Штамповка эластичными средами. Штамповка резиной. Штамповка полиуретаном.
Листовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.

Схемы импульсной и магнитно-импульсной листовой штамповки

а- электрогидравлическая, штамповка взрывом; б – электромагнитная штамповка

Штамповка взрывом осуществляется в бассейнах, наполненных водой (рис., позиция а). Заготовку 3, зажатую между матрицей 5 и прижимом 4 опускают в бассейн с водой 2. Полость матрицы под заготовкой вакуумируется при помощи вакуумной линии 6. Заряд с детонатором 1 подвешивают в воде над заготовкой. Взрыв образует волну высокого давления, которая, достигая заготовки, вызывает ее разгон. Процесс штамповки длится тысячные доли секунды, а скорости перемещения заготовки соизмеримы со скоростями распространения пластических деформаций в металле. При штамповке взрывом не требуется дорогостоящего прессового оборудования, конструкция штампа крайне проста.

Недостатком взрывной штамповки считается низкий КПД процесса, обусловленный тем, что ударная волна распространяется во все стороны и использование энергии отраженной волны сопряжено с определенными техническими трудностями. Увеличить эффективность процесса стараются применением отражателей и изменением технологии передачи энергии (штамповка метанием передающей среды).

Электрогидравлическая штамповка (рис., позиция а) также осуществляется в бассейне с водой. Ударная волна, разгоняющая заготовку, возникает при кратковременном электрическом разряде в жидкости. Мощный искровой разряд подобен взрыву. В результате разряда в жидкости возникает ударная волна, которая, дойдя до заготовки, оказывает на нее сильное воздействие и деформирует ее по матрице.

В сравнении с технологией взрывной штамповки, электрогидравлическая штамповка более безопасна, дешева, доступна по использованию оборудования и рабочей среды (вода), позволяет многократно воздействовать на заготовку в течение одного технологического цикла.

Разделительные операции листовой штамповки. Отрезка. Вырубка. Пробивка. Высечка.
Формообразующие операции листовой штамповки. Гибка. Вытяжка. Отбортовка. Обжим. Раздача. Рельефная формовка.

При электромагнитной штамповке (рис., позиция б) электрическая энергия преобразуется в механическую за счет импульсного разряда батареи конденсаторов через соленоид 7, вокруг которого при этом возникает мгновенное магнитное поле высокой мощности, наводящее вихревые токи в трубчатой токопроводящей заготовке 3. Взаимодействие магнитных полей вихревых токов I_в с магнитным полем индуктора создает механические силы q, деформирующие заготовку. Для электромагнитной штамповки трубчатых и плоских заготовок созданы установки, на которых можно проводить обжим, раздачу, формовку иоперации получения неразъемных соединения деталей.

Магнитно-импульсная штамповка очень экономична по используемому оборудованию, эффективна, а сам процесс поддается автоматизации и механизации. При этом способе штамповки возможно совмещение деформации с нагревом, отсутствует передаточная среда, а также достаточно просто соединять металлы с другими материалами, образуя композиты или биметаллы.

Холодная штамповка
Листовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.

При изготовлении небольших по глубине изделий пуансон заменяет резиновая подушка (рис., позиция а). С помощью резины можно осуществлять все операции: вырубку, гибку, вытяжку, формовку. Матрица 3 крепится к столу, а резиновая подушка, помещенная в стальную обойму 1, крепится к ходовой части пресса (толщина заготовки 2 – до 1,5 мм).

Схемы листовой штамповки эластичными средами

а – резиновой подушкой; б – резиновым пуансоном; в – жидкостью

Резиновые пуансоны цилиндрической формы применяются при вытяжке изделий сложной формы, при необходимости увеличения диаметральных размеров средней части цилиндрических полуфабрикатов (рис., позиция б).

При гидравлической вытяжке (рис., позиция в) полые детали цилиндрической, конической, сферической или другой формы получают надавливанием на заготовку жидкостью или жидкостью, заключенной в эластичную оболочку.

Штамповка эластичными средами имеет ряд преимуществ, так как в её структуре предусматривается использование универсальной технологической оснастки. Именно значительное конструктивное упрощение, снижение металлоёмкости и стоимости технологической оснастки является основным достоинством этого метода штамповки.

