Штамповка металла в домашних условиях

Штамповка жидкого металла является одним из прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать плотные заготовки с уменьшенными пропусками на механическую обработку, с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Технологический процесс штамповки жидкого металла объединяет в себе процессы литья и горячей объемной штамповки.

Процесс заключается в том, что расплав, залитый в матрицу пресс-формы, уплотняют пуансоном, закрепленным на ползуне гидравлического пресса, до окончания затвердевания.

Сопряжение пуансона и матрицы образует закрытую фасонную полость. Наружные контуры заготовки получают разъемной формой, если деталь имеет наружные выступы, или неразъемной формой – при отсутствии выступов. Внутренние полости образуются внедрением пуансона в жидкий металл.

После извлечения из пресс-формы заготовку подвергают различным видам обработки или используют без последующей обработки.

Под действием высокого давления и быстрого охлаждения газы, растворенные в расплаве, остаются в твердом растворе. Все усадочные пустоты заполняются незатвердевшим расплавом, в результате чего заготовки получаются плотными, с мелкокристаллическим строением, что позволяет изготавливать детали, работающие под гидравлическим давлением.

Этим способом можно получить сложные заготовки с различными фасонными приливами на наружной поверхности, значительно выходящими за пределы основных габаритных размеров детали. В заготовках могут быть получены отверстия, расположенные не только вдоль движения пуансона, но и в перпендикулярном направлении.

Возможно запрессовывать в заготовки металлическую и неметаллическую арматуру.

Процесс используется для получения фасонных заготовок из чистых металлов и сплавов на основе магния, алюминия, меди, цинка, а также из черных металлов.

Холодная штамповка

Холодная штамповка производится в штампах без нагрева заготовок и сопровождается деформационным упрочнением металла.

Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных методов получения высококачественных заготовок небольших и точных из стали и цветных металлов. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности при малых отходах металла и низкой трудоемкости и себестоимости изготовления изделий. Возможность осуществления холодной штамповки и качество заготовок определяются качеством исходного материала. Большое значение имеет подготовка поверхности заготовок: удаление окалины, загрязнений и поверхностных дефектов.

Процессы холодной штамповки часто выполняют за несколько технологических переходов, постепенно приближая форму и размеры заготовок к форме и размерам готовых изделий и осуществляя промежуточный отжиг для снятия наклепа и восстановления пластических свойств металла. В зависимости от характера деформирования и конструкции штампов холодную штамповку делят на объемную и листовую.

Объемная холодная штамповка

Холодную объемную штамповку выполняют на прессах или специальных холодноштамповочных автоматах. Основными ее разновидностями являются: высадка, выдавливание, объемная формовка, чеканка.

Высадка– образование на заготовке местных утолщений требуемой формы в результате осадки ее конца (рис. 15.1).

Штамповка металла в домашних условиях

Рис.15.1. Схема высадки

Заготовкой обычно служит холоднотянутый материал в виде проволоки или прутка из черных или цветных металлов. Высадкой изготавливают стандартные и специальные крепежные изделия, кулачки, валы-шестерни, детали электронной аппаратуры, электрические контакты и т.д.

Длина высаживаемой части Штамповка металла в домашних условияхрассчитывается с учетом объема требуемого утолщенияШтамповка металла в домашних условияхпо формуле:Штамповка металла в домашних условиях.

Расчет числа переходов производится в основном по соотношению длины высаживаемой части Штамповка металла в домашних условияхи диаметра заготовкиШтамповка металла в домашних условиях, которое характеризует устойчивость к продольному изгибу. ПриШтамповка металла в домашних условияхиспользуют один переход, приШтамповка металла в домашних условиях– два перехода, приШтамповка металла в домашних условиях– три перехода. При большом количестве переходов происходит упрочнение металла, поэтому требуется отжиг.

Последовательность переходов изготовления деталей показана на рис. 15.2.: за три перехода (рис. 15.2.а); за пять переходов (рис. 15.2.б).

Штамповка металла в домашних условиях

Рис.15.2. Последовательность переходов изготовления детали

Высадка осуществляется на прессах, горизонтально-ковочных машинах, автоматических линиях, оснащенных холодновысадочными пресс-автоматами.

Читайте также:  Как работать с электролобзиком для начинающих

Выдавливание– формообразование сплошных или полых изделий, благодаря пластическому течению металла из замкнутого объема через отверстия соответствующей формы.

Особенностью процесса является образование в очаге деформации схемы трехосного неравномерного сжатия, повышающего технологическую пластичность материала.

Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание (рис. 15.3).

При прямомвыдавливании металл течет из матрицы2в направлении, совпадающем с направлением движения пуансона1 (рис.15.3.а, 15.3.б). Этим способом можно получить детали типа стержня с утолщением, трубки с фланцем, стакана с фланцем.

При обратномвыдавливании металл течет в направлении, противоположном направлению движения пуансона, в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей для получения полых деталей с дном (рис. 15.3.в) или в полый пуансон для получения деталей типа стержня с фланцем (рис. 15.3.г).

При боковомвыдавливании металл течет в боковые отверстия матрицы под углом к направлению движения пуансона (рис.15.3.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.

При комбинированномвыдавливании металл течет по нескольким направлениям (рис.15.3.д, 15.3.е). Возможны сочетания различных схем.

