанавливается в передней бабке печатающего устройства.

Штамп для работы на GCM и GCSHP

Сложные изделия изготавливаются в многопроволочных формах. Если содержащиеся в них потоки глубокие, необходимо обработать их мазутом, который, испаряясь во время операции формования, образует газовую смесь. Он расширяется и значительно упрощает и ускоряет процедуру снятия готового изделия с пряди.

Заготовки под основной пушкой нагреваются в печах разного типа: газовых, угольных, электрических и масляных. При этом всегда стремятся к тому, чтобы на поверхности форм не происходило окисления (не появлялась накипь). На некоторых современных заводах штамповочные заготовки нагреваются в высокочастотных установках. Такие установки исключают возможность перегрева продуктов, позволяют полностью автоматизировать процесс нагрева и предотвращают развитие окислительных процессов.

Характеристики и виды деталей, производимых на горячештамповочных прессах

Листовая штамповка

Технология предназначена для производства тонкостенных элементов, сосудов, но с развитием отрасли ассортимент увеличивается. Например, штамповка листового металла может использоваться для изготовления покрытий для военных кораблей и даже космических кораблей.

Суть заключается в использовании штампа и пуансона, от геометрических параметров которых зависит конфигурация готового изделия. За простотой и скоростью производственных циклов стоит сложная конструкция. Весь процесс разрабатывают дизайнер и технолог. Комбинация операций формообразования и разъединения выполняется таким образом, чтобы уменьшить количество подходов и потребление ресурсов.

Разделительные операции:

• Обрезка — по кромке кладут режущий инструмент, срезая лишний материал;
• Вырубка — разделение части листа замкнутым контуром, например, овал, прямоугольник;
• Штамповка: отверстия разной формы.

Операции изменения формы:

• Гибка: V- и U-образные кривые, возможны более сложные варианты;
• Удлинение: изменение толщины листа;
• Отбортовка — изготовление кромок по краю, например, на крышках кастрюль;
• Опрессовка: уменьшение сечения концевой части, создание сосудов конической формы;
• Формование: изменение конфигурации с сохранением контуров детали.

При проектировании прототипов они учитывают, как заготовка из выбранного сплава будет вести себя при сочетании различных методов деформации, заданной скорости и температуры, затем конструируются формы. Оборудование должно выдерживать миллионы циклов с максимальным износом в зонах штамповки, штамповки и волочения. Иногда колодки изготавливаются из материалов, которые прочнее, чем пуансон и гайка.

Наряду с общепринятыми методами используются прогрессивные виды обработки с упругими опорами:

• Твердая резина: детали обезжириваются и нагреваются, некоторые виды деформации не требуют смазки, например, трещины, подрезы.
• С жидкостями: поток прижимает листовой материал к твердой матрице;
• Взрыв: ударная волна толкает металлический лист в форму. Процедура проводится для создания крупных сложных элементов, которые сложно изготовить другими методами.

Деформация сред нашла применение при производстве диафрагм, поперечных рам крыла, полутрубок и пространственных элементов.

Инструменты и оборудование

Как правило, производственные линии предназначены для штамповки, некоторые процессы выполняются автоматически под цифровым управлением. Машины для холодной штамповки содержат ударные прессы и высадочные машины.

Типы посохов:

• Электромагнитный: инновационное решение, пружины срабатывают при отключении магнита от сети;
• Гидравлика: принцип действия поршневой;
• Шатун кривошипный: поршневой механизм возвратно-поступательного действия, используемый в двигателях внутреннего сгорания;
• Радиальная поковка: оснащена нагревательным модулем, вращающаяся заготовка подавляется бойками.

Технология GOSH близка к ковке, поэтому здесь поставляются ударные установки и кузнечные машины. Основные виды технического оборудования:

• Паровоздушные молоты: работают от веса падающих частей и сжатого воздуха;
• Молотки фрикционные (механические;
• Ковочные машины и горизонтальные валки;
• Прессы различной конфигурации.

Для изготовления штампованных элементов из листового металла чаще всего используются кривошипные станки, количество поршневых механизмов может достигать 4. Для вытяжки сложных изделий используются прессы двойного и тройного действия. Для резки механизм снабжен ножницами: гильотинными, вибрационными, дисковыми.

Преимущества и недостатки процесса

Горячая штамповка имеет множество преимуществ и недостатков по сравнению с ковкой.

