4.4.5. Штамповка
Различают объемную и листовую штамповки.
Объемная штамповка – процесс принудительного деформирования металла в полости штампа. Подразделяют на горячую и холодную. Холодной штамповкой изготавливают небольшие поковки, а горячей более крупные массой до 400-500 кг. В настоящее время применяют два метода штамповки: 1 – в открытых штампах, 2 – в закрытых штампах. (Штамп – металлическая разъемная форма из двух частей, внутри которой имеется полость – ручей).
Рис.4.9. Штамповка в открытом (а) и закрытом (б) штампах:
1- верхняя половина штампа; 2- нижняя половина штампа;
3- конфигурация поковки; 4 – магазин; 5 - мостик.
Открытым называют штамп из рабочей полости которого облой имеет выход в облойную канавку, расположенную по периметру ручья штампа. (Облой – некоторый избыток металла в исходной заготовке). Закрытым называют штамп – полость которого не имеет выхода для избыточного металла.
В отличии от открытых штампов, имеющих поверхность разъема в виде плоскости, закрытые штампы имеют разъём по сложной поверхности с направляющим замком. Безоблойная штамповка обеспечивает снижение расхода металла до 20%. Однако закрытые штампы для деталей сложной формы конструктивно сложно выполнимы, дороги и быстро выходят из строя. Кроме того, требуется точная резка заготовки по объему.
Для изготовления поковок методами горячей объёмной штамповки применяют штамповочные прессы, ротационно-ковочные машины, ковочные вальцы, фрикционные прессы, кривошипные ковочно-штамповочные прессы.
Горячей объёмной штамповкой изготавливают: коленчатые валы, колёса, шатуны, рычаги, шестерни, крышки, втулки и т.д.
Технологический процесс горячей объёмной штамповки:
- разделка проката на мерные заготовки,
- загрузка в печь и нагрев заготовок (900-12000С),
- укладка заготовки в штамп и штамповка,
- удаление из штампа полученной поковки,
- обрубка облоев и отделка,
- термическая обработка поковки,
Холодная объемная штамповка – экономичный, высокопроизводительный процесс изготовления небольших точных деталей из стали и цветных сплавов, позволяющий в несколько раз сократить технологические отходы металла.
К операциям холодной объёмной штамповки относят: осадку, выдавливание, высадку, калибровку, чеканку.
Штамповку осадкой применяют для изготовления небольших деталей типа рычажков, защелок.
Выдавливанием изготавливают детали типа тел вращения (клапана и др.).
Холодной высадкой изготавливают болты, гайки, заклепки, винты, шарики и ролики для подшипников.
Холодную калибровку производят методом сдавливания заготовки между поверхностями штампа (для получения точных размеров и гладкой поверхности).
Чеканка – операция, посредством которой образуется выпукло-вогнутый рельеф на поверхности детали, за счет незначительного перемещения металла под штампом (монеты, медали, жетоны и т.д.).
Для холодной штамповки применяют следующее оборудование: кривошипные и гидравлические пресса, чеканочные пресса, кривошипные холодновысадочные пресса – автоматы.
По сравнению с ковкой объемная штамповка обладает рядом преимуществ: высокая производительность, однородность и точность получаемых поковок, высокое качество поверхности поковок, экономия металла.
Следует также отметить недостатки: небольшая масса поковок, высокая стоимость штампов, применение штамповки экономически выгодно только при серийном производстве.
Листовая штамповка- Это метод изготовления плоских и объёмных тонкостенных изделий из листового металла. Листовая штамповка подразделяется на холодную и горячую.
Горячая листовая штамповка – менее распространённый процесс, производится из полос толщиной более 5 мм. Применяется в производстве котельных днищ, полушарий резервуаров и других корпусных деталей. Оборудование – гидравлические, кривошипные и эксцентричные прессы.
Холодная листовая штамповка – наиболее прогрессивный метод, получивший широкое распространение в промышленности.
Применяемое оборудование: кривошипные и эксцентрические прессы.
Исходным материалом служат листы, полосы и ленты из малоуглеродистой и пластичной легированной стали, а также из цветных металлов.
Операции листовой штамповки:
- разделительные (одна часть заготовки отделяется от другой), - отрезка, вырубка, пробивка, просечка;
- формоизменяющие (получение деталей сложной формы);, гибка, вытяжка, отбортовка, формовка, рельефная штамповка.
Для выполнения данных операций получили распространение два вида штампов: упрощённый, универсальные, (по числу креплений рабочих частей).
Технологический процесс холодной листовой штамповки включает в себя:
- подготовка материала;
- резка заготовок;
- деформирование металла;
- термическая обработка;
- отделочные операции;
- нанесение защитного покрытия.
Холодной штамповкой изготавливают: рамы и кузова автомобилей, капоты, крышки, обшивку, детали часовых механизмов, посуду и др.
Достоинства данной штамповки: экономное расходование материала (отходы не более 15-20%), простота процесса, возможность получения тонкостенных изделий простой и сложной формы.
Безпрессовые методы листовой штамповки:
Штамповка взрывом – в качестве энергоносителей применяют взрывчатые вещества: порох, взрывчатые газовые смеси и др.
При штамповке взрывом детонационная волна движется со скоростью 3500 м/сек, воздействует на заготовку и деформирует её по форме матрицы.
Штамповка взрывом в воде и газе – применяется для штамповки труднодеформируемых металлов: титановые сплавы, нержавеющие и жаропрочные стали. При такой штамповке не требуется дорогостоящего оборудования.
Недостатки: относительно малая производительность, ограниченность ассортимента изготовляемых изделий, повышенная опасность процесса.
Жидкая штамповка – применяется для изготовления деталей с тонким сечением из цветных металлов и пластмасс. Получаемая структура, при этом, мелкозернистая, прочная, твёрдая, возможно получать детали с тонким сечением. Жидкий металл заливают непосредственно в нижнюю часть пресс-формы, без использования литниковой системы, затем закрывают верхней частью.
При формообразовании заготовки нужны сравнительно небольшое удельное давление. Опытным путем установлено, что застывание металла происходит со скоростью 1 мм за 1 сек.
Жидкой штамповкой изготавливают: шкивы, крышки, крыльчатки, ступицы, корпуса вентилей, зубчатые колеса.