Кузнечно-прессовое оборудование

Штамповка эластичными средами характеризуется:

• исключительно высокой производительностью;
• сжатыми сроками подготовки производства;
• рациональным использованием основных материалов;
• достижением наилучших механических свойств изготовляемых деталей;
• неограниченными возможностями в части механизации и автоматизации производства;
• минимальными затратами на штамповый инструмент.

Листовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.
Разделительные операции листовой штамповки. Отрезка. Вырубка. Пробивка. Высечка.

Схемы формообразующих операций

а – гибка; б,в – вытяжка; г – отбортовка; д – обжим; е – рельефная формовка

Гибка – образование угла между частями заготовки или придание заготовке криволинейной формы. При гибке пластически деформируется (см. Пластическая деформация) только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном 1 (рис., позиция а): наружные слои заготовки растягиваются, а внутренние – сжимаются. Деформация растяжения наружных слоев и сжатия внутренних увеличивается с уменьшением радиуса скругления рабочего торца пуансона, при этом возрастает вероятность образования трещин. Поэтому минимальный радиус пуансона ограничивается величиной в пределах 0.1…2,0 от толщины заготовки, в зависимости от механических свойств материала.

При снятии нагрузки растянутые слои заготовки упруго сжимаются, а сжатые – растягиваются, что приводит к изменению угла гибки α, т.е. к пружинению детали. Это следует учитывать или уменьшением угла инструмента на величину пружинения, или применением в конце рабочего хода дополнительного усилия.

Гибку производят в штампах, а также вращающимися фигурными роликами, играющими роль матрицы, на профилегибочных станах.

Холодная обработка металлов давлением

Вытяжка – образование полого изделия из плоской или полой заготовки (рис., позиция б). Вырубленную заготовку диаметром D_з и толщиной S укладывают на плоскость матрицы 3. Пуансон 1 надавливает на заготовку и она, смещаясь в отверстие матрицы, образует стенки вытянутой детали диаметром d.

Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки k_в = D_з / d, который в зависимости от механических характеристик металла и условий вытяжки не должен превышать 2,1.

При D_з – d > (18..20)S, возможны потеря устойчивости фланца и образование складок при вытяжке. Их предотвращают прижимом 2 фланца заготовки к матрице с определенным усилием P_пр.

Высокие детали малого диаметра получают за несколько операций вытяжки с постепенным уменьшением диаметра D полуфабриката и увеличением его высоты (рис., позиция в). При последующих переходах для предотвращения разрушения металла принимают:

Промежуточный рекристаллизационный отжиг для устранения наклепа позволяет увеличить k_в до 1,4…1,6.

Опасность разрушения заготовок устраняют применением смазочных материалов для уменьшения сил трения между поверхностями заготовок и инструмента.

При вытяжке зазор между матрицей и пуансоном составляет (1..1.3)S.

Отбортовка – получение борта диаметром d_б путем вдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием d_о в матрицу (рис., позиция г). Формоизменение оценивают коэффициентом отбортовки:

который зависит от механических характеристик металла заготовки и ее относительной толщины S / d_o. Большее увеличение диаметра можно получить, если заготовку отжечь перед отбортовкой или изготовить отверстие резанием, создающим меньшее упрочнение (см. Наклеп. Наклеп металла. Сущность явления наклепа.) у края отверстия.

Отбортовку применяют для изготовления кольцевых деталей с фланцами и для образования уступов в деталях для нарезания резьбы, сварки, а также для увеличения жесткости конструкции при малой массе.

Листовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.
Разделительные операции листовой штамповки. Отрезка. Вырубка. Пробивка. Высечка.

Обжим – уменьшение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки. Производится заталкиванием заготовки в сужающуюся полость матрицы (рис., позиция д). За один переход можно получить d = (0.7..0.8)D_з. Для большего формоизменения выполняют несколько последовательных операций обжима.

Раздача – увеличение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки коническим пуансоном; это операция противоположная обжиму.

Рельефная формовка – местное деформирование заготовки с целью образования рельефа в результате уменьшения толщины заготовки (рис., позиция е). Формовкой получают конструкционные выступы и впадины, ребра жесткости, лабиринтные уплотнения.

Холодная штамповка
Листовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.
Формообразующие операции листовой штамповки. Гибка. Вытяжка. Отбортовка. Обжим. Раздача. Рельефная формовка.

Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах – ножницах или в штампах. Обычно ее применяют как заготовительную операцию для разделения листов на полосы и заготовки нужных размеров.

