Изготовление штампов для штамповки металла. Штамповка листового металла (горячая и холодная): виды, оборудование Штампование металлического колпачка своими руками

С помощью листовой штамповки различными отраслями промышленности сейчас производятся изделия в достаточно широкой номенклатуре. Это один из многих способов обработки металла, который используются человеком очень давно.

Общие принципы штамповки

Процесс производства изделий из металлического листа штамповкой - это основа изготовления многих видов продукции в виде готовых деталей и различных полуфабрикатов. Изделие получается путём деформации листовой заготовки под действием внешнего давления.

Технология листовой штамповки металла известна ещё из древности, когда таким путём человек научился обзаводиться оружием, когда у него появилась потребность в различных украшениях и предметах бытового назначения. Ещё с середины 18-го века этот способ обработки металла начал совершенствоваться, благодаря чему появились первые технологии серийного производства различных предметов, пользующихся большим спросом у населения. Важно, что штампованные детали в большинстве своём являются высококачественными и обладают отличными свойствами при эксплуатации.

Лишь в 20-м столетии приёмы штамповки листовой стали достигли более высокого производственного уровня. Большим двигателем в развитии этого производства стала автомобильная отрасль, ведь именно путём штамповки получают детали автомобильных кузовов и другие детали любых транспортных средств. Теперь штамповка глубоко внедрена в такие отрасли, как ракетостроение, строительство судов и самолётов. Штамповочная технология стала просто незаменимой в современном машиностроении.

Популярность технологий штамповки объясняется их следующими качествами:

• возможностью наладить механизированные и автоматизированные производственные процессы, роторно-конвейерные линии производства;
• доступностью простых приёмов изготовления металлических полуфабрикатов любых геометрических форм и размеров;
• снижением себестоимости производства высокоточных взаимозаменяемых деталей без последующих обработок абразивными и режущими инструментами.

Следует отметить, что горячая и холодная штамповка листового металла служит надёжной гарантией того, что полученные детали не будут иметь излишней металлоёмкости, их форма будет рациональной, а прочность не уступит исходному материалу. Штамповка листового металла позволяют получать массивные изделия для машиностроительной и судостроительной отраслей, одновременно и филигранные изделия с тонкими стенками для различных бытовых приборов.

Часто предприниматель организует оказание услуг листовой штамповки на заказ. Для этого клиент обязан предоставить ему чертёж требуемой детали и материал, из которого её следует изготовить. Если у заказчика отсутствует нужный листовой материал, он может купить его у производителя. Стоимость таких услуг напрямую связана со сложностью заказываемых деталей. Если для выполнения работы требуется изготовление специального пресса, то стоимость услуги значительно возрастает.

Технологические особенности штамповки

Сырьём для получения изделий методом штамповки являются полосы и листы из стали и других металлов, различные ленты, профилированные заготовки.

Штамповка разделяется на горячую и холодную, но предпочтение производственники всё же отдают холодной, так как в этом случае не требуется энергозатратных операций нагрева исходного материала. Горячая листовая штамповка металла применяется в тех случаях, когда штамповочное оборудование не обладает достаточной мощностью, чтобы деформировать листы большой толщины. Второй причиной применения горячей штамповки является низкая пластичность исходного материала, когда в холодном состоянии его деформации начинают носить не пластичный, а разрушающий характер.

Методы листовой штамповки делят на операции разделительного и формоизменяющего типов. Разделительные операции применяются для получения деформации сдвига по контуру производимой детали из металла.

К разделительным операциям штамповки нужно отнести:

• резку металлических листов гильотинными, дисковыми или вибрационными ножницами по прямой или кривой линии;
• пробивку или прошивку листа для получения в заготовке отверстий требуемой формы и нужного размера;
• вырубку деталей, имеющих замкнутый контур.

Изменение же формы деталей при штамповке не требует разрушения целостности листа, таким путём лишь получают требуемые конфигурации деталей и их заданные размеры.

К формоизменяющим операциям можно причислить:

• отбортовку или создание бортиков на изделии по заданным контурам и размерам;
• вытяжку, благодаря которой на деталях получают различные полости и геометрические формы;
• обжимку, когда конической матрицей получают сужение торцевых участков металлических полых заготовок;
• гибку и формовку, благодаря которым плоские детали получают изогнутую конфигурацию.

При холодной штамповке чаще используют листовой материал из медных или алюминиевых сплавов. Широко используются и листы углеродистой и легированной стали. Нередко штамповке подвергаются материалы неметаллической природы, это заготовки из картона, кожи, пластмассы.

Станки и пресса для штамповки

Работы по штамповке листового металла выполняются с помощью специальных штампов, которые изготавливают из стали инструментального класса. Обычно штамп состоит из двух частей – подвижной и неподвижной. В подвижную часть станка устанавливается пуансон, а в неподвижную – матрица. Это рабочие элементы большинства штампов, именно при сближении их и происходит деформация листового металла и получение штампованных деталей.

