Штамповка металла: виды, используемое оборудование, сферы применения

Что это такое? Штамповка металла – процесс изменения формы и размеров заготовки под нужные параметры в основном с помощью давления. Технология востребована благодаря высоким показателям производительности и применяется в серийном производстве деталей.

Как осуществляется? Есть несколько способов штамповки металла, как и видов предназначенного для подобных работ оборудования. Наиболее подходящий метод выбирается в зависимости от того, какого рода изделие необходимо получить на выходе.

СОДЕРЖАНИЕ

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.

Сферы применения технологии штамповки металла

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.
Плюсы и минусы штамповки металла

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.

Холодная и горячая штамповка металла

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.

Горячая штамповка

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.

Оборудование для штамповки металла

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.

Изотермическая штамповка

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.

Штамповка металла

Оцените, пожалуйста, статью

Всего оценок: 1, Средняя: 5
5
5
1
1
Чертеж по индивидуальным размерам Чертеж по
индивидуальным
размерам
Скачать прайс Скачать прайс