Рисунок 1 – Основные типы ножниц

а – гильотинные; б – дисковые

Ножницы с поступательным движением режущих кромок ножа могут быть с параллельными ножами, для резки узких полос, с одним наклонным ножом – гильотинные (рис. 1, позиция а). Режущие кромки в гильотинных ножницах наклонены друг к другу под углом 1…5^o для уменьшения усилия резания. Лист подают до упора, определяющего ширину отрезаемой полосы В. Длина отрезаемой полосы L не должна превышать длины ножей.

Ножницы с вращательным движением режущих кромок – дисковые (рис. 1, позиция б). Длина отрезаемой заготовки не ограничена инструментом. Вращение дисковых ножей обеспечивает не только разделение, но и подачу заготовки под действием сил трения. Режущие кромки ножей заходят одна за другую, это обеспечивает прямолинейность линии отрезки. Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть в 30…70 раз больше толщины заготовки, увеличиваясь с уменьшением коэффициента трения.

Холодная обработка металлов давлением

Вырубка и пробивка – отделение металла по замкнутому контуру в штампе. При вырубке и пробивке характер деформирования заготовки одинаков. Эти операции отличаются только назначением. Вырубкой оформляют наружный контур детали, а пробивкой – внутренний контур (изготовление отверстий).

Основным технологическим параметром операций является радиальный зазор между пуансоном и матрицей Z. Зазор Z назначают в зависимости от толщины (s) и механических свойств заготовки, он приближенно составляет (0.05..0.1)s. При вырубке размеры отверстия матрицы равны размерам изделия, а размеры пуансона на 2Z меньше их. При пробивке размер пуансона равен размерам отверстия, а размеры матрицы на 2Z больше их.

Рисунок 2 – Схемы процессов вырубки и пробивки

а – вырубка; б – пробивка

1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – изделие; 4 – отход

Уменьшение усилия резания достигается выполнением скоса на матрице при вырубке, на пуансоне – при пробивке.

При штамповке мало- и среднегабаритных деталей из одной листовой заготовки вырубают несколько плоских заготовок для штамповки. Между смежными контурами вырубаемых заготовок оставляют перемычки шириной, примерно равной толщине заготовки. В отдельных случаях смежные заготовки вырубают без перемычек (экономия металла при ухудшении качества среза и снижении стойкости инструмента).

Расположение контуров смежных вырубаемых заготовок на листовом материале называется раскроем. Часть заготовки, оставшаяся после вырубки – высечкой. Высечка составляет основной отход при листовой штамповке. Тип раскроя следует выбирать из условия уменьшения отхода металла в высечку.

Рисунок 3 – Раскрой металла

а – с перемычками; б – без перемычек

Холодная штамповка
Листовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.
Формообразующие операции листовой штамповки. Гибка. Вытяжка. Отбортовка. Обжим. Раздача. Рельефная формовка.

Экономия металла может быть получена: уменьшением расхода металла на перемычки, применением безотходного и малоотходного раскроя, повышением точности расчета размеров заготовки и уменьшением припусков на обрезку.

Холодная штамповка
Холодное выдавливание. Штамповка выдавливанием.

Она производится в открытых штампах, где излишки металла вытекают в специальную полость для образования облоя, и в закрытых штампах, где облой не образуется. Формовку в закрытых штампах применяют реже из-за больших сложности и стоимости получения заготовок точного объема, необходимости использования более мощного оборудования и меньшей стойкости штампов. В закрытых штампах получают в основном детали из цветных металлов.

Схемы объемной формовки

а – открытый штамп; б – закрытый штамп

Объемной формовкой изготавливают пространственные детали сложных форм, сплошные и с отверстиями. Холодная объемная формовка требует значительных удельных усилий вследствие высокого сопротивления металла деформированию в условиях холодной деформации и упрочнения металла в процессе деформации. Упрочнение (см. Наклеп. Наклеп металла. Сущность явления наклепа.) сопровождается снижением пластичности металла. Для облегчения процесса деформирования оформление детали расчленяется на переходы, между которыми заготовку подвергают рекристаллизационному отжигу. Каждый переход осуществляют в специальном штампе, а между переходами обрезают облой для уменьшения усилия деформирования и повышения точности размеров деталей.

Заготовкой служит полоса или пруток, причем процесс штамповки может осуществляться непосредственно в полосе или прутке или из штучных заготовок.

