Штамповка, как метод современной обработки металлов

Штамповка – изменение формы и размера металлической заготовки под воздействием давления. Для выполнения штамповочных работ применяется оборудование с усилием от 15 до 500 тонн. Оснастка, закрепленная в пресс, называется штампом. Современные станки позволяют получать высокоточные детали всего за один ход рабочего инструмента. 

Немного истории

Впервые обработку металлов путем штамповки начали проводить в 16 веке во время производства оружия. В 19 веке производство штампованных изделий получило бурное развитие, но в основном было направлено на выпуск предметов для быта. В дальнейшем обработка металлов путем давления стала использоваться для получения деталей для судостроения и автомобильной отрасли. Современное штамповочное производство позволяет получать различные детали – от мельчайших составляющих часового механизма до крупногабаритных деталей кораблей и самолетов. 

Разнообразие технологий

Изготовление деталей штамповкой выполняется холодным и горячим методом. В обоих случаях используются штампы, но горячий способ обычно применяется для объемных заготовок из толстого металла, холодный – для листового материала толщиной не более 1 мм.

Холодная штамповка

При работе с тонколистовыми металлами усилий пресса вполне достаточно для выполнения разделительных и формообразующих операций. Для экономного расхода материала штамповку выполняются в соответствии с правилами раскроя листового материала по ГОСТ. 

Виды операций

• Резка (прямо- и криволинейная) при использовании ножниц и гильотин. Выполняется резка на начальном или завершающем этапе производства.
• Пробивка – изготовление отверстий заданной формы.
• Вырубка – вырезание элемента по замкнутому контуру, при этом вырезанная часть и есть сама деталь, а не отходы, как во время пробивки.
• Отбортовка – для получения борта по наружному или внутреннему краю детали, например, в местах устройства фланцев или на торце трубы.
• Вытяжка – превращение плоского элемента в объемную деталь, возможно с изменением толщины стенок изделия.
• Обжим – уменьшение параметров торцевой части изделия посредством обжима в матрице конической формы.
• Гибка – получение из плоских заготовок объемных изделий. 
• Формовка – изменение начальной формы заготовки с сохранением параметров внешнего контура. 

Важным моментом при выполнении штамповочных работ холодным способом является подбор параметров зазора между матрицей и пуансоном. Чем больше толщина материала, тем шире зазор, но при работе с алюминием и др. мягкими материалами зазор уменьшается, что позволяет исключить появление заусенцев. 

Плюсы холодной штамповки

• Низкая себестоимость.
• Минимум отходов.
• Возможность автоматизации процесса для повышения производительности.
• Сохранение прочности металлической конструкции при использовании штампованных деталей с тонкими стенками.
• Нет необходимости в финишной обработке штампованных изделий.
• Готовые изделия не подвергаются усадке. 

Разделительная холодная штамповка

Метод используется, если необходимо обработать часть заготовки. Работы выполняются на прессе с помощью оборудования – вибрационной головки, дисковой пилы, ножниц, гильотины.  

Горячая штамповка

Предварительно заготовки отправляются в нагревательную камеру, где металл достигает температуры 1200 градусов. Горячие заготовки из листового металла помещаются в штамп с ручьями для предварительной и завершающей штамповки. Для осаживания нагретую деталь вкладывают между плоскими бойками. Штамповочные работы начинаются только после того, как заготовка примет допустимые параметры. Охлаждаются готовые изделия естественным путем. 

При выполнении объемной штамповки заготовка обрабатывается по трем плоскостям, что позволяет получить сложные детали.

Жидкая штамповка

Процесс подразумевает литье металлов под давлением, когда горячий жидкий сплав заливается в форму, где остается до застывания и отверждения. Технология позволяет получать изделия идеальной формы с отличными механическими характеристиками, однако, процесс производства достаточно дорогой и сложный. 

Альтернативные методы штамповки

• Магнитно-импульсный – металлическая заготовка изменяет форму под воздействием кратковременных импульсов электрического тока.
• Изотермический – метод применяется для производства изделия из легированной и жаропрочной стали путем нагрева контактной формы до температуры деформации материала детали. Работа выполняется на гидравлических прессах.
• Взрывной – на заготовку воздействует ударная волна, проходящая через воду или воздух, в результате деталь деформируется и приобретает форму матрицы. 

Металлы для штамповочных работ

Обработка методом штамповки может проводиться для черных и цветных металлов, разнообразных сплавов. Для листовой штамповки используется никель, алюминий, олово, медь и сплавы на их основе. Для изготовления изделий повышенной прочности применяется титан и сталь.