11.4. Холодная обработка давлением.

11.4.1. Листовая штамповка.

Для штамповки в холодном состоянии необходимы большие усилия, т.к. деформируемый металл обладает высоким пределом текучести, его пластичность значительно ниже, чем у нагретого. Это ограничивает применение технологий холодной деформации, в первую очередь, объемной. Для деформации листового материала необходимы меньшие усилия, поэтому большее применение получила листовая штамповка. Основной вид заготовки – лист, лента.

Холодная листовая штамповка производится на прессах различных конструкций. Рабочими частями штампа являются пуансон (вдавливается в обрабатываемый материал) и матрица (охватывает пуансон, изменяющий форму заготовки, саму заготовку и фиксирует ее измененную форму).

Операциями холодной листовой штамповки являются разделительные и формоизменяющие. В соответствии с выполняемой операцией - по технологическому признаку - подразделяются и штампы: вырубные, гибочные, вытяжные и т.д.

Разделительные операции:

- отрезка – разделение заготовки по незамкнутому контуру (например, раскрой листа на полосы);

- вырубка – разделение заготовки по замкнутому контуру, отделяемая часть является деталью (например круглые или плоские прокладки определенных размеров). Расположение смежных вырубаемых деталей называют раскроем, оставшаяся после вырубки часть заготовки называется высечкой;

- пробивка - разделение заготовки по замкнутому контуру, отделяемая часть является отходом (деталь типа сетки).

Технологически операция вырубки и пробивки идентичны (рис.11.8). При движении вниз пуансон (1) острыми краями рабочего контура срезает часть заготовки. Матрица (4) выполнена с обратным конусом, чтобы вырубленная часть не застревала в ней. Поэтому заготовка (2) поднимается вместе с пуансоном при его обратном ходе и снимается с него съемником (3).

Формоизменяющие операции: гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, рельефная формовка. Рассмотрим некоторые.

Гибка — придание заготовке криволинейной формы или изменение ее кривизны. При гибке пуансон (1) прижимает заготовку к матрице (2) (рис.11.9а).

Вытяжка — образование полого изделия из плоской или полой заготовки (рис. 11.9б). Вырубленную заготовку диаметром D₃ и толщиной S укладывают на плоскость матрицы (3). Под действием пуансона (1) металл заготовки растягивается и смещается в отверстие матрицы, образуя стенки вытянутой детали диаметром d.

11.4.2. Объемная штамповка

Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных методов получения качественных заготовок. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности заготовок. Холодная штамповка – это малоотходная технология (коэффициент использования металла достигает 95% вместо 30…40% при обработке резанием). Производительность холодной штамповки в 2…3 раза выше, чем горячей, и в 10…15 раз выше по сравнению с обработкой резанием. Холодной объемной штамповкой получают готовые детали или близкие к ним заготовки, требующие минимальной обработки резанием. При холодном деформировании образуется благоприятно ориентированная структура металла, а также происходит упрочнение за счет наклепа.

Холодной объемной штамповкой получают детали из разных материалов сталей, сплавов цветных металлов. Детали могут иметь сложную форму – это симметричные и асимметричные, со шлицами, канавками, ступенчатые и т.п.

Вместе с тем, ограничением этой технологии является высокое сопротивление деформированию сплавов в холодном состоянии (высокий предел текучести) и пониженная пластичность. Поэтому для холодной объемной штамповкой можно обрабатывать только сплавы, обладающие в холодном состоянии необходимой пластичностью. Кроме того, возникающий при холодном деформировании наклеп металла ограничивает деформацию с большими степенями. Это вызывает необходимость изготовления детали за несколько переходов (с постепенным приближением к окончательной форме и размерам) с промежуточным рекристаллизационным отжигом для восстановления пластических свойств металла.

Объемную штамповку выполняют на прессах или специальных холодноштамповочных автоматах. Основными операциями холодной штамповки являются выдавливание, объемная формовка и высадка.

Рассмотрим для примера операцию холодной высадки. Высадка — это деформирование заготовки ударным воздействием. Холодная высадка – это технология массового производства. Высадку выполняют на холодновысадочных автоматах различных конструкций. Производительность автоматов достигает 400 и более деталей в минуту. Заготовкой обычно служит холоднотянутая проволока или пруток диаметром 0,5…50 мм из черных и цветных металлов. Типичные операции холодной высадки - образование местных утолщений требуемой формы - типичная продукция – крепеж (болты, винты, заклепки), а также деталей с внутренним отверстием, получаемых из прутка (гайки). На рис. 11.10. показана операция холодной высадки при производстве заклепок – их производят на одноударных холодновысадочных автоматах.