Кузнечно-прессовое оборудование

В качестве оборудования используют прессы, однопозиционные и многопозиционные автоматы.

Холодная обработка металлов давлением

В зависимости от направления течения металла различают:

• прямое выдавливание – применяется для получения сплошных удлиненных поковок;
• обратное выдавливание – применяется для получения пустотелых поковок;
• боковое выдавливание – применяется для получения поковок с отростками;
• комбинированное выдавливание.

При прямом выдавливании металл течет из матрицы 2 в направлении, совпадающем с направлением движения пуансона 1 (рис. позиции а,б). Этим способом можно получить детали типа стержня с утолщением, трубки с фланцем, стакана с фланцем.

При обратном выдавливании металл течет в направлении, противоположном направлению движения пуансона, в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей для получения полых деталей с дном (рис. позиция в) или в полый пуансон для получения деталей типа стержня с фланцем (рис. позиция г).

При боковом выдавливании металл течет в боковые отверстия матрицы под углом к направлению движения пуансона (рис. позиция ж). Таким образом, можно получить детали типа тройников, крестовин и т.п. Для обеспечения удаления заготовок из штампа матрицу выполняют состоящей из двух половинок с плоскостью разъема, проходящей через осевые линии исходной заготовки и получаемого отростка.

Горизонтально-ковочная машина. ГКМ.

При комбинированном выдавливании металл течет по нескольким направлениям (рис. позиции д,е). Возможны сочетания различных схем.

Выдавливание можно осуществлять и в горячем состоянии.

Схемы выдавливания

а,б – прямого; в, г – обратного; д, е – комбинированного; ж – бокового

Заготовки для выдавливания отрезают от прутков или вырубают из листа. Размер заготовок рассчитывают с учетом потерь на последующую обработку. Форма заготовки и ее размеры для полых деталей без фланца соответствуют наружным размерам детали; для деталей с фланцем – диаметру фланца; для деталей стержневого типа – размерам головки.

Волочение – деформирование металла протягиванием катаных или прессованных заготовок через отверстие с целью уменьшения их поперечного сечения или получения более точных размеров и гладкой поверхности. Усилие Р прикладывается к заострённому концу заготовки, который свободно проходит через инструмент – волоку и захватывается специальным захватом. Может быть холодное и теплое.

Схема волочения

1 – волока; 2 – заготовка; 3 – заострённый конец заготовки; 4 – захват

В результате волочения заготовка приобретает форму и размеры отверстия волоки, её поперечные размеры уменьшаются, а длина увеличивается. Волочением можно получить проволоку диаметром менее 0,01 мм. Для уменьшения трения обрабатываемые заготовки покрывают густыми смазками.

Волочение труб

Волочение труб – завершающая, как правило, операция при производстве холоднодеформированных (тянутых) труб из сталей, цветных металлов и сплавов; отличается большим разнообразием технологических схем:

• безоправочное волочение (осадка);
• волочение на короткой закрепленной оправке;
• волочение на самоустанавливающейся (плавающей) оправке;
• волочение на длинной подвижной оправке;
• волочение на деформирующемся сердечнике;
• профилировочное волочение;
• волочение с раздачей трубной заготовки;
• волочение в режиме гидродинамического трения.

Схемы волочения труб

1 – без оправки; 2 – на короткой закрепленной оправке; 3 – на длинной движущейся оправке

Безоправочное волочение – волочение труб из сталей, цветных металлов и сплавов, при котором внутренняя поверхность заготовки при протягивании не контактирует с технологическим инструментом. Безоправочное волочение обычно осуществляют в две волоки, 1-я из которых служит для центровки трубы, а во 2-й осуществляется основное обжатие трубы по диаметру. Безоправочное волочение применяют чаще для промежуточных проходов с целью уменьшения диаметра протягиваемых труб. В ряде случаев (трубки малого диаметра) его используют и как отделочную операцию. Недостатки безоправочного волочения – низкое качество внутренней поверхности труб и большая разнотолщинность стенки трубы после волочения.

Волочение на короткой закрепленной оправке – один из наиболее распространенных методов волочения труб с середины XIX в. Закрепленная короткая оправка чаще всего цилиндрическая, иногда ей придают цилиндроконическую форму, что улучшает ее центровку в очаге деформации. Закрепленные оправки выполняются полыми для труб большого диаметра и сплошными для тонкостенных труб меньшего диаметра.