Пуансон и матрицу крепят к рабочим элементам пресса для штамповки листового металла. К исполнительному элементу пресса закрепляется пуансон, а матрицу закрепляют на рабочем столе станка.

Рабочие элементы штампов изготавливают из дорогих стальных сплавов инструментального класса. В случаях же штамповки мягких металлов, например, меди, алюминия, для изготовления штампов можно использовать и более дешёвые материалы, включая пластмассы и даже прессованную древесину.

Чтобы понизить себестоимость штамповки больших по размерам и по весу деталей, изготавливаемых малыми партиями, матрицы штампов иногда изготавливают даже из бетона или чугуна. А в качестве пуансона применяют специальный контейнер, заполненный водой. Контейнер размещается над матрицей, опускается вниз до упора. Затем внутри контейнера инициируется пороховой заряд, благодаря которому достигается требуемое давление на обрабатываемый металл. Происходит его деформация и при этом формируется нужная заготовка или готовая деталь.

Основными видами штамповочного оборудования являются станок для листовой штамповки и гильотинные или вибрационные ножницы. Ножницы используют для раскроя металлического листового материала, обычно они легки в эксплуатации и обладают высокой функциональностью. А вот подборку пресса следует производить, исходя из вида операций, которые будут с его помощью выполняться. Часто на производстве устанавливают пресс кривошипного типа, так как его работа очень проста и не требует интенсивного обслуживания.

Разберёмся с этим принципом работы :

• с помощью клиноремённой передачи от двигателя через муфту на кривошип передаётся требуемое вращательное движение;
• шатун, который можно регулировать по длине хода, передаёт своё движение на ползун устройства;
• запуск рабочего хода ползуна с пуансоном осуществляется с помощью педальной муфты.

Чтобы выполнять прессовку простых по конфигурации деталей, достаточно иметь обычный прессовый станок и штампы для листовой штамповки. Для того же, чтобы штамповать изделия средней и высокой сложности, потребуется особый тип прессового устройства, которое снабжено двумя и более ползунами и более сложные комплекты штампов.

При обработке металла совершает движение лишь пуансон, который закреплён на ползуне прессового станка. Неподвижная матрица снизу представляет опору, на которой и происходит требуемая деформация листовой заготовки.

Чтобы изготавливать изделия высокой точности и без дефектов, потребуется специальное оборудование, не образующее при воздействии на металл трещин, заусенец, рисок и царапин. При холодной штамповке пуансон должен преодолеть большое сопротивление холодного металла. Таким путём получать изделия сложной формы без дефектов проблематично. Выходом из этой ситуации является горячая штамповка.

Промежуточным этапом между холодной и горячей штамповкой является обработка листового материала давлением или объемная листовая штамповка металла. Заготовка при этом не нагревается предварительно, она также остаётся холодной. Просто движение ползуна с пуансоном происходит в замедленном темпе, а в качестве заготовок используются тонколистовой металл, полоса, лента. При этом способе обработки практически не происходит изменение толщины металлической заготовки, получить же изделия пространственной конфигурации без дефектов вполне возможно. Но для этого требуется применять лишь материалы высокой пластичности, не склонные к деформациям сдвига.

Покупка оборудования для штамповки

Компании, производящие оборудование для холодной и горячей штамповки металлов, проводят постоянные модификации своих станков с той целью, чтобы оно позволяло получать высококачественные детали и функционировать длительный срок.

К такому оборудованию относятся:

• электрические пресса;
• пневматические пресса;
• гидравлические прессовые устройства.

Продажи производятся непосредственно с сайтов компаний-производителей, где с клиентом предварительно проводятся различные беседы консультационного типа. Большинство этих компаний занимаются изготовлением не только стандартной прессовой техники, но и производят оборудование с учётом требований заказчиков.

Современные гидравлические прессовые станки изготовлены из такого металла, что практически могут создавать деформации любого материала. На сайте производителя клиенту предлагают прессовое оборудование в широкой номенклатуре. Чтобы купить оборудование для листовой штамповки, достаточно оформить свой заказ и произвести предварительную оплату.

Условия доставки заказа в любой регион РФ также нужно обговорить заранее. Компании охотно оказывают транспортные услуги, но уже за дополнительную плату. По дополнительному же договору специалисты поставщика берутся за установку и пуско-наладку поставляемых прессовых устройств. Очень важно при этом не забыть оформить договорённость на гарантийное обслуживание станков, которая предусматривает их бесплатный ремонт в случае выхода из строя в период действия гарантии поставщика.

Холодная штамповка деталей из листового металла представляет собой процесс обработки при помощи специального оборудования. Такой способ металлообработки производится под высоким давлением, что дает возможность изготавливать детали любой конфигурации.

Немного истории

О холодной обработке металла было известно еще очень много столетий тому назад, но на то время она не имела такого широкомасштабного производства. В основном ее применяли для изготовления домашней утвари, различных украшений и оружия.

