Что такое штамповка: Виды, технологии и инструменты

В разных отраслях промышленности требуется обработать и придать нужную форму деталям из металла. Самым востребованным способом сделать является штамповка. Что это такое, какие виды технологического процесса существуют, а также что используется в качестве инструментов, – вот о чем пойдет речь в статье. По сути, штамповка представляет собой деформацию металла, при которой изменяется его форма и размер.

Такая технология использовалась предками, но в упрощённом виде. С ее помощью изготовляли орудия труда, предметы быта. Но с научно-технической революцией было придумано специальное оборудование, которое с годами модернизировалось. Для понимания, насколько важна технология для промышленности скажем, что подобным способом производятся детали для кузова автомобилей, что дало возможность для их серийного выпуска.

Благодаря штамповке мастерам удается изготовить плоские или объемные детали разных размеров. Основным инструментом выступает штамп, который закрепляется на прессе или оборудовании подобного типа. Существует два вида технологии – горячий и холодный, различия между которыми заключаются в условиях выполнения. Для каждого из них подбираются точные приспособления и инструменты, учитываются установленные нормы и правила.

Особенности технологии

Ознакомиться с требованиями к обработке таким методом можно прочитав ГОСТ 18970-84. Классификация процесса не заканчивается на указанных видах, существуют и другие категории, которые определяются назначением техпроцесса и технологическими условиями.

Например, существует разделительная выштамповка, то есть, когда металлические заготовки разделяются на части. Детали подвергаться различным формоизменяющим операциям – холодному выдавливанию, пробивки и другим процедурам. Важно знать, что каждый метод имеет свою область применения.

Штамповка, во время которой заготовки предварительно нагревают, применяется исключительно на производстве. Потому что этот процесс отличается высокой сложностью и для его осуществления понадобятся точные расчеты. Горячая штамповка позволяет получать такие необходимые изделия, как:

• днища котлов;
• полусферические предметы;
• корпусные элементы, используемые в кораблестроении.

Такое прессование деталей очень тонкая и сложная работа, которая не может выполняться в домашних условиях.

Что необходимо?

Даже обработка алюминия (самого мягкого металла) проводится с помощью специального оборудования. Оно может быть кривошипным или гидравлическим. Но даже самого инновационного оборудования недостаточно для качественной штамповки.

Для деформации заготовок из металла нужны знания, потому что предварительно высчитывают размеры предметов и создают чертежи. Только в этом случае готовые металлоизделия будут соответствовать государственным стандартам.

Правильный выбор оборудования не менее важен, поэтому мастер должен четко представлять форму, допуски и параметры готового изделия, а также какая операция поможет достигнуть желаемого. Если прибегают к таким процессам, как пробивка или вырубка, то применяется приспособление простого действия. Зато для вытяжки нужно что-то более мощное, например, оборудование двойного действия.

Как протекает процесс?

Работы по штамповке различаются в зависимости от используемых технологических норм. Первым делом проводятся расчеты и составляется схема будущего предмета из металла с учетом всех операций, проводимых в будущем.

Если решено использовать горячештамповочный метод, то изделие нагревают пламенными печами или другим электронагревательным оборудованием. Металл деформируется и принимает нужную форму под воздействием гидравлического давления.

Холодный тип обработки требует иного подхода – в этом случае нагрузка создается исключительно давлением. Этот способ выгоден, поскольку получаемый металлический предмет не нуждается в дополнительной резке. Изделие может быть как плоским, так и объёмным большого или маленького размера.

Последовательность этапов в обоих случаях практически совпадает, за исключением предварительного нагрева заготовок при выполнении горячей штамповки. Технология появилась в конце XIX века, но ее совершенствование продолжается и по сей день. Она востребована в таких отраслях промышленности, как машиностроение и приборостроение. Потому что при высокой производительности расход материала минимален.

Разновидности штампования

Листовой металл деформируется под воздействием либо высокого давления, либо при сочетании давления и температуры. Согласно этим условиям технология разделяется на две большие группы – горячую и холодную, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, сферу применения. Кроме этого, у обоих способов есть свои подвиды, например, горячее объёмное штампование или листовое холодное.

Горячее объемное

В ходе подобной прессовки образец заготовки обрабатывается давлением, температурой и штампом, в результате чего исходному материалу предаётся соответствующая конфигурация. В качестве заготовки используется квадратный, круглый или прямоугольный лист металла.

Сфера применения метода – серийное и массовое производство деталей. Преимуществами являются:

• малое количество отходов;
• высокая производительность;
• возможность получить предметы крайне сложной конфигурации;
• высокое качество и точность изделий.

