Штамповка металла – это вид металлообработки, при котором заготовка получает заданные формы и размеры благодаря процессу пластической деформации. Технология подразумевает обработку цельнометаллических изделий под высоким давлением с помощью специальных штампов, установленных на прессе или другом типе оборудования, способном создавать усилия до нескольких сотен тонн.
Процесс изготовления штампованных изделий востребован в серийном производстве, заменяя сразу несколько видов металлообработки – точение, фрезеровку, гибку металла и другие операции. Штампованные изделия используют в:
- машиностроении – элементы зубчатых и червяных передач, валы, шестерни, опорные втулки, корпуса станков и пр.;
- строительстве – втулки, болты, переходники;
- транспортной отрасли - кузовные детали, обшивку самолетов, судов и подводных лодок;
- энергетике – винты, детали генераторов, турбин, радиальные участки емкостей, работающих под давлением;
- производстве товаров для дома – металлическая посуда, тара, бытовые столовые приборы.
Все методы штампования, требования к технологии и оборудованию регламентируются ГОСТ 18970-84.
Виды штамповки и возможности технологии
Для достижения механической деформации заготовки из металла используются два метода. Оба основаны на воздействии на деталь давлением, но имеют существенную разницу в технологии и применяемом для этих целей оборудовании.
Технология холодной штамповки
Метод обработки металла холодной штамповкой производится без предварительного нагрева детали. Холодное штампование разделяют на объемное, в результате которого создаются неразъемные детали сложной конфигурации, и листовое. Для холодной листовой штамповки в качестве заготовки используется прокатный металл толщиной до 10 мм. Обработка производится на многофункциональных станках, включающих выполнение операций двух видов:
- разделительные – резка, вырубка, пробивка (перфорация), обрезка, прочистка;
- формообразующие – гибка, скручивание, закатка, вытяжка, отбортовка, обжим, рельефная чеканка, керновка, правка.
После производства холодной штамповки детали подвергаются дополнительной обработке для придания им определенных механических характеристик. Так чтобы повысить износостойкость холодно-штампованных деталей на их поверхность наносится защитные покрытия. Объемная штамповка металла ведется на автоматических прессах и позволяет формировать детали сложной конфигурации.
К технологическим преимуществам холодной штамповки можно отнести:
- экономия материала из-за отсутствия необходимости выполнять другие виды металлообработки;
- высокие темпы производства;
- соблюдение точности форм и размеров деталей;
- высокое качество поверхности изделий, не требующее проведения доводочных операций;
- улучшенные структурные и механические свойства поверхности.
Процесс холодной штамповки осуществляется на механических кривошипно-шатунных, радиально-ковочных станках, гидравлических и пневматических прессах.
Метод горячей штамповки
Операция штамповки металла по горячей технологии подразумевает предварительный нагрев материала до температуры ковки. Это позволяет добиваться повышенной пластичности металла без риска его расплавления и рекристаллизации.
Работа осуществляется в закрытых и открытых штамповочных формах:
- открытые пресс-формы допускают выдавливание излишков материала через боковые проемы;
- закрытая штамповка требует точного расчета количества металла, чтобы в формах не образовались пустоты и образовался излишек.
Горячая штамповка заменяет сложную ковку, позволяет добиться высокой точности деформации и соблюдения проектных размеров детали. Работы проводятся на прессах различной конфигурации, с помощью фрикционных станков, горизонтально-ковочных машин и паровоздушных молотов.
Наибольшую эффективность обработка деталей горячей штамповкой достигается в серийном и массовом производстве. Так:
- отходы металла в производственном процессе существенно уменьшаются;
- автоматизация металлообработки позволяет добиться высокой производительности и снизить трудозатраты;
- технология позволяет изготавливать изделия мелких и крупных размеров со сложной конфигурацией.
- готовые изделия, полученные по технологии горячей штамповки металла, отличаются не только точностью геометрических размеров, но и высоким качеством поверхности.
Горячая штамповка ведется с применением паровоздушных, фрикционных молотов, кривошипных и винтовых прессах, а также горизонтально-ковочных установках.
Оборудование для производства штампованных изделий
Штамповочное оборудование, а также меры безопасности, которые необходимо соблюдать в процессе металлообработки, регламентируются отраслевыми нормами и государственными стандартами. К самым распространенным станкам для штамповки металла относятся следующие виды прессов:
- кривошипно-шатунный – универсальный агрегат, в котором крутящий момент на валу преобразуется в возвратно-поступательно движение пресса. Подающий механизм отвечает за перемещение обрабатываемой заготовки, специальные ножи срезают излишки металла;
- гидравлический – конструктивно состоит из 2-х цилиндров с гидравлическим маслом в качестве наполнителя. Малый цилиндр создает дополнительное воздействие на большой, развивая общее усилие до 2 000 тс;
- радиально-ковочный – предназначен для создания сечений и пазов в цилиндрических заготовках, представляет собой автоматизированное оборудование, требующее точной настройки и профессиональную подготовку оператора. Может комплектоваться индукционной печью для нагрева заготовки;
- электромагнитный – относится к инновационному современному оборудованию. Работа осуществляется благодаря преобразованию энергии электромагнитного поля в механическую, обеспечивающую движение пресса. Станок позволяет автоматизировать рабочие процессы и штамповать различные изделия сложных форм.
На современном производстве для осуществления штамповки металла применяются специальные автоматизированные линии. Чтобы обработать стальной лист или выполнить объемную штамповку детали по проектным параметрам, оператору достаточно выбрать программу и осуществить контроль за рабочим процессом. Такая технология штамповки позволяет исключить человеческий фактор в проведении металлообработки, добиться высокой производительности и удешевить конечный продукт.
