Горячая объёмная штамповка. Операции штамповки. Конструкция штампов. Область применения штамповки, сравнение с ковкой.

 

Горячая объемная штамповка - это технологический процесс изготовления изделий путем изменения формы нагретой заготовки в штампах под молотами или прессами. Штамповка является одним из наиболее распространенных видов обработки давлением. При помощи объемной горячей штамповки получают изделия массой от нескольких граммов до нескольких тонн.

Горячая объемная штамповка значительно превосходит по производительности свободную ковку и обеспечивает получение более точных поковок.

Штамповка в открытых штампах (рис. 214, а) осуществляется с выходом части металла заготовки в заусенечную канавку 1 (направление выхода перпендикулярно движению штампа 2). Толщина заусенца в процессе штамповки уменьшается и при достижении определенных размеров способствует заполнению углов (трудно заполняемых частей) штампа. После штамповки заусенец отрезают.

Штамповка в закрытых штампах (рис. 214, б) производится без заусенца. Для штамповки этим способом требуются заготовки высокой точности по объему, применяется для штамповки поковок простой формы. В зависимости от типа производства различают штамповку в подкладных штампах и одноручьевую.

Рис. 214. Схемы горячей объемной штамповки:

а -в открытом штампе, б - в закрытом штампе; 1 - заусенечная канавка, 2 - штамп

Штамповка в подкладных штампах. Этот способ применяют в единичном и мелкосерийном производстве, получая поковки невысокой точности.

Одноручьевая штамповка применяется в мелкосерийном и серийном производстве, производится в одном окончательном ручье. Штамп не имеет направляющих, верхняя его часть крепится к бабе молота, нижняя - в подштамповой плите. Совпадение обеих половин штампа обеспечивается направляющими молота.

Листовая штамповка – это процесс изготовления деталей для тракторной и автомобильной, авиационной и судостроительной промышленности, а также производство из стали и сплавов товаров народного потребления.

В процессе листовой штамповки используется фасонный профиль, рулоны или листы металла, при этом в ходе обработки толщина исходной заготовки остается неизменной. Листовая штамповка бывает толстолистовая и тонколистовая, в последнем случае используются листы толщиной 4мм и менее, а если толщина заготовок более 10мм, применяется только метод горячего штампования. Кроме металлов, в процессе штамповки можно получить изделия и из некоторых иных видов материалов, например, из пластмассы.

Различают следующие основные операции листовой штамповки:
- отрезка (разделение листа)
- вырубка и пробивка (отделение частей по кругу)
- гибка (изменение направления оси используемой заготовки)
- вытяжка (процесс изготовления полуфабриката для деталей)
- обжим (уменьшение поперечного сечения конца заготовки)
- отбортовка (получение у детали борта или горловины)

Различают также:
- вытяжку эластичной средой (применяется резина или полиуретан)
- гидроэластичная вытяжку (для получения деталей сложной формы)
- штамповку взрывом (для крупногабаритных деталей)
- электрогидравлическую штамповку (при производстве из трубчатых и плоских заготовок)
- магнитно-импульсную штамповку (для разделительных операций)
- ротационную вытяжку (позволяет получить симметричные по оси детали)

Перед тем, как начать листовую штамповку, производят определение свойств металла, выясняют его способность к штамповке. Делается это в процессе механических испытаний, ведь для получения качественных деталей и сохранения технологии штамповки необходим материал с определенными показателями по пластичности.

 

Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных и распространенных методов обработки металлов. От других методов обработки она отличается высокой производительностью, малой трудоемкостью, экономичным расходованием материала и сравнительно высокой точностью получаемых деталей. В. большинстве случаев холодная штамповка является завершающей операцией и последующая обработка деталей не требуется.

Для штамповки в качестве оборудования используют прессы, а в качестве инструмента (остастки) —штампы.

Все операции холодной штамповки можно подразделить на два вида: разделительные и формоизменяющие.

Разделительными операциями будут отрезка, вырубка по контуру, вырезка, пробивка (проколка), просечка, надрезка, обрезка, разрезка, зачистка.

Формоизменяющими операциями являются гибка, завивка, вытяжка, обтяжка, формовка, отбортовка, закатка борта, растяжка, обжимка, правка, а также осадка, объемная формовка, высадка, холодное выдавливание, калибровка, чеканка, клеймение.

В холоднощтамповочном производстве применяется также комбинирование операций штамповки, представляющее собой совмещение в одном процессе двух и более технологически различных операций, например отрезки и гибки, вырубки и вытяжки, вырубки и рельефной штамповки и т. п. Объединение операций осуществляется либо в штампах последовательного действия, в которых все операции и переходы выполняются последовательно на протяжении нескольких ходов пресса, а в итоге за каждый ход пресса получается готовая деталь, либо в штампах совмещенного действия, в которых все операции выполняются одновременно за один ход пресса.