Работа начинается с выбора штампа с закрытым или открытым ручьем и создания чертежа черновой заготовки. Затем мастера определяются с ее размерами, формами и переходами, а также подбирается определенная установка.

На третьем этапе формируются штампы, и вычисляется, при какой температуре будет выполняться работа, что за отделочные и завершающие шаги необходимо предпринять. И напоследок производятся технические расчеты – погрешность, припуск.

При этом виде процедуры используется как закрытый, так и открытый штамп. Первый тип определяется по минимальной щели между неподвижной и подвижной зоной. Во втором, открытом, предусмотрен переменный зазор, через который вытекает избыток металла. Главное достоинство этого метода – получение изделий практически любой формы.

Холодное листовое

Это вид штамповки используется для создания предметов любой геометрической формы, запчастей для машин и частей разных приборов. Особенность – заготовки сохраняют толщину, но меняют геометрическую форму.

Достоинство листовой штамповки – большая производительность, ведь мастер может за смену создать более 40 000 деталей. Технология позволяет изготовлять прочные изделия, толщина которых минимальна. Готовые предметы отличаются ровной поверхностью и не нуждаются в дополнительной шлифовке. Метод широко применяется в машиностроении, создании самолетов и электронике.

За всё время использования технология практически полностью автоматизировалась, так как на производстве появилось роторно-конвейерное оборудование. При холодной штамповке листового материала изменяются размеры и формы исходного сырья, но, как говорилось выше, толщина остается такой же.

В качестве расходного материала используют листы низкоуглеродистой и легированной пластичной стали, но для работы подходят и полосы из сплавов меди, латуни и алюминия. Главное, чтобы содержание меди в них было не менее 60%.

Дополнительные операции

Для работы с исходным сырьём применяются различные операции, которые обладают особенностями и бывают разделительными и формоизменяющими.

При резке от металла отделяется определенный кусок ножницами с фигурными лезвиями или прессом. Подобный раскрой всего лишь начальный этап в производстве нужного предмета из металла.

Под созданием отверстий разной формы и диаметра в заготовке понимается операция. Ее особенность заключается в том, что часть изделий удаляется, отчего оно становится легче.

Замкнутый контур получается с помощью метода вырубки, отчего изделие приобретает готовый вид. Все три указанные операции входят в одну большую группу – разделительные, а следующие три составляют формоизменяющую.

Чтобы получить объёмные полые изделия, прибегают к вытяжке. Таким способом в промышленности получаются конусообразные, цилиндрические изделия.

Если у изделия предусмотрены изгибы, то используют такую операцию, как гибка. Лист металл сгибается разными способами, в зависимости от того, что нужно мастеру.

Не всегда требуется полностью видоизменять исходный материал, а лишь его локальные части. С этой задачей мастерам помогает справиться операция «рельефная формовка».

При необходимости операции комбинируют и получают еще более качественные и точные изделия.

Оборудование, инструменты и приспособления

Для создания новых предметов из листового металла требуется пресс и то, с чем напрямую работает мастер – штамп. Он состоит из таких частей, как:

• матрица;
• пуансон.

При их сближении и происходит видоизменения в заготовке. Штамп также имеет неподвижную часть, которая устанавливается на рабочей поверхности, и подвижную, прикреплённую к прессу. Инструмент изготавливается из разных материалов, включая древесину и полимерные сплавы. Оборудование из них применяется при штамповке неметалла, а более мягких составов.

Как работает кривошипный пресс

Кривошипный пресс является сложной конструкцией, состоящим из нескольких сот деталей и более десяти узлов. Несмотря на это, принцип его работы достаточно простой и подразумевает следующее:

• электродвигатель запускает кривошипный вал;
• движение ползуну оборудования передает шатун;
• запускается пресс нажатием на педаль.

Особенности гидравлического пресса

Гидравлический пресс используется с XVIII века и по сей день не утратил своей значимости. Если описывать принцип работы оборудование кратко, то получится следующее: при незначительном воздействии на конструкцию в одном месте получается большая отдача в другом.

Станок состоит из двух основных частей – цилиндров, заполненных соответствующей жидкостью (маслом) и соединённых между собой. Агрегат запускается нажатием на поршень, который воздействует на жидкость одной из ёмкостей. Поскольку давление в жидкой среде передается во все стороны, то оно придется и на следующий цилиндр, только в увеличенном объёме.

Так как площадь второй емкости намного больше. При работе с гидравлическим прессом следует учитывать мощность повышенного давления и силу трения.