Технология листовой и объемной штамповки

Обработка металлов давлением (ОМД) основана на способности металлов под действием внешних сил необратимо изменять свою форму без разрушения. Такая способность металлов называется пластичностью. Пластическая деформация – сложный физико-химический процесс, в результате которого изменяется не только форма исходной заготовки, но и механические, физические свойства и строение материала заготовки.

Обработка металлов давлением – технологический процесс изготовления пластическим деформированием деталей и заготовок требуемых форм с необходимыми механическими и физическими свойствами и осуществляется она путем силового воздействия на заготовку, в результате которого за счет перераспределения металла форму исходной заготовки приближают к форме готовой детали.

Обработка металлов давлением - процесс металлообработки, широко применяемый в различных отраслях промышленности, в металлургии, в различных видах машиностроения (автомобилестроении, судостроении, авиастроении, ракетостроении и др.).

Обработке давлением подвергают 90% всей выплавляемой стали и 6о% цветных металлов и сплавов.

В металлургической отрасли обработкой металлов давлением получают заготовки, которые используются в различных отраслях машиностроения. Так, прокаткой, прессованием, волочением получают листы и плиты, полосы, профили различного поперечного сечения, трубы различного диаметра и сечения с различной толщиной стенки, рельсы, балки, прутки, проволоку и др.

В отраслях машиностроения из заготовок, полученных в металлургической отрасли, обработкой металлов давлением получают полуфабрикаты, форму и размеры которых стремятся, как можно приблизить к форме и размерам элементов конструкции машин. Для этих целей, как правило, в дальнейшем, полуфабрикаты (детали) подвергаются механической обработке или другим видам обработки.

Так, свободной ковкой и объемной штамповкой получают фасонные детали простой и сложной формы типа шестерен, шатунов, коленчатых валов, роликов и др.

Листовой штамповкой получают различные плоские и объемные относительно тонкостенные детали из листов , плит, полос, а также детали элементов силового

набора машин из профилей различного поперечного сечения; детали трубопроводов и др.

Все виды штамповки можно независимо от типа заготовки и от температурно-скоростных условий деформирования можно разделить на листовую и объемную штамповки. Отдельную группу составляют процессы горячей штамповки и ковки.

Классификация процессов листовой штамповки приведена на рис. 1.

При холодной листовой штамповке не предусматриваются смещение больших объемов и существенного изменения толщины. Как правило, обеспечение формы и размеров обеспечивается формообразованием либо плоской листовой или полой заготовки, либо прямолинейной профильной или трубной заготовки.

Рис. 1 Классификация процессов листовой штамповки

Листовая штамповка (заготовительно-штамповочное производство) наиболее распространенный метод изготовления деталей в машиностроении (автомобилестроении, авиастроении, ракетостроении, судостроении и др.).

При холодной листовой штамповке не предусматриваются смещение больших объемов и существенного изменения толщины. Как правило, обеспечение формы и размеров обеспечивается формообразованием либо из плоской листовой или полой заготовки, либо из прямолинейной профильной или трубной заготовки.

Основными преимуществами листовой штамповки являются:

- высокая производительность труда;

• рациональное использование материала (КИМ);

• достаточные возможности механизации и автоматизации процесса;

• достаточно высокая точность получения размеров деталей;

• возможность изготовления достаточно жестких деталей при небольшой их массе;

• возможность получения материала с другими физико-механическими характеристиками, чем в исходной заготовке.

Операции холодной листовой штамповки (рис. 1) подразделяются на три основные группы: разделительные операции материала; формообразующие листоштамповочные операции; комбинированные операции.

К разделительным операциям относятся операции связанные с отделением одной части заготовки от другой, предусмотренное технологическим процессом отделения одной детали от другой; удаления технологических припусков и др. Это операции: резки (листов, плит, профилей, труб на заготовки и др.); разрезки; обрезки; вырубки; пробивки (отверстий различной конфигурации); надрезки; просечки и др.

К формообразующим листоштамповочным операциям относятся операции пластического формоизменения исходных заготовок полученных из листов, плит, профилей, труб или полученных из них полуфабрикатов. Это операции:

- изгиба заготовки (операции гибки листов, плит, профилей, труб или полуфабрикатов полученных из них, на предыдущих операциях пластического формоизменения;

- получения полых различных деталей из листа (операции вытяжки без утонения толщины исходной заготовки или утонением исходной толщины стенки полой детали и др.);

- обжима или раздачи трубных заготовок или других подобных им полуфабрикатов;

- получения различных бортов (отбортовка или операции связанные с получением горловин) на предварительно полученных пробивкой отверстиях;

- формовка и др.

К комбинированным операциям относят, как правило, совмещение в одну операцию разделительных и операций формообразования операций, в различной комбинации. Например, операций вырубки по контуру и пробивки отверстий, отрезки и гибки, операций вытяжки и пробивки отверстий, вытяжки и формовки и др. В одном штампе обычно экономически выгодно совмещать операций штамповки.

Наименованиям операций соответствуют и наименования оснастки, которая используется для реализации операции, в основном это штампы. Например, штамп гибочный, штамп вытяжной, штамп вырубной и пробивной, штамп вырубной и вытяжной. Они устанавливаются на соответствующее оборудование. Для процессов листовой штамповки, это как правило - пресса гидравлические, кривошипно-шатунные или другое оборудование.

Операции листовой штамповки могут быть реализованы с применением высокоэнергетических методов пластического формообразования (импульсных методов обработки): штамповки взрывом; элелектрогидравлической щтамповки; штамповки магнитным полем и др.

Холодная объемная штамповка эффективный и экономичный способ изготовления деталей машин, обеспечивающий высокую точность и чистоту их поверхностей, повышенную прочность и твердость в результате упрочнения при холодной деформации.

К холодной объемной штамповке относятся холодное выдавливание, холодная высадка, калибровка, чеканка и др.