Преимущества ГОШ:

• высокая производительность превышает ковку в сотни раз;
• производство готовой продукции сложной конфигурации;
• относительная простота работы специалиста и более быстрое овладение им необходимыми навыками;
• меньшие допуски и допуски, так как обрабатываются только контактные поверхности деталей, а остальные поверхности имеют удовлетворительные геометрические параметры и шероховатость. После калибровки допуски составляют всего 0,05 мм.

К недостаткам можно отнести:

• вес готовой продукции не превышает 3,5 тонны;
• дороговизна специальной формы по сравнению с кузнечным инструментом. Пресс-форма изготавливается на основе высококачественной стали, используется исключительно под определенный размер поковки;
• необходимость использования более мощного оборудования из-за деформации всей детали, а не ее части, что требует увеличения силы удара. И стенки полости формы также находятся под давлением при течении металла, что сказывается на его износостойкости.

Нюансы технологии

Технология обработки металла горячей штамповкой осуществляется по геометрическим параметрам, используемому оборудованию, материалу изготавливаемого изделия.

Процесс обработки металлов горячей штамповкой

Удлиненные детали и детали дискового типа изготавливаются методом Гоша. Удлиненные детали — это рычаги, шатуны. Для изготовления таких деталей используется штамповочный пресс.

Исходная деталь подвергается операции протяжки и обрабатывается плоско. Результатом производства удлиненных деталей является штамповка.

Части диска — квадратные или круглые части уменьшенной длины: ступицы, шестерни, фланцы, крышки.

Детали диска изготавливаются методом обжимки на конце детали. Для их использования используются молдинговые переходы.

Выбор технологии

По выбранной технологии могут изготавливаться разные виды деталей:

Растянутые — к ним относятся рычаги, валы, кривошипы и другие. Обработка производится плоско на формовочном прессе. Последний этап этой работы — формование, которое выполняется в полых ковочных валках.

Диск — к ним относятся кольца, диски, шестерни, крышки и другие изделия. При этом используется метод обжимки, производимый на конце детали. Для этого используются формовочные переходы.

Типовая таблица изделий для различных форм поковок с подробным описанием:

п / пн	Краткое описание возможностей	Типичные продукты
Продукты с расширенной конфигурацией
1.	Прямая ось	Балки, валы, втулки, шатуны
2.	Изогнутая по оси	Рычаги, предназначенные для рулевого управления
Симметричный
1.	Круглые изделия	Фланцы, шестерни и ступицы
2.	Квадратные и многоугольные	Гайки, фланцы и ступицы
3.	Продукты с ростками	Вилочный и крестообразный тип
Другие продукты
1.	Комбинированная форма	Коленчатые валы, вращающиеся кулачки
2.	С количеством необработанных поверхностей большего объема	Рычаги переключения передач, буксирные крюки и балки с параллельными осями
3.	С внутренними отверстиями и выемками	Валы с полостями, зубчатые передачи и валы с фланцами

Штамповочные потоки, которые в свою очередь делятся на:

1. Протяжка (увеличивается длина отдельных элементов на заготовке, именно на этой части наносятся удары с наклоном заготовки).
2. Необработанный (выполнение формовки детали или равномерного перераспределения массы металла с минимальными потерями).
3. Зажим (одновременно уменьшается высота и увеличивается ширина заготовки).
4. Прокатка (диаметр отдельных участков увеличивается с распределением металла по оси детали).
5. Гибка (поковка заготовки формируется изгибом по оси под углом 90 0).

Разновидности штамповочной проволоки:

• Заготовка: конфигурация обрабатываемого материала наиболее близка к форме поковки. Характеристики включают большую глубину, радиусы и уклоны по сравнению с параметрами готового продукта.
• Отделка: после обретения необходимой формы размеры увеличиваются на величину, на которую увеличивается усадка металлической детали. Прокат размещается по центральной оси штампа, так как на него прикладывается наибольшее усилие.

Штамповочные ручьи

Поковки простой конфигурации штампуются из стального проката нужной формы: круг, прямоугольник, квадрат. Когда поковка имеет сложную форму, исходную заготовку делают максимально приближенной к ней штамповкой или открытой штамповкой. Для таких многоуровневых операций, как правило, используются многопроволочные плашки для последовательного деформирования заготовки (профилирования).

Технология формования часто проходит в несколько этапов.

Это требует использования основных типов потоков:

• печать;
• снабжение;
• отрубей поток (нож).

Нож применим при последовательной штамповке серии поковок. Готовую поковку нужно отрезать от прутка на отрезанном ноже.

Для горячей штамповки стальных изделий используются штамповочные флюсы.

Они делятся на несколько типов:

• настойчивый;
• ущипнуть;
• снабжение;
• складной;
• мобильный.