Но благодаря техническому прогрессу такой вид металлообработки, начиная со второй половины XIX века, встал на новый уровень. В результате совершенствования начали изготавливаться новые детали и элементы для промышленности, что, в свою очередь, способствовало стремительному развитию данной отрасли.

Уже в начале XX столетия изготовление штампов для холодной штамповки металла сыграли большую роль в таких отраслях, как автомобилестроение, авиа- и судостроение, а в 50-х годах этого же столетия их стали применять и в ракетостроении.

Краткая характеристика

Изготовление различных деталей путем холодной штамповки – это процесс, что позволяет увеличить прочность изделия, уменьшая его пластичность, тем самым не давая ему возможность в последующем деформироваться под воздействием внешних факторов. В результате заготовки приобретают высокую прочность. Кроме этого, применяемая технология позволяет делать детали высокого качества и точности, при этом существенно экономя затраты на производство.

Холодная штамповка металла (ХШ) представляет собой соответствующие действия, в ходе которых из предоставленного материала изготавливаются изделия нужной формы путем высокого давления, что в результате дает возможность сделать необходимую конфигурацию.

Суть такого процесса заключается в том, что листовые заготовки помещаются на специальное оборудование, которое состоит из неподвижной и подвижной части, что в результате сближения производят деформацию.

Что касается листового металла, из которого делаются заготовки, то в промышленности применяются различные сплавы и виды стали, что без затруднений поддаются деформированию, это, к примеру, такие, как:

1. Углеродистая сталь.
2. Легированная сталь.
3. Медь.
4. Латунь (с содержанием более 60% меди).
5. Титан.
6. Алюминий.

В качестве заготовки используется прокатный лист, полосы и ленты, что имеют толщину металла от 0,2 до 4 мм и хорошо поддаются деформированию.

Виды оборудования

В зависимости от типа изготавливаемых деталей в промышленном производстве выделяют несколько видов штамповочных машин. Это такие, как:

• механический молот;
• прессы, представленные гидравлическими и кривошипными модификациями;
• кузнечно- штамповочные автоматы;
• горизонтально-ковочные машины.

Учитывая, что производство в основном ведется в больших масштабах, то практически все оборудование, автоматизированное. Также применяется и обычный пресс, который полностью контролируется оператором. Но такой вид ХШ применяется в изготовлении небольших партий и не может конкурировать с промышленными аналогами относительно скорости проводимых работ. Хотя это никоим образом не влияет на качество готового изделия.

Кроме этого, стоит отметить, что конструкции прессов можно разделить на:

1. Однокривошипные.
2. Двухкривошиные.
3. Четырехкривошмпные.
4. В случае если листовой металл имеет небольшую толщину, то применяется фрикционный пресс.
5. Что касается гидравлического штамповочного оборудования, то оно применяется для крупного производства заготовок, что изготавливаются из более толстого металлического листа.

С этого следует, что делать это в домашних условиях не целесообразно и маловероятно, поскольку потребуется для этого специальное оборудование. К тому же осуществление готового изделия на заказ будет намного выгодней, а также качество предоставляемых услуг будет намного выше.

Принцип работы

Пресс ХШ состоит из механизма, который повергает его в работу и устройство, что выполняет непосредственно сам процесс штампования.

Кривошипный пресс. Что касается работающего механизма, то это кривошипный вал, который вращается при помощи электропривода. В результате вращения маховика происходит цепочная передача вращения на кривошипный механизм.

Совершая возвратно-поступательное действие, имеющийся ползун кривошипа повергает в работу непосредственно само устройство. В ходе такого воздействия возникает соответствующее высокое давление, что позволяет осуществлять пластичную деформацию такого металла.

Гидравлический пресс. Принцип работы такого устройства заключается в том, что формирования происходит в ходе придавливания материала с помощью жидкости, что находится в специальных резервуарах, соединенные специальными трубопроводами. В ходе создания давления в одном цилиндре происходит давление на другой, что, в свою очередь, передается на ползун, приводя его в действие. В результате таких усилий продавливается заготовка.

Относительно самого штампа, то он заключает в себя две основные рабочие части, это матрица и пуансон.

Матрица располагается в нижней части оборудования и является неподвижной, а вот пуансон, его движущая часть, что в ходе деформирования прижимается к матрице, на которой располагается соответствующий материал. Таким способом осуществляется формирование на металлической поверхности.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

В силу того, что прогресс не стоит на месте, все чаще в производство внедряются инновационные технологии, что существенно упрощают процесс холодной штамповки листового металла. Среди них можно выделить такие, как:

• Штамповка резиной. Такой вид формирования подразумевает собой применение резины в качестве матрицы или пуансона. Зачастую ее используют, когда необходимо изготовить заготовки, что имеет толщину металла не более 2-х миллиметров.
• Штамповка жидкостью. В данном случае формирование происходит за счет, создаваемого давления жидкости. Его в основном применяют для производства деталей с вытянутыми полыми элементами.
• Штамповка взрывом. Этот способ подразумевает собой применение взрывчатых веществ, что в ходе работы образовывают высокое давление, а в результате заготовка становится соответствующей формы. Используется, когда необходимо сделать более сложную форму или же штампованные изделия большого размера.
• Электрогидравлическая штамповка. Формирование происходит в результате возникновения ударной волны, когда используется заряд высокого напряжения, подведенный к жидкости.