Волочение на самоустанавливающейся оправке – волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки незакрепленной самоустанавливающейся оправкой, удерживающей в очаге деформации уравновешиванием действующих на нее втягивающих и выталкивающих сил.

Волочение на длинной подвижной оправке – волочение труб с протягиванием заготовки через волоку с длинной подвижной недеформируемой оправкой, которую затем извлекают из трубы.

Волочение на деформирующемся сердечнике – волочение труб с протягиванием заготовки через волоку на длинной подвижной оправке, деформируемой с заготовкой.

Профилировочное волочение – волочение труб некруглой (фасонной) формы с использованием двух технологических схем. По 1-й готовую трубу получают из заготовки круглого сечения безоправочным волочением в волоке с каналом фасонного сечения. По 2-й волочат на оправках фасонную заготовку, сечение которой подобно сечению готовой трубы. Волочение фасонных труб из фасонной заготовки позволяет снизить трудоемкость процесса, повысить точность размеров и качество внутренней поверхности труб.

Горячая высадка

Схема холодной высадки

1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – заготовка

Холодная высадка – основная операция получения деталей типа болтов, винтов, заклёпок. Для изготовления подобных деталей применяются холодновысадочные автоматы, на которых, кроме высадки, производятся и другие операции (отрезка, прошивка, накатка резьбы и т.п.), что позволяет получать детали, не требующие обработки резанием, с производительностью до нескольких сотен в мин. В автомобильной и тракторной промышленности почти все крепежные детали изготовляют холодной высадкой. Этим способом изготовляют и более сложные детали (например, шаровые и ступенчатые пальцы, ролики и шарики подшипников и др.).

Холодной высадке подвергают калиброванные стальные прутки диаметром 0,6 до 38 мм, а также прутки из цветных сплавов (алюминиевых, медных и др.), круглых шестигранных и других форм сечения. Стальные прутки должны предварительно отжигаться (см. Отжиг второго рода).

Холодная штамповка

Холодная высадка обеспечивает благоприятное расположение волокон макроструктуры, в результате чего повышаются прочность деталей и сопротивление истиранию. Увеличение диаметра заготовки при высадке ограничивается её продольной устойчивостью или вероятностью разрушения с образованием продольных трещин. Потери устойчивости (искривления оси) не происходит, если длина высаживаемой части меньше 2,5 диаметра заготовки. При необходимости высаживать более длинный участок заготовки высадку ведут в несколько переходов, последовательно увеличивая диаметр при соответствующем уменьшении длины высаживаемой части.

Последовательность переходов холодной высадки

а – за 3 перехода; б – за 5 переходов

Для уменьшения опасности разрушения заготовки применяют многопереходную высадку с промежуточным рекристаллизационным отжигом.

Листовая штамповка возникла много столетий назад как способ изготовления одинаковых по форме и размерам деталей домашней утвари, украшений, оружия. Техническое и производственное совершенствование листовой штамповки получила во 2-й половине 19 в. в связи с массовым производством деталей вооружения, посуды (керосиновых ламп) и других предметов. Совершенствование технологии листовой штамповки обеспечивало значительное увеличение производительности и улучшение эксплуатационных показателей деталей. В начале 20 в. листовая штамповка сыграла исключительную роль в автомобилестроении (особенно и изготовлении кузовов); в 30-е гг. – в авиа- и судостроении и производстве бытовых машин; в 50-е гг. – в ракетостроении.

Горячая штамповка
Холодная штамповка

Детали, полученные листовой штамповкой, обладают высокой прочностью при относительно небольшой массе и отличаются рациональностью форм. Благодаря использованию пластических материалов листовая штамповка позволяет получать и сложные по форме тонкостенные детали, и массивные прочные детали, которые не могут быть получены иным способом (например, листовой штамповкой можно изготовить стрелку ручных часов и пятиметровый лонжерон грузового автомобиля). Листовая штамповка деталей в сочетании со сваркой позволяет производить неразъемные узлы практически неограниченных размеров (в вагоностроении, судостроении).

В качестве заготовок используют ленту, полосу, лист. Штампуют обычно холодные заготовки. При малой пластичности материала или при недостаточной мощности оборудования штампуют горячие заготовки. Основные операции листовой штамповки – разделительные и формоизменяющие.