Броши расширяют определенный участок изделия.

Зажимы используются для увеличения ширины определенного участка заготовки и уменьшения ее высоты.

Канавки для формования заготовки позволяют перераспределить металл на заготовке, так что изделие принимает форму с минимальными отходами материала.

В потоках гибки кузница с углом изгиба 90 ° образована деталью со смещенной осью°.

Назначение канавок раскатывающего пуансона — равномерно распределить металл по оси заготовки, увеличивая диаметр некоторых ее участков.

Потоки штамповки также делятся на черновую и чистовую продукцию.

К шероховатым канавкам относятся зазоры, форма которых приближена к конфигурации поковки. Черновой поток имеет большую глубину и большие уклоны и радиусы, чем готовый продукт.

Это необходимо для адаптации заготовки к чистовой гравировке. Если штамповка выполняется, этот шаг необходимо пропустить.

В мелких струях продукт принимает форму конуса. Размер детали в потоке чистовой обработки больше, чем величина усадки при охлаждении металла. Отделочный поток находится в центральной части пресс-формы из-за больших сил, действующих на заготовку.

Схемы штамповки

Перед процессом формования требуется предварительный равномерный нагрев заготовок по всему объему до необходимой температуры. В этом случае необходимо свести к минимуму отслаивание заготовки. Для нагрева деталей используются электроконтактные, индукционные системы, газовые печи. В современном производстве распространены 2 схемы выполнения горячей штамповки:

• Закрытое формование деталей производится в пресс-форме с минимальным расстоянием между подвижными и неподвижными частями. Аналогичный технологический процесс осуществляется на прессах с выступом на одной поверхности и полностью на другой, или на молотках. При такой конфигурации формы выступ на одной половине погружается в первую, запирая ее. Такой вид пресс-формы необходим для точного соответствия конфигурации кованого и готового изделия. Формование в закрытых формах называется безусадочным. Закрытые формы могут иметь несколько разделительных плоскостей под углом 90 градусов друг к другу. Составной штамп состоит из нескольких частей, каждая из которых включает в себя часть общей гравировки.
• При открытой перфорации образуется вспышка. В нем есть специальное пространство, называемое потайной канавкой. Он находится между подвижной и неподвижной частями формы и используется для удаления излишков металла. Такие же частицы металла образуются при деформации изделия.

Например, для изготовления цилиндрической детали форма имеет надрез только в одной половине, а вторая — плоская. Для идеального процесса объем детали должен быть равен объему полости паза. Однако получить такое соотношение невозможно, поэтому заготовка состоит из немного большего объема, что позволяет заполнить всю гравировальную полость.

Рекомендации мастеров

При приложении давления к заготовке излишки металла вдавливаются в зазор в форме в виде заусенцев. Вспышка предотвращает выход металла из полости формы, тем самым заставляя его заполнять весь объем полости потока.

При окончательной деформации излишки металла выдавливаются до заусенцев. Поэтому к весу деталей нет высоких требований. На завершающей стадии процесса необходимо удалить заусенец, так как это считается отходом. Открытые плашки используются для любой ковки.

Преимущества закрытого литья — отсутствие бликов, но в результате снижается расход металла, готовые изделия имеют более однородную внутреннюю структуру и наименьшую шероховатость внешней поверхности.

При производстве деталей из металлов с низкой пластичностью, обработка которых осуществляется под действием всестороннего сжатия, этот момент важен.

При горячей штамповке металла форма подвергается большим нагрузкам — термическим и механическим. При этом срок службы форм невелик — от 3 до 10 тысяч поковок.

Поэтому метод горячей штамповки экономически оправдан только при массовом производстве или серийном производстве больших партий деталей, поскольку пресс-форма является довольно дорогостоящим инструментом. Он подходит только для изготовления поковок, для которых он специально разработан. В этом его существенное отличие от универсального инструмента для открытой штамповки.

Формула и значение переменных

Обозначение «P» символизирует прилагаемые усилия. Единица измерения в данном случае — килограммы. Сама формула выглядит так:

P = L * S*

Кроме того, L — это периметр контура выреза (единица измерения — миллиметры, а S — толщина материала, используемого в производстве (единица измерения — также миллиметры). Здесь важна еще одна переменная, которая означает прочность на сдвиг (килограммы, разделенные на квадратный миллиметр).

Необходимое усилие прижатия к металлической детали также обозначается специальным символом. Он рассчитывается по следующей формуле: 1,25 / 1000. То есть отображается номинальное усилие прижима.