Такие методы обработки применяются в зависимости от вида деталей и соответственно изготавливаются на предназначенных для этого машинах. Но для производства более крупных деталей из металла, имеющий большую толщину используется еще один вид формирования – горячая штамповка.

Какие операции подразумевает холодная штамповка?

В зависимости от предназначения штамповка представлена многообразными видами операций, это:

1. Разделительные – формирование таким способом осуществляется путем отъединения одной части заготовки от другой при помощи операций в виде резки, пробивки, надрезки, просечки, вырубки и зачистки.
2. Формообразующие – в этом случае формирование изделий происходит с наибольшими его изменениями, при этом сохраняя целостность, это, к примеру, кузов автомобиля. Основными действиями являются гибка, закатка краев, отбортовка, вытяжка, формовка, чеканка, обжим, правка.
3. Комбинированные – суть операции заключается в том, что при изготовлении одного изделия происходит одновременно несколько действий сразу. Это такие, как гибка и отрезка, вырубка и вытяжка, отбортовка и формовка.
4. Штампосборочные – такой метод позволяет в ходе работы соединять несколько заготовок в одну деталь. Примером этого может послужить запрессовка, холодная мягкая сварка, клепка и вальцовка.

Для таких операций на производстве используются гидравлические электромеханические прессы, где применяется усилие не более 100 тонн.

Технические	Экономические	Недостатки
С точки зрения производства, то такой способ металлообработки дает возможность делать изделия более твердыми и прочными. Кроме этого, они достаточно легкие.	Возможность широкомасштабного выпуска при минимальном расходе материалов.	К недостаткам относится тот факт, что производимая ХШ листового металла может применяться для изготовления деталей весом не более 1 тонны.
Такой процесс позволяет изготавливать необходимые детали самых различных форм, в том числе и сложных конфигураций.	Такой способ позволяет экономить сырье, что, в свою очередь, уменьшает количество отходов.
Возможность получить большое количество деталей с максимальной идентичностью.	При штамповой обработке существенно уменьшается вероятность дополнительной обработки

Видео: холодная штамповка изделий.

Технология процесса

Каждый технологический процесс подразумевает под собой проведения определенных операций. В данном случае они связаны с формированием листового металла при помощи ХШ, что выполняется на соответственном оборудовании. В его основу входит:

• Изначально обозначается суть операции, основополагающие ее процессы, которые должны будут выполняться в соответствующей последовательности.
• Составление эскиза.
• Следующим этапом является расчет всех размеров на стадии заготовки, формирования и готового изделия.
• Обозначается месторасположение всех необходимых отверстий, углублений и других элементов, что требует соответствующая деталь.
• Обязательно необходимо оформить все стадии процесса с внесением данных с размерами документально.
• После согласования чертежей происходит изготовление изделий.

Но допускается и внесение изменений, применяя дополнительные операции, что способствуют удобной ее обработке. Это может быть правка листового материала, нанесение смазки или другие операции, что потребуются в ходе штамповки.

Предоставленная информация дает полную картину самого процесса ХШ, что проводится на соответствующем оборудовании при использовании специальных материалов. Кроме этого, благодаря внедренным инновациям, применяемая технология дает возможность изготовления высококачественных изделий в промышленных масштабах. А также уменьшая количество отходного материала, что в свою очередь делает такое производство весьма экономным.

Штамповка — это один из наиболее частых видов обработки металла, который представляет собой деформацию, придающую детали необходимую форму методом выдавливания на поверхности определенного рельефа, узора, отверстий. Процесс этот осуществляется на специальных прессах различной конструкции.

Виды штамповки и оборудования

На производстве используются два вида штамповки:

• горячая;
• холодная.

При горячем способе обрабатывается нагретый металл. При этом улучшаются качества материала: он становится плотнее, однороднее. Плюс холодного метода в том, что на поверхности не появляется слой окалины, размеры детали получаются точнее, поверхность глаже.

Штамповка может быть листовой или объемной. Листовым методом производят: посуду, ювелирные изделия, детали часов, климатической техники и микросхем, оружие, медицинское оборудование, детали для автомобиле-, машино- и станкостроения. Полученные детали не требуют дальнейшей обработки. В ходе объемного прессования холодный или раскаленный металл продавливается в формах.

В металлообработке прессы используются для:

• производства поковок;
• запрессовки шестеренок, подшипников;
• объемной и листовой штамповки.

Станки для прессования могут основываться на принципах механики или гидравлики, обрабатывать материалы статическим или ударным способом.

Механические бывают:

• эксцентриковые;
• кривошипными.

