Штампування — це процес обробки металів. Види штампування та обладнання

Гроші 26 липня 2022 Перегляди: 66

Технологічний процес, при якому відбувається обробка заготовок, що дозволяє отримати плоскі або об’ємні готові вироби різних форм і розмірів, — це штампування. Робочим інструментом для такої мети є штамп, який закріплений на пресі або іншому обладнанні. Штампування — це два види технології, які залежно від умов виконуються гарячим або холодним способом, а тому і обладнання, і технологічні норми відрізняються один від одного.

Категорії

Крім поділу технології на холодний і гарячий способи, штампування — це цілий ряд категорій, на які підрозділюються методи обробки матеріалу. Залежить обраний спосіб найчастіше від призначення виробу, але й технологічні умови теж на нього впливають. Наприклад, є спосіб, при якому відокремлюється частина заготівлі, і це штампування розділювальна. Сюди ж входять пробивка, рубка, різання деталей. Є категорія операцій, коли застосовується гаряча штампування, за допомогою якої лист металу змінює форму. Їх ще називають формуванням. В результаті деталі піддаються гнучці, витяжці та іншим процедурам.

Холодна і гаряча штампування реалізуються з використанням одного і того ж принципу, який передбачає деформування матеріалу, але в іншому виготовлення продукції цими методами має багато відмінностей. Попередній нагрів деталей до певних (і досить високих) температур передбачається в основному на великих промислових підприємствах, яким є, наприклад, металообробний завод. Це пов’язано зі складністю такого технологічного процесу, великою кількістю операцій, якісно виконати які можна тільки з точним попереднім розрахунком і дотриманням високої точності ступеня нагрівання заготовки.

Гарячий спосіб

Штамповані деталі, оброблені за гарячою технологією, повинні володіти відмінною якістю, оскільки, наприклад, з листового металу різної товщини виготовляють такі відповідальні речі, як днища котлів та інші напівсферичні вироби, в тому числі і відповідальні елементи в суднобудуванні. Для нагріву металевої деталі використовують обладнання, що забезпечує правильний температурний режим.

Ці пристрої та печі можуть бути плазмовими, електричними або іншими, їх досить багато видів. Перед подачею гарячої деталі на штампувальний прес потрібно не тільки норму нагріву розрахувати, але і розробити докладний креслення вже готового виробу, де обов’язково врахувати садження металу після остигання.

Холодна штампування

Виконання штампування холодним способом передбачає формування виробу за допомогою тиску, який чинять на заготівлю робочі елементи преса. У саджанні такі вироби не схильні, тому що попередньо їх не нагрівають. Подальше механічне доопрацювання таким виробам теж не потрібне після того, як закінчено штампування. Способи штампування можуть бути різними, холодний же є і більш зручним, і економічно вигідним.

Матеріали, що добре піддаються холодній штампуванні, відносяться не тільки до вуглецевих або легованих сталей. Штампувальне виробництво успішно працює і на алюмінієвих, і на мідних сплавах. Холодний спосіб виконується переважно за допомогою гідравлічних пресів, і виробництво їх регулюється ГОСТом. Серійні моделі досить різноманітні, а тому з’являється можливість підібрати відповідний верстат для виробництва будь-яких конфігурацій і розмірів виробів. Штампи для штампування металів за своїм оснащенням дуже сильно відрізняються від тих, які працюють з такими матеріалами, як шкіра, гума, картон, полімерні сплави тощо.

Розділове штампування

Однією з найпоширеніших технологічних операцій є розділове штампування, яке відокремлює від заготівлі частину металу. Цей спосіб використовується майже на всіх виробничих підприємствах. На штампувальний прес встановлюють спеціальні інструменти, які виробляють різання, вирубку і пробивку матеріалу. Завдяки цьому процесу можна розділяти металеві деталі хоч по кривій, хоч по прямій лінії різу. Різку виконують різні пристрої: гільйотинні ножиці, вібраційні та дискові верстати тощо. Використовується різання для подальшої обробки заготовки.

Вирубка — інша технологічна операція. Наприклад, нержавіючий лист з металу потрібно перетворити на деталі із замкнутими контурами. Листовий метал за допомогою пробивки забезпечують отворами будь-якої конфігурації. Потрібно сказати, що і цей технологічний процес вимагає ретельної попередньої підготовки і докладного плану, з розрахунком геометричних параметрів інструменту, який використовується. Інакше якісний виріб може і не вийти. Технологічних операцій, що стосуються штампування, дуже багато, тому що потрібно змінити початкову конфігурацію деталей. Це гнучка, формівка, відбортівка, витяжка і обжим.

Технологічні операції

Найбільш поширена операція, що змінює форму деталі, це гнучка, яка формує на поверхні заготовки з металу заплановані ділянки з вигином. Витяжкою називається об’ємна штампування. Це операція, за допомогою якої виходить об’ємний виріб з такої плоскої металевої поверхні, як, наприклад, металевий нержавіючий лист. Саме за допомогою витяжки він перетворюється на циліндр, конус, напівсферу або приймає коробчасту конфігурацію. Вироби з листового металу повинні мати бортик по краю і навколо отворів, якщо вони всередині заготовки виконані. Наприклад, відбортівка повинна завершувати кінець труби, щоб встановити на неї фланець. Така операція вимагає наявності спеціального інструменту.