• В результате разделительных операций деформируемая часть заготовки разделяется при сдвиге материала по заданному контуру. К ним относятся отрезка, разрезка, вырубка, пробивка, проколка, обрезка, надрезка и зачистка.
• В формоизменяющих операциях деформированная часть заготовки изменяет свои формы и размеры, материал перемещается без разрушения. К ним относятся гибка, скручивание, навивка, раздача, обжим, отбортовка, вытяжка, рельефная формовка и др.

Листовую штамповку осуществляют в штампах, состоящих, как правило, из неподвижной и подвижной половин, несущих рабочие части (матрицу и пуансон), при сближении которых помещенная между ними заготовка деформируется (рис.). Половины штампов закреплены в прессе. Неподвижная половина – на столе, подвижная – в ползуне (исполнительном механизме). Рабочие части штампов изготовляют из инструментальных сталей; при мелкосерийной штамповке деталей из алюминия и других мягких материалов применяют различные заменители (пластмассы, прессованную древесину и др.).

Вырубной штамп. Схема установки заготовки.

1 – штамп; 2 – матрица; 3 – пуансон; 4 – пуансонодержатель; 5 – верхняя плита; 6 – заготовка; 7 – вырубленная деталь

Для удешевления производства при малом объёме листовой штамповки деталей (особенно крупногабаритных) матрицу изготовляют из чугуна, стали или бетона, а пуансон заменяют водой или др. жидкостью, находящейся в контейнере, расположенном на матрице над заготовкой. В результате взрыва порохового заряда в воде создаётся давление на листовую заготовку и происходит её деформация по форме матрицы. Этот метод назван взрывным штампованием (см. Штамповка взрывом). Используют также электрический разряд, действие которого на воду передаётся заготовке, – метод электролитической штамповки. Заготовки можно штамповать в штампе, который имеет одну рабочую часть (матрицу или пуансон). В этом случае для создания давления на заготовку используют разряд высоковольтных конденсаторов, в результате которого создаётся мощное быстроменяющееся магнитное поле, – метод электромагнитной штамповки.

Кузнечно-прессовое оборудование

Точность деталей, полученных листовой штамповкой (по большинству операций), оценивается 3-4-м классом, отдельные операции – зачистка, специальные приёмы вырубки и пробивки, вытяжка с утонением, калибровка обеспечивают 2-й класс. При холодной листовой штамповке качество поверхности листовых заготовок в большинстве случаев сохраняется, поэтому при штамповке из холоднокатаных материалов чистота поверхностей деталей – 6-8-го класса. Удельная прочность, характерная для заготовок из проката, после листовой штамповки не понижается, а, напротив, в результате некоторых формоизменяющих операций вследствие сопутствующего им упрочнения (см. Наклеп. Наклеп металла. Сущность явления наклепа.) материала повышается.

Стоимость деталей в основном слагается из стоимости материала и издержек на их изготовление. При листовой штамповке стоимость металлов в среднем составляет 80-85%, а издержки на изготовление – 15-20%. Разнообразие методов штамповки, применение различных по конструкции штампов (специальных и универсальных) и использование соответствующих материалов для их изготовления обеспечивают рентабельное производство одних и тех же деталей листовой штамповкой при любом объёме выпуска. Листовая штамповка – высокопроизводительный процесс, например на прессах с усилием 1 Мн (100 тс) при работе с ручной подачей заготовок из ленты часовая производительность составляет 600-800 деталей, а с валковой подачей – 3000-4000 и более.

Горячая штамповка
Холодная штамповка

Таким образом, листовая штамповка обеспечивает сведение сложных процессов производства к более простым, стабильную точность штампуемых деталей, изготовление деталей небольшим числом операций и переходов, низкие издержки производства, сохранение и в отд. случаях увеличение удельной прочности материала заготовки, низкую стоимость инструмента-штампа. Методами листовой штамповки получают детали и готовые изделия для многих отраслей народного хозяйства: приборостроения и судостроения, автомобильной и авиационной промышленности, часового производства и т. д.

Для дальнейшего совершенствования листовой штамповки необходимы: более полная механизация и автоматизация мелкосерийного производства, применение автоматических линий прессов в массовом производстве, повышение стойкости и быстросменности штампов, повышение эффективности использования прессового оборудования, увеличение скорости деформирования в формообразующих операциях, снижение расхода металла.