Кривошипные станки выполняют холодную и горячую штамповку металла давлением: вытяжку, вырубку и прорубку. Гидравлические прессы используются для объемной кузнечной обработки металла. Согласно технологическим возможностям прессы делятся на: универсальные, специальные и специализированные. Универсальные можно использовать практически для любых видов ковки (пример — гидравлический ковочный станок). Специализированные станки выполняют только один технологический процесс (пример — кривошипные вытяжные). Специальные прессы производят конкретный вид изделий, используя одну технологию.

Принцип работы и устройство прессов различных типов

Любой стандартный штамповочный станок состоит из следующих основных узлов: мотора, передачи, исполнительного механизма. Передача и двигатель вместе составляют «привод». Главная характеристика привода — это вид связи двигателя и исполнительного механизма: механическая или не жесткая (жидкость, газ, пар). Рабочие органы прессов: валки, ползун, траверсы, ролики, бабы.

Кривошипно-шатунный пресс

Привод станка вращается, движение на ползуне преобразуется в возвратно-поступательное. Под действием этого движения при помощи штампа обрабатывается металл. Все детали станка производят из прочной стали и оснащаются ребрами жесткости. Движение ползуна происходит по жесткому графику. Усилие по ползуну достигает 8 тысяч тонн. Кривошипные ковочные установки позволяют ускорить, упростить и удешевить производство деталей, сэкономить до 30% проката. Все кривошипные станки делятся на простые, с двойным и тройным действием.

Кривошипно-шатунный пресс способен выполнять следующие виды работ:

• штамповку в открытых и закрытых матрицах;
• формирование заусенца;
• выдавливание;
• прошивку;
• комбинированную обработку.

Механический пресс воздействует на материал ударом, тогда как гидравлический, прилагая меньшую силу, получает больший эффект. Поэтому вторые используют для изготовления крупных изделий с толстыми стенками.

Гидравлические прессы

Способны проштамповывать поверхность, продавливать и ковать изделия из металла. Они также применяются для переработки металлических отходов. Действие станка основано на увеличении силы давления на металл во множество раз. Пресс представляет собой два сообщающихся цилиндра с водой, между которыми проходит труба. В цилиндрах установлены поршни. Принцип работы пресса основан на законе Паскаля.

Обрабатывает металл горячим способом. Болванка поступает в нагревательный модуль, функционирующий по принципу индукции. Здесь она нагревается, когда металл становится достаточно податливым, подается через конвейер на механизм захвата, подающий заготовку прямо в зону обработки. Ковка или штамповка осуществляется бойками, в процессе заготовка все время крутится, благодаря чему она обрабатывается равномерно со всех сторон. Пресс работает от электромотора, соединенного клиноременной передачей с валами. Они размещены вертикально и направляют движение на шатун и боек, между которыми установлен ползун. Чтобы все движения механизма были синхронными, существуют копирные барабаны. Держатель болванки вращается электромотором посредством червячных передач. Пружинная муфта в нужные моменты притормаживает движение.

Это новейшая разработка, которая только начинает использоваться в промышленности. Рабочий орган станка — сердечник электромагнита, который совершает движения под действием электромагнитного поля. Сердечник двигает ползун или штамп, пружины возвращают ползун в исходное положение. Такие станки отличаются высокой производительностью и экономичностью. На сегодняшний день существуют модели с небольшой амплитудой движения рабочего органа — 10 мм и усилием не более 2,5 тонны.

Позволит вам изготовить плоские или объемные изделия.

Изготовление происходит посредством штампов, которые закреплены на пресс, либо с применением других элементов. Существует два типа листовой штамповки: горячая штамповка и холодный тип.

В статье мы разберем, чем горячая отличается от холодной, какие нормы нужно соблюдать в процессе, а также вы узнаете, можно ли произвести изготовление деталей с помощью этого метода своими руками в домашних условиях.

Как происходит штамповка?

В зависимости от того, какие технологические нормы используются, штамповка деталей может значительно отличаться.

Первый тип штамповки заключается в резке, рубке или пробивке материала – его называют разделительный.

Существует также вариант штамповки, когда происходит формовка, вытяжка, холодное выдавливание и прочие манипуляции с листовым металлом.

Также существуют горячая и холодная штамповки листового металла.

Горячую штамповку используют только на крупном производстве: используя этот метод, происходит изготовление днищ для котла, разнообразных деталей в форме полушарий, буев и пр.

Обычно горячая штамповка используется для изготовления деталей, из которых создают корпуса и другие элементы, связанные с судостроением.

Чтобы получилась объемная или плоская деталь, требуется, прежде всего, часть листового металла толщиной до 4 мм.

Перед началом работы всегда проводится расчет и соблюдаются нормы нагрева – это довольно тонкая и сложная работа, поэтому горячая штамповка не применяется в домашних условиях.

В остальном же технология и расчет аналогичны методу холодной штамповки, о котором мы поговорим дальше.

Прежде чем приступать к работе, нужно произвести расчет и составить чертежи деталей, при этом расчет должен учитывать, что металл утягивается во время вырубки, пробивки или гибки.

