Холодная объемная штамповка

В современной металлообрабатывающей промышленности доля небольших изделий с точными размерами все возрастает. Важной операцией при производстве таких деталей является холодная объемная штамповка. Она имеет значительные достоинства по сравнению со многим другими способами обработки металлов. Полученные изделия обладают повышенными механическими свойствами при точных размерах и гладкой качественной поверхностью.

Холодная объемная штамповкаИнструментом для выполнения холодной объемной штамповки выступают штампы
 

Во время появления холодной объемной штамповки этот метод обработки металла использовался для изготовления небольших деталей. Так, в 1939 году средняя масса штамповки составляла 0,27 кг. В настоящий момент этим методом производят детали массой 3 - 4 кг. Возросли и размеры изделий. Диаметр современной заготовки может доходить до 130-140 мм, а длина до 1220 – 1250 мм.

Заготовкой для холодной объемной штамповки выступает цельный и трубчатый прокат. Обработка выполняется последовательно, многие детали получаются за 3-6 операций. Между операциями производится термообработка заготовок и нанесение смазки.

Выполнение холодной объемной штамповки

Данный вид обработки металла схож с листовой штамповкой. В обоих случаях работы выполняются на прессах, а заготовки не требуют подогрева. Однако между ними существуют существенные различия, в первую очередь по конструкции инструментов.

Для выполнения холодной объемной штамповки используются гидравлические и кривошипно-шатунные пресса. Сейчас гидравлические машины постепенно вытесняют оборудование другого типа. Они удовлетворяют всем основным требованиям к кузнечнопрессовым машинам, используемым для штамповки – высокая мощность, надежность и точность. Единственным недостатком гидравлических устройств является низкая скорость работы.

Инструментом для выполнения холодной объемной штамповки выступают штампы. Они состоят из двух основных элементов – верхней и нижней плит. Они являются достаточно массивными и имеют значительную толщину. Верхняя плита закрепляется на подвижной части пресса, а нижняя – на неподвижном столе. Для крепления в конструкции пресса предусмотрены пазы.

В большинстве случае на нижней плите размещается матрица, внутри которой размещается заготовка. Форма матрицы может быть весьма сложной. Для деталей с различными выступами и отростками используются зажимные и раздвижные матрицы, состоящие из нескольких элементов.

В верхней плите располагается пуансон. При движении ползуна пресса он заходит в матрицу и осуществляет деформацию заготовки. За счет усилия пресса заготовка изменяет свою форму, заполняя пространство в матрице. Пуансон может быть цельным или трубчатым. Для штамповки трубчатым пуансоном штампы снабжаются оправкой, которая исключает деформацию заготовки вовнутрь.

Высокой производительностью обладает штамповка в многопозиционных штампах. Эти устройства имеют сложное строение, которое позволяет выполнять штамповку нескольких деталей за один ход пресса. Однако при штамповке таким способом сложность изделий имеет жесткие ограничения.

Особенности холодной объемной штамповки

Главным отличием холодной объемной штамповки от листовой штамповки является высокая нагрузка на инструмент. Используется закрытая схема деформации, то есть вытекание металла ограничено полостью. В других процессах обработки металлов давлением, таких, как ковка, металлу дается большая свобода. Его движение ограниченно только лишь с двух или трех сторон. С другой стороны, за счет закрытой схемы точность штамповки достаточно высока.

Высокие нагрузки приводят к нескольким характерным чертам холодной объемной штамповки. Для создания штампов используются высокопрочные стали. Наибольшую прочность имеют матрицы и пуансоны. Они обязательно подвергаются закаливанию. Плиты обычно выполняют из незакаленной стали, поэтому между матрицей и пуансоном и плитами размещают закаленные подкладки, чтобы избежать смятия поверхности плит.

Для заготовок, обрабатываемых методом холодной объемной штамповки, не используют материалов с высокой прочностью. Наиболее прочной сталью, штампуемой в холодном состоянии, является Сталь 15. Стали с большим содержанием углерода невозможно штамповать нахолодно, поскольку нагрузки на инструмент будут крайне высоки, и его срок службы будет недостаточным для окупаемости затрат на производство штампа. Также для заготовок из стали ограниченно получение сложных изделий. При наличии выступов или пазов, изготовление которых затруднительно методами холодной объемной штамповки, их закрывают напуском, то есть штамповкой получают только контуры изделия, а конечную форму придают механической обработкой.

Холодная объемная штамповка хорошо показывает себя при изготовлении изделий из цветных металлов, обладающих меньшей прочностью по сравнению со сталью. Наиболее распространена штамповка из алюминия, меди и бронзы, меньше из титана, свинца и цинка. Эти металлы обладают высокой пластичностью при комнатной температуре, и их обработка более проста по сравнению со сталью. Ряд методов холодной объемной штамповки позволяет получить конечную деталь, которая не нуждается в дополнительной обработке на токарных или фрезерных станках.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.