Упрочнение – увеличением прочности металла и уменьшением его пластичности, затрудняющим деформирование в последующих операциях. Для устранения вредного влияния упрочнения применяют межоперационную термообработку (рекристаллизационный отжиг). Холодная штамповка позволяет получать детали высокой точности, с поверхностью хорошего качества, почти не требующие в процессе изготовления обработки резанием. Отсутствие нагрева при холодной штамповке создаёт благоприятные предпосылки для механизации и автоматизации технологического процесса, что повышает производительность и улучшает условия труда.

Горячая штамповка
Кузнечно-прессовое оборудование

При холодной штамповке листового металла (см. также Листовая штамповка) в разделительных операциях разрушение происходит при меньшем внедрении режущих кромок инструмента в заготовку, чем при горячей штамповке листового металла, а сопротивление срезу составляет примерно 0,8 предела прочности. В формоизменяющих операциях холодной штамповки листового металла на допустимую степень деформации существенное влияние оказывает упрочнение. Увеличение допустимой степени деформации в операциях холодной штамповки достигается созданием оптимальных условий деформирования (схема силового воздействия, конструкция штампа, рациональная конфигурация рабочего инструмента, скорость деформирования, смазка и т.п.). При листовой холодной штамповке заготовка получает разные деформации в различных участках и соответственно различное упрочнение. Сочетание рационального распределения деформаций, зависящего от размеров и формы заготовки, а также типа применяемых операций и условий их осуществления, с термическими операциями (как для всей заготовки, так и для отдельных её частей) позволяет получать наилучшие эксплуатационные свойства деталей (жёсткость, прочность, износостойкость и т.п.) при наименьшей массе деталей (облегчённые конструкции).

Холодная штамповка сортового металла разделяется на штамповку в открытых штампах, холодное выдавливание, холодную высадку. Объёмная холодная штамповка осуществляется в штампах, аналогичных штампам объёмной горячей штамповки, обеспечивающих последовательное приближение формы заготовки к форме детали. Вследствие упрочнения процесс холодной штамповки обычно расчленяется на большее число операций и переходов, чем при горячей штамповке, а для увеличения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию используют межоперационные отжиги. При холодной объёмной штамповке в открытых штампах применяют промежуточную обрезку заусенца, что позволяет уменьшить усилие деформирования и повысить точность размеров штампуемых изделий. Удельные усилия деформирования при холодной объёмной штамповке достигают 3000 Мн/м², что вынуждает использовать этот процесс только для изготовления деталей небольших размеров. Для уменьшения удельных усилий штамповки применяют смазку, противостоящую выдавливанию с контактных поверхностей при высоких удельных усилиях (например, минеральные масла с наполнителями в виде графита, талька, дисульфида молибдена и т.п.).

Холодное выдавливание осуществляется по схемам деформирования, сходным с прессованием металлов. Используют прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливания, различающиеся направлением течения металла по сравнению с направлением смещения пуансона относительно матрицы. При комбинированном выдавливании в рабочем инструменте имеется несколько каналов, по которым металл вытекает из полости матрицы, причём могут одновременно иметь место элементы прямого, обратного или бокового выдавливания. Холодным выдавливанием получают сплошные и полые детали довольно сложной конфигурации. Схема всестороннего сжатия, при которой происходит холодное выдавливание, обеспечивает увеличение пластичности металла и позволяет получать без разрушения большое формоизменение заготовки. Упрочнение металла (см. Наклеп. Наклеп металла. Сущность явления наклепа.), возникающее при холодном выдавливании, ограничивает допустимое формоизменение и вынуждает в ряде случаев использовать межоперационные отжиги; кроме того, из-за больших удельных усилий деформирования допустимое формоизменение обычно ограничивается и прочностью инструмента.

Горячая штамповка
Кузнечно-прессовое оборудование

Для уменьшения удельных усилий деформирования подбирают рациональные форму и размеры инструмента, применяют различные смазки. Повышенная прочность инструмента достигается использованием высокопрочных инструментальных сталей, рациональной термообработкой пуансонов и матриц, бандажированием матриц и т.п. Из пластичных металлов и сплавов холодной штамповкой можно получать полые детали с толщиной стенки в десятые и даже сотые доли мм.

Наряду с традиционными методами холодной штамповки всё более широкое применение получают беспрессовые виды штамповки (взрывная, электрогидравлическая, электромагнитная и т.д.).