При горячей штамповке, чтобы нагреть детали, используют специальное оборудование – пламенные печи или печи, работающие на электричестве, либо другое электронагревательное оборудование.

Также нужно следить, чтобы нормы процесса и правильный расчет были соблюдены.

При холодной штамповке пресс создается с помощью давления и подобное оборудование не используется.

Холодный вид штамповки металла более удобен, т.к. в этом случае возможно изготовление изделий законченного вида, которым не нужна дополнительная резка.

Во время штамповки холодного типа бывает изготовлена как объемная, так и плоская деталь крупного или мелкого размера.

В целом же технология штамповки металла выгодная процедура, т.к. она предполагает уменьшение расхода материала при высокой производительности. Особенно это заметно при массовом производстве деталей.

Холодную штамповку деталей производят со сталью углеродистого, либо легированного происхождения, а также сплавами алюминия и меди.

Оборудование холодной штамповки способно обрабатывать не только металлические объекты, но также работать с картоном, кожей, резиной, пластмассой и другими элементами.

Холодная штамповка может быть двух типов: разделительной и формоизменяющей.

Разделительная штамповка металла — это резка, вырубка или пробивка деталей.

Резка деталей заключается в разделении металлической заготовки на части по заранее определенным кривым или прямым линиям.

Резка широко применяется на производстве – с ее помощью делают готовые детали, либо раскраивают листовой металл, разделяя его на полосы нужного размера.

Для резки необходимо специальное оборудование, а именно дисковые или вибрационные, гильотинные или другие профессиональные ножницы.

Технология вырубки листового металла заключается в производстве деталей, имеющих замкнутый контур. А процесс пробивки используют, чтобы сделать в детали отверстия требуемой формы.

Штамповка заготовок может быть произведена как своими руками, так и на заказ. Однако при самостоятельной работе нужно соблюдать предписанные нормы, что не так просто.

Этот процесс включает следующие элементы: гибку, вытяжку, отбортовку, обжим и формовку. С помощью процесса гибки создают детали с изгибом.

При вытяжке из плоской заготовки изготавливается объемная полая пространственная деталь.

Путем вытяжки возможно сделать из заготовок объекты цилиндрической, полусферной, коробчатой или конической формы.

При отбортовке на детали делают борты, идущие вокруг наружного контура листа и возле заранее изготовленных отверстий.

Отбортовку используют обычно для обработки концов труб, на которых установлены фланцы.

Процессам обжима подвергается обычно объемная или имеющая полость деталь – с его помощью детали приобретают суженную концевую часть.

Происходит это с использованием конической матрицы с помощью наружного обжатия листового металла. При формовке форма деталей изменяется, сохраняя форму контура снаружи.

Стоит отметить, что чаще всего объемная штамповка изделий из металла делается на заказ, т.к. требуется необходимое оборудование, которое не сделать в домашних условиях.

Что нужно для штамповки?

Технология штамповки деталей из листового металла требует специального оборудования: это ножницы, кривошипный пресс и гидравлический пресс, имеющий несколько шайб и поверхность матрицы.

Также необходимо соблюдать нормы работы и расчет материала.

Для холодной штамповки чаще всего используют гидравлический пресс, т.к. это оборудование бывает разнообразных конструкций и делает возможным изготовление деталей разных форм с уменьшением расхода материала.

Также выбор пресса зависит от работы, которую нужно провести с заготовкой.

К примеру, чтобы сделать вырубку и пробивку, требуется пресс простого действия, который отличается небольшим ходом ползуна и шайб, а также уменьшением расхода материала.

Чтобы произвести вытяжку, нужен пресс, имеющий двойное действие и заметно больший ход ползуна и шайб.

По конструкции прессы бывают однокривошипные, двухкривошипные, четырехкривошипные, но все они отличаются наличием матрицы.

Два последних типа отличаются стволами и ползунами более крупных размеров.

Пресс работает за счет наличия клиноременной передачи: непосредственно передача движения осуществляется с помощью пусковой муфты и шайб на кривошипный вал.

С помощью шатуна, способного регулировать длину, движение поступает к ползуну и приводит его в работу.

Ползун движется возвратно-поступательным способом по направлению к столу. Запускается пресс педалью, которая воздействует на муфту. Педаль установлена на сам пресс.

Четырехшатунный пневматический пресс с наличием шайб и матрицы штампует детали с усилием, центр которого находится между шатунами, образующими между собой четырехугольник.

Такое устройство способно делать сложные штампы, благодаря нецентральной нагрузке на ползун. При этом лишнего расхода материала практически не происходит.

Таким образом, можно получить ассиметричные детали из листового металла крупного размера со снижением расхода материала.

Чтобы сделать более сложные изделия, нужен пневматический пресс, имеющий двойное или тройное действие, а также правильный расчет.

Особенность этого оборудования в том, что оно оснащено двумя или тремя ползунами.