За допомогою обжиму відбувається зворотна дія. Відбортівка розширює кінці заготовок з листового металу, а обжим звужує. Ті ж кінці труб або край порожнини вимагають такої операції, яка здійснюється за допомогою конічної матриці зовнішньо. Формування теж відноситься до основних операцій, що відносяться до штампування. Вона допомагає змінити форму окремим елементам штампованої деталі, а зовнішній контур залишає незмінним. Об’ємна штампування вимагає роботи спеціального обладнання і складних попередніх креслень, а тому в домашніх умовах практично ніколи не реалізується.

Вибір пресу

Для обробки металів, навіть найм’якших (наприклад, для штампування алюмінію), потрібне спеціальне обладнання: гідравлічний або кривошипний прес або гільйотинні ножиці. Звичайно ж, необхідно багато знань. Наприклад, як зробити розрахунки по витраті матеріалу і виконати технічні креслення. Вимоги ДЕСТу при цьому обов’язково враховуються.

Щоб вибрати потрібний прес для штампування, спочатку потрібно чітко уявити собі завдання, яке йому належить вирішувати. Виконання таких операцій, як пробивання або вирубка, вимагає використання штампувального обладнання простої дії, з невеликим ходом повзуну і шайб у процесі обробки. Але вже для витяжки необхідне зовсім інше, більш потужне обладнання, де повзун і шайби здійснюють значно ширший хід. Така здатність є в обладнання подвійної дії.

Обладнання по ГОСТу

Виконання штампування залежно від умов завдання може бути здійснено на обладнанні таких типів: одно-, дво- і чотирикривошипному. Останнє — з установкою повзунів великих розмірів. Однак оснащення штампувального преса матрицею не залежить від конструктивного виконання. Основну роботу за допомогою руху виконує повзун, з’єднаний нижньою своєю частиною з рухомим штампом. А щоб повзун преса рухався, приводний електродвигун забезпечений елементами кінематичного ланцюга: клиноременной передачей, пусковой муфтой, шайбами, кривошипным валом, шатуном, регулирующим величину хода ползуна.

Запускається повзун за допомогою ножної прес-педалі, яка пов’язана з пусковою муфтою, після чого починаються його поворотно-поступальні рухи, спрямовані на робочий стіл преса. Чотиришатунний прес має інший принцип дії. Його робочі органи направляють все зусилля в середину чотирикутника, який утворюють чотири шатуни. Такий пристрій успішно використовують для виготовлення виробів найскладнішої конфігурації: асиметричних або габаритних.

Для складних виробів

Щоб отримати якісні вироби складної конфігурації, дуже широко використовується прес пневматичного типу з двома або трьома повзунами. Прес подвійної дії працює двома повзунами одночасно: зовнішній фіксує заготовку, а внутрішній виробляє витяжку поверхні металевого листа. Тонкі листи металу штампують спеціальними фрикційними пресами, а товсті — гідравлічними, які мають більш надійні шайби.

Окрема категорія штампувального обладнання — штампування, керованим вибухом. Такі пристрої направляють потужність вибуху на окремі ділянки металевої заготовки (зазвичай значної товщини). Це інноваційне обладнання, робота якого навіть на відео виглядає досить ефектно. Згини і загальну конфігурацію складного виробу обробляють за допомогою вбудованих вібраційних ножиць.

Листова штампівка

Листова штампування (наприклад, виготовлення перфоліста) передбачає процес пробивання листового металу. Вся інша штампування — об’ємна. Застосовувана оснастка для штампувального обладнання поділяється на види. Вона може бути інструментальною, імпульсною (вибух, магнітний або гідроімпульс), валковою або штампуванням еластичними середовищами. Листовий штампуванням можна виготовити просторові і плоскі деталі різної маси — від часток грама, і різних розмірів — від часток міліметра (тут можна подивитися на секундну стрілку наручного годинника). Також листовою штампуванням виготовляються деталі в багато десятків кілограмів по масі і в кілька метрів величиною (автомобільне облицювання, ракети і літаки).

Використовують для цього переважно низьковуглецеву сталь, а також і леговану — з особливою пластичністю, латунь, мідь, алюміній і магній зі сплавами, титан і багато іншого. Листова штампування — це майже всі галузі промисловості: ракето-, літака-, тракторо-, авто-, приладобудування, електротехнічна промисловість і так далі, можна перераховувати все. Переваги її великі.

Об’ємна штампівка

Об’ємна штампування може бути виконана і холодним, і гарячим способами. Гаряча — обробка тиском, де формоутворення поковки здійснюється за допомогою штампа. Заготовками служать прокат прямокутного, круглого, квадратного профілю, який розрізається на мірні заготовки (іноді не розрізають, а штампують прямо з прутка, відділяючи потім поковку прямо штампувальною машиною).

Об’ємна штампування застосовується при масовому виробництві і серійному, що підвищує продуктивність праці і знижує відходи металу. Якість виробів теж відповідає високим стандартам. Такою штампуванням отримують вироби, виключно складні за формою, які не можна отримати навіть вільною ковкою.

Штампи відкриті і закриті

Відкриті штампи дозволяють спостерігати зазор між нерухомою і рухомою частинами верстата. При гарячій штампуванні в зазор витікає облій — метал, що закриває вихід з порожнини і змушує решту маси заповнити порожнину повністю. У процесі деформування в облій потрапляють надлишки металу. Але видаляти облою важко.

Закриті штампи не дозволяють заглядати всередину і спостерігати процес — порожнину закрито. Облій теж не передбачений. Пристрій такого штампа залежить від типу верстата. Тут потрібно дуже суворо дотримуватися точності обсягів і рівності їх у заготовках і поковках: нестача металу залишить порожніми кути порожнини, а надлишок його зробить поковку більше необхідною по висоті.