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.

Выдавливание можно осуществлять и в горячем состоянии.

Штамповка металла в домашних условиях

Рис. 15.3. Схемы выдавливания:

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

Объемная формовка– формообразование изделий путем заполнения металлом полости штампа.

Схемы объемной формовки представлены на рис.15.4.

Штамповка металла в домашних условиях

Рис.15.4. Схемы объемной формовки: а – в открытых штампах; б – в закрытых штампах

Она производится в открытых штампах, где излишки металла вытекают в специальную полость для образования облоя (рис.15.4.а), и в закрытых штампах, где облой не образуется (рис.15.4.б). 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.

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 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.

В качестве оборудования используют прессы, однопозиционные и многопозиционные автоматы.

Чеканка – образование рельефных изображений на деформируемом материале.

Чеканка осуществляется в закрытых штампах на чеканочных фрикционных и гидравлических прессах.

При холодной штамповке коэффициент использования материала достигает 95 %. При холодном деформировании формируется благоприятная ориентированная волокнистая структура металла, что придает деталям высокую усталостную прочность при динамических нагрузках. Это позволяет получать конструкции с меньшими размерами и металлоемкостью, чем у конструкций, полученных обработкой резанием, не снижая при этом их надежность. Но для холодной объемной штамповки требуется дорогостоящий специальный инструмент, что делает целесообразным ее применение только в массовом и крупносерийном производствах.

Читайте также:  Плотность меди в метрах кубических

Листовая штамповка в наши дни активно используется для производства широкой номенклатуры изделий многими промышленными отраслями, имеющими отношение к процессу обработки металла.

1 Листовая штамповка – общие сведения об операции

Штамповка деталей из листового металла — под таким процессом понимают производство готовой продукции, разнообразных деталей и полуфабрикатов из металлов методом деформирования исходного сырья под давлением.

Подобную технологию знали еще наши далекие предки, которые посредством элементарного штампования изготавливали оружие, всевозможные украшения и предметы для домашнего обихода.

С 1850-х годов описываемый вид обработки начали модернизировать и технически совершенствовать, что позволило серийно производить штампованием разнообразные изделия массового спроса. Причем готовая штампованная продукция отличалась довольно-таки высоким качеством и превосходными эксплуатационными характеристиками.

Штамповка металла в домашних условиях

С приходом 20 столетия листовая штамповка изделий из металла вышла на совершенно новый производственный и технический уровень. Благодаря ей начала развиваться сфера производства автомобилей (из штампованного материала делали кузова транспортных средств и многие другие детали). В 1930-х годах штампование взяли на вооружение судо- и авиастроительные предприятия, а через пару десятков лет она стала незаменимой для нужд ракетостроения.

Конструкции из штампованного металла характеризуются рядом особых свойств, что, в принципе, и обусловило популярность рассматриваемой технологии. К ее достоинствам относят следующие возможности:

  • механизация и автоматизация производственных процессов, которые достигаются посредством внедрения мощных роторно-конвейерных линий оборудования;
  • изготовление любых по геометрическим параметрам и формам готовых к применению изделий и разнообразных полуфабрикатов;
  • производство высокоточных по размерам деталей, которые взаимозаменяют друг друга без необходимости их дополнительной обработке при помощи режущего инструмента и оборудования.

Штамповка металла в домашних условиях

Кроме того, горячая и холодная штамповка гарантирует получение сравнительно "скромных" по массе металлических изделий с рациональными формами и высокими прочностными параметрами. Операции листовой штамповки позволяют производить как массивные заготовки для судо-, машино- и автостроительных предприятий, так и тонкостенные, буквально филигранные детали (например, тонкие стрелки для часов).

Нельзя не отметить отдельно также высокую производительность операции листовой штамповки и возможность получения при ее использовании совместно со сварочными мероприятиями любых по размерам узлов неразъемного типа, без коих не могут обойтись такие производственные отрасли, как судо- и вагоностроение.

2 Технология и особенности листовой штамповки металла

Исходным сырьем для технологической операции выступают стальные полосы, тонкие ленты или листовой металл. По виду их обработки штамповка бывает двух видов: холодной; горячей. В большинстве случаев используется холодная штамповка. В тех случаях, когда мощность и производительность штамповочного оборудования является низкой, а также при небольшой пластичности заготовки рекомендована горячая штамповка. Обычно в горячем виде обрабатывают материал толщиной не более пяти миллиметров.

Технологический процесс штампования принято делить на такие операции: разделительные; формоизменяющие. Разделительные необходимы для разделения деформируемого участка изделия из металла по определенному контуру в процессе сдвига материала. К данным операциям относят:

  • Резку: отделение по прямой либо кривой линии части заготовки (процесс выполняется последовательно). Резка производится гильотинными, дисковыми, вибрационными и другими видами ножниц при необходимости раскроя на полосы требуемых размеров металлических листов, а также при изготовлении готовых к эксплуатации изделий.
  • Пробивку. Она используется тогда, когда в заготовке нужно получить разные по форме отверстия.
  • Вырубку. Эта операция позволяет создать деталь, имеющую контур замкнутого вида.

Штамповка металла в домашних условиях

А вот формоизменяющие операции осуществляются для модификации (без явления разрушения) геометрических размеров и конфигурации обрабатываемой детали. К ним причисляют:