Штампування - це процес обробки металів. Види штампування та обладнання

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 устаткуванні. Штампування - це два види технології, які в залежності від умов виконуються гарячим або холодним способом, а тому і обладнання, технологічні норми відрізняються один від одного.

Категорії

Крім поділу технології на холодний і гарячий способи, штампування - це цілий ряд категорій, на які поділяються методи обробки матеріалу. Залежить вибраний спосіб найчастіше від призначення виробу, але і технологічні умови теж на нього впливають. Наприклад, є спосіб, при якому відокремлюється частина заготовки, і це штампування розділова. Сюди ж входять пробивання, рубання, різання деталей. Є категорія операцій, коли застосовується гаряча штамповка, за допомогою якої лист металу змінює форму. Їх ще називають формуванням. В результаті деталі піддаються згинанні, витяжки та інших процедур.


Холодна і гаряча штамповка 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, великим кількістю операцій, якісно виконати які можна тільки з точним попереднім розрахунком і дотриманням високої точності ступеня нагріву заготовки.

Гарячий спосіб

Штамповані деталі, оброблені по гарячій технології, 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 устаткування, що забезпечує правильний температурний режим. Ці пристрої і 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 усадку металу після охолодження.

Холодна штамповка

Виконання штампування холодним способом передбачає формування вироби за допомогою тиску, який чинять на заготівлю робочі елементи преса. Усадці такі вироби не піддаються, тому що заздалегідь їх не нагрівають. Подальша механічна доопрацювання таким виробам теж не потрібна після того, як закінчена штампування. Способи штампування можуть бути різними, холодний ж є і більш зручним і економічно вигідним. Матеріали, добре піддаються холодної штампування, відносяться не тільки до вуглецевої або легованих сталей. Штампувальне виробництво успішно працює і на алюмінієвих і мідних сплавах. Холодний спосіб виконується переважно з допомогою гідравлічних пресів, і їх виробництво 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 по своєму оснащенню дуже сильно відрізняються від тих, які працюють з такими матеріалами, як шкіра, гума, картон, полімерні сплави тощо.

Розділове штампування

Однією з найпоширеніших технологическх операцій є розділова штампування, яке відділяє від заготівлі частина металу. Цей спосіб використовується майже на всіх виробничих підприємствах. На штампувальний прес встановлюють спеціальні інструменти, які виробляють різання, рубки і пробивання матеріалу. Завдяки цьому процесу можна розділяти металеві деталі хоч по кривій, хоч по прямій лінії різу. Різання виконують найрізноманітніші пристрої: гільйотинні ножиці, вібраційні і дискові верстати тощо. Використовується різання для того, щоб для подальшої обробки розкроїти заготовки. Вирубка - інша технологічна операція. Наприклад, нержавіючий лист з металу потрібно перетворити в деталі з замкнутими контурами. Листовий метал за допомогою пробивання постачають 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, формовка, відбортовка, витяжка і обтиск.

Технологічні операції

Найбільш поширена операція, яка змінює форму деталі, це гнучка, яка формує на поверхні заготовки з металу заплановані ділянки з вигином. Витяжкою називається об'ємна штампування. Це операція, з допомогою якої виходить об'ємне виріб з такої плоскої металевої поверхні, як, наприклад, металевий нержавіючий лист. Саме з допомогою витяжки він перетворюється в циліндр, конус, півсферу або приймає коробчату конфігурацію. Вироби з листового металу повинні мати бортик по краю і навколо отворів, якщо вони всередині заготовки виконані. Наприклад, відбортовка повинна завершувати кінець труби, щоб встановити на неї фланець. Така операція вимагає наявності спеціального інструменту.
За допомогою обжиму відбувається зворотне дію. Відбортовка розширює кінці заготовок з листового металу, а обтиск звужує. Ті ж кінці труб або край порожнини вимагають такої операції, яка здійснюється за допомогою конічної матриці зовнішньо. Формування теж належить до основним операціям, що відносяться до штампуванні. Вона допомагає змінити форму окремих елементів 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 преса

Для обробки металів, навіть самих м'яких (наприклад, для штампування алюмінію), потрібне спеціальне обладнання: гідравлічні або кривошипний прес або гільйотинні ножиці. І звичайно ж, необхідні багато знання. Наприклад, як провести розрахунки по витраті матеріалу і виконати технічні креслення. Вимоги Госту 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 вирубування, вимагає використання штампувального устаткування простої дії, з невеликим ходом повзуна і шайб у процесі обробки. Але вже для витяжки необхідно зовсім інше, більш потужне обладнання, де повзун та шайби здійснюють значно більш широкий хід. Така здатність є у обладнання подвійного дії.

Обладнання по ГОСТу

Виконання штампування в залежно від умов завдання може бути здійснене на обладнанні наступних типів: одно-, двох - і четирехкривошипном. 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 нижній своєю частиною з рухомим штампом. А щоб повзун преса рухався, приводний електродвигун оснащений елементами кінематичного ланцюга: клиноремінною передачею, пусковий муфтою, шайбами, кривошипним валом, шатуном, що регулює величину ходу повзуна. Запускається повзун за допомогою ножної прес-педалі, яка пов'язана з пусковий муфтою, після чого починаються його зворотно-поступальні рухи, спрямовані на робочий стіл преса. Четирехшатунний прес має інший принцип дії. Його робочі органи спрямовують усі зусилля в середину чотирикутника, який утворюють чотири шатуна. Такий пристрій успішно використовують для виготовлення виробів самої складної 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 дуже ефектно. Згини і загальну конфігурацію складного виробу обробляють за допомогою вбудованих вібраційних ножиць.

Листове штампування

Листове штампування (наприклад, виготовлення перфолиста) передбачає процес пробивання листового металу. Вся інша штампування - об'ємна. Застосовувана оснастка для штампувального обладнання поділяється на види. Вона може бути інструментальної, імпульсної (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 наручних годин). Також листовий штампуванням виготовляються деталі у багато десятків кілограмів по масі і в кілька метрів величиною (автомобільна облицювання, ракети і літаки). Використовують для цього переважно низкоуглеродную сталь, а також і леговану - з особливою пластичністю, латунь, мідь, алюміній і магній зі сплавами, титан і багато іншого. Листове штампування - це майже всі галузі промисловості: ракето-, літако-, тракторо-, авто-, приладобудування, електротехнічна промисловість і так далі, можна перераховувати всі. Переваги її великі.

Об'ємна штампування

Об'ємна штампування може бути виконана 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, відокремлюючи потім поковку прямо штамповочной машиною). Об'ємна штампування застосовується при масовому і серійному виробництві, що підвищує продуктивність праці і знижує відходи металу. Якість виробів теж відповідає високим стандартам. Такий штампуванням отримують вироби, виключно складні за формою, які не можна отримати навіть вільної куванням.

Штампи відкриті і закриті

Відкриті штампи дозволяють спостерігати зазор між нерухомою і рухомою частинами верстата. При штампуванні в зазор випливає облой - метал, що закриває вихід з порожнини і змушує іншу масу заповнити порожнину повністю. В процесі деформування в облой потрапляють надлишки металу. Але видаляти аблой важко. Закриті штампи не дозволяють заглядати всередину і спостерігати процес - порожнина закрита. Облой теж не передбачено. Пристрій такого штампа залежить від типу верстата. Тут потрібно дуже строго дотримуватися точність обсягів і рівність їх в заготовках та поковках: недолік металу залишить порожніми кути порожнини, а надлишок його зробить поковку більше необхідної по висоті.