Совмещение нескольких операций в одном штампе позволяет сократить трудоемкость штамповки и длительность технологического цикла, уменьшить количество находящихся в работе штампов, сократить количество оборудования и число транспортных операций. Кроме того, совмещение операций способствует повышению точности изготовления деталей и облегчает механизацию и автоматизацию процессов штамповки. Сложность изготовления и высокая стоимость комбинированных штампов окупаются снижением стоимости изготовления единицы изделия.

По виду исходного материала холодную штамповку разделяют на листовую и объемную. Для листовой штамповки исходным материалом служит лист, полоса, лента, иногда проволока, для объемной штамповки— толстая полоса, пруток, профильный прокат.

Листовой штамповке подвергают различные материалы: сталь, медь, латунь, бронзу, алюминий, дюралюминий, магниевые сплавы, титан и его сплавы и другие металлы. Штампуют и неметаллические материалы: бумагу, картон, текстолит, гетинакс, фибру, целлулоид, асбест, паронит, резину, кожу и др.

Чтобы выявить пригодность материалов к штамповке, их испытывают на растяжение и берут технологические пробы на сопротивление срезу, перегиб, на глубину вытяжки и т. п. Все испытания проводят на специальных машинах и приборах.

 

В общем виде технологический процесс изготовления поковок горячей штамповкой состоит из ряда следующих одна за другой операций, основными из которых являются: резка прутков (на заготовки); нагрев заготовок; штамповка; обрезка заусенцев; правка; термическая обработка; очистка от окалины, и калибровка в случае требований в технических условиях к повышенной точности поковки.

Резку (разделку) прутков на мерную заготовку осуществляют разными способами: на сортовых ножницах, на дисковых пилах и на электропилах, газопламенным способом и ломают на холодноломах под прессами.

Резка на ножницах

В цехах крупносерийного и массового производства применяют прессножницы, работающие по принципу кривошипных прессов. Резку на этих машинах ведут по регулируемому упору как в холодном, так и в горячем состоянии. При резке заготовок из высокоуглеродистых и легированных сталей в местах среза вследствие смятия возникают большие напряжения, поэтому во избежание появления трещин металл перед резкой подогревают до температуры 350—550° С. Низкоуглеродистые мягкие стали сечением до 200X200 режут в холодном состоянии.

 

Типовые конструкции разделительных штампов: а — на стационарном блоке с неподвижным съемником; б—пакетный штамп с неподвижным съемником; в—на стационарном блоке с верхним прижимом; г—на стационарном блоке совмещенного действия; д — блок универсальный; е — сменный штамп с неподвижным съемником; ж — то же с верхним прижимом; з — то же совмещенного действия

Штампы с неподвижным направляющим съемником обеспечивают более высокую производительность штампов в результате удаления детали через провальное окно. Это дает возможность автоматизации процесса и работы на быстроходных прессах-автоматах, а также широкого применения многорядной и многопереходной штамповки. Однако при штамповке на провал имеется некоторое нарушение плоскостности детали. Штампы с верхним прижимом обеспечивают лучшую плоскостность деталей и качество поверхности среза.

Однако наличие верхнего прижима снижает жесткость штампа и требует установки дополнительных средств сопряжения, усложняющих конструкцию штампа; несколько ухудшаются условия безопасности работы. Стоимость таких штампов выше по сравнению со штампами с неподвижным съемником. Штампы с верхним прижимом применяются при многошаговой штамповке деталей из материалов толщиной менее 0,5 мм.

Штампы совмещенного действия применяются при штамповке деталей повышенной точности с жесткими допусками на взаимное расположение отверстий относительно контура (менее ±0,1 мм для размеров до 20 мм и ±0,15 мм для размеров от 20 до 50 мм). Элементы деталей должны соответствовать параметрам,

Объемная холодная штамповка применяется для изготовления деталей сложной формы, но малых размеров из металлов, обладающих высокой пластичностью.

Горячая штамповка. Применяется главным образом в производст­ве котельных днищ, полушариев, буев и других корпусных деталей для судостроения.

 

КОВКА. Технологический процесс, разновидность штамповки, отличается тем, что при ковке нельзя придать детали точной формы, как при штамповке. Существует два способа ковки: горячий и холодный. При горячей металл нагревают до белого или красного каления, и с помощью молота, кувалды или молотка ему придается нужная форма. В горячем состоянии металл делается наиболее ковким, вязкость его облегчает этот процесс. Холодная ковка также производится ударами молота, молотка, но металл перед этим не нагревается. Ковку применяют при изготовлении металлических коронок (этот процесс еще можно назвать чеканкой), при расплющивании проволоки для кламмеров, изготовлении металлических капп, ортодонтических аппаратов и др. Процесс ковки обычно предшествует процессу штамповки металла.