В прессе, имеющим двойное действие, внешний ползун осуществляет зажим металлической заготовки посредством буфера, а ползун внутри позволяет сделать вытяжку изделия матрицы.

Сначала начинает двигаться внешний ползун, после достижения им самой крайней нижней точки, он замирает и фиксирует край детали на поверхности матрицы.

Затем в движение приходит внутренний ползун и начинается процесс вытяжки – все это время внешний ползун остается на месте.

После того как работа закончена, второй ползун поднимается вверх, тем самым освобождая заготовку, над которой производится работа. Таким образом и производится объемная или другая деталь с помощью пресса.

Для работы с тонкими листами металла существует специальный фрикционный пресс с наличием шайб, гидравлические же модели используют, главным образом, для создания деталей из толстого листового металла для снижения возможного расхода материала.

Гидравлический пресс отличается большим качеством штамповки материала, благодаря наличию более надежных шайб, матрицы и прочих элементов.

Именно его используют для выполнения большей части работ, связанных со штамповкой листового металла.

Еще один плюс в его пользу для использования на производстве и своими руками в том, что он не подвергается перегрузке, что довольно часто случается во время работы на кривошипном прессе.

Не только станок с прессом требуется для штамповки металла. Для проведения правильной работы с уменьшением расхода материала необходим также станок, имеющий встроенные вибрационные ножницы.

Помимо ножниц, станок имеет короткие ножки. Работа по обработке металла начинается с верхнего ножа, который запускается электродвигателем.

При работе заготовку из листового металла нужно установить на стол, и сдвинуть его в промежуток между ножками сверху и снизу до полного упора.

Подобный вид обработки металла так популярен потому, что количество расхода материала снижено, по сравнению с другими вариантами работы.

Плюс с его помощью может быть создана деталь любого вида: объемная, плоская, конусообразная и т.д.

Расчет требуемого материала можно провести как самостоятельно, так и с помощью специалистов, но, в любом случае, нормы будут ниже, чем при другой обработке металла.

При всех своих плюсах, эта обработка металла требует специального оборудования: для работы нужен станок, на котором есть пресс, поверхность матрицы, несколько шайб и другие элементы, а также необходимо соблюдать нормы работы.

Все это делает создание станка своими руками маловозможным, однако заказать изготовление деталей путем штамповки не так дорого, поэтому острая необходимость иметь подобный станок дома, отсутствует.

Штамповка деталей из листового металла сегодня является очень распространенной технологией, по которой производят изделия практически для всех отраслей промышленности. Благодаря применению такой технологии из плоского металлического листа можно получать как миниатюрные, так и габаритные детали даже сложной геометрической формы.

Что собой представляет листовая штамповка

Говоря о штамповке деталей, изготовленных из листового металла, имеют в виду технологическую операцию, при выполнении которой на заготовку оказывается значительное давление. Под воздействием такого давления заготовка деформируется, приобретает требуемую конфигурацию и размеры.

Использовать такую операцию (правда, в значительно упрощенном виде) начали еще наши далекие предки. Именно при помощи воздействия на металл давлением они изготавливали сельскохозяйственные орудия, оружие, предметы домашнего обихода и различные украшения.

Активное развитие штамповка как технология производства изделий из листового металла получила в конце XIX века. Именно в тот период (начиная с 1850-х годов) данная технология активно совершенствовалась, а для ее реализации специалисты создали мощное оборудование. Штампованные детали, которые в то время можно было уже производить серийно, отличались достойным качеством и обладали хорошими эксплуатационными характеристиками.

На совершенно новый уровень развития как горячая, так и холодная штамповка вышла уже в начале XX века. Именно благодаря совершенствованию технологии стал возможен серийный выпуск автомобилей, для которых с помощью данного метода производились кузовные детали. Начиная с 1930-х годов данную технологию начали активно применять предприятия, работающие в авиа- и судостроительной отрасли, а чуть позже (спустя всего пару десятков лет) при помощи штамповки стали производить детали космических аппаратов.

Высокая популярность, которую штамповка завоевала за относительно долгий период своего развития, объясняется возможностями:

• производства изделий различных геометрических форм и размеров, качество и точность изготовления которых позволяют сразу использовать их по прямому назначению;
• полной механизации и автоматизации производственных процессов, что достигается, в частности, путем оснащения производства роторно-конвейерным оборудованием для штамповки листового металла;
• серийного производства изделий, геометрические параметры которых отличаются особо высокой точностью (такие изделия могут быть легко заменены друг на друга, если в этом возникает необходимость).

Использование такой технологической операции, как объемная штамповка, позволяет превратить металлический лист в геометрически сложное и небольшое по массе изделие, прочностные характеристики которого находятся на высоком уровне. Применение методов штамповки деталей из листового металла позволяет изготавливать как очень массивные изделия, используемые при производстве машиностроительной продукции, водных и воздушных судов, так и миниатюрные детали для электронных устройств и часовых механизмов.

Горячая и холодная штамповка часто используется в качестве подготовительной операции. Например, по таким технологиям производят детали, которые затем обрабатываются другими методами – сваркой, резкой и др.

Особенности технологии

В качестве исходного сырья для штамповки может выступать металлический лист, стальная полоса или тонкая лента. Наибольшее распространение по целому ряду причин получила холодная листовая штамповка. Технологию горячей штамповки применяют в тех случаях, когда мощности используемого оборудования не хватает для деформирования металла в холодном состоянии или когда обработке необходимо подвергнуть деталь из металла, отличающегося невысокой пластичностью. Как правило, по технологии горячей штамповки выполняют обработку листовых заготовок, толщина которых не превышает 5 мм.

В зависимости от того, что в процессе выполнения штамповки необходимо сделать с листовым металлом, различают разделительные и формоизменяющие технологические операции. В результате выполнения первых от заготовки отделяется часть металла, что может происходить по прямым или кривым линиям, а также по определенному контуру. Отделение металла в таких случаях происходит из-за сдвига его частей относительно друг друга.

Существует целый ряд разделительных штамповочных операций, для выполнения которых используется пресс, оснащенный специальным инструментом.

Резка

В процессе резки части металлической детали отделяются друг от друга по прямой или фигурной линии. Пресс, при помощи которого выполняется такая операция, правильнее называть ножницами, которые могут быть дисковыми, вибрационными или гильотинными. При помощи резки получают готовые к дальнейшей эксплуатации изделия или формируют заготовки для их дальнейшей обработки другими методами.

Пробивка

Эта операция используется для того, чтобы сформировать в листовой заготовке отверстия различной конфигурации.

Вырубка

При помощи вырубки из металлической детали формируют готовое изделие с замкнутым контуром.

Формоизменяющие штамповочные операции в полном соответствии со своим названием используются для того, чтобы без механического разрушения изменить форму листовой металлической заготовки, а также ее размеры.

Отбортовка

Это технологическая операция штамповки листового металла, в результате выполнения которой вокруг отверстий в металлической заготовке, а также по ее контуру формируются бортики требуемых размеров и формы. Чаще всего отбортовке подвергают концы труб, на которых впоследствии планируется фиксировать фланцы.

Вытяжка

Это по-настоящему объемная штамповка, целью которой является получение из плоского металлического листа полых пространственных изделий. При помощи такой технологической операции можно изготавливать предметы коробчатой, полусферической, цилиндрической, конической и других форм.

Обжим

Данная операция выполняется при помощи матрицы конического типа. Целью обжима является сужение торцов полых деталей, изготовленных из листового металла.

Гибка

При помощи такой технологической операции штамповки заготовкам из листового металла придают требуемый изгиб.

Формовка

Это такое изменение формы и размеров локальных участков заготовки, при котором внешний контур изделия остается неизменным.

Обработке по технологии холодной штамповки могут подвергаться не только листы из углеродистых и легированных сталей, но также детали из меди, алюминия и их сплавов. Более того, используя пресс и соответствующие штампы листовой штамповки, можно выполнять обработку таких материалов, как кожа, картон, резина, полимерные сплавы.

Детали, для производства которых была использована холодная штамповка, отличаются не только точностью своих геометрических параметров, но и высоким качеством поверхности. Чистота последней в отдельных случаях может соответствовать 8-му классу. В среднем чистота поверхности штампованных изделий находится в интервале 2–6 классов, что вполне устраивает потребителей такой продукции.

Следует иметь в виду, что выполнение сопровождается увеличением его прочностных показателей.

Выбирая пресс для выполнения такой технологической операции, а также занимаясь проектированием штампов листовой штамповки, следует учитывать целый ряд параметров исходного сырья. Только так можно обеспечить высокое качество готовых изделий. К таким параметрам, в частности, относятся:

• электрическая и магнитная проводимость материала, который будет подвергаться обработке;
• твердость и механическая прочность металла;
• масса заготовки;
• ударная вязкость, которой обладает обрабатываемый металл;
• теплопроводность металла, а также его теплостойкость;
• степень устойчивости металла к коррозии и его износостойкость, что будет оказывать влияние на долговечность, которой будет обладать штампованный лист.

Оборудование, инструменты и приспособления

Для штамповки деталей, изготовленных из листового металла, необходимы пресс и сам рабочий орган такого оборудования – штамп. В свою очередь рабочими органами штампа, элементы конструкции которого изготавливаются из инструментальных сталей, являются матрица и пуансон. Деформирование обрабатываемого листа как раз и осуществляется матрицей и пуансоном, а происходит это в тот момент, когда они сближаются друг с другом.

В процессе обработки двигается только верхняя часть штампа, которая фиксируется на ползуне пресса. Нижняя часть рабочего инструмента, являющаяся неподвижной, устанавливается на рабочем столе оборудования. В отдельных случаях, когда штамповке подвергают не листовую сталь, а более мягкий материал, рабочие элементы штампа могут изготавливаться из древесины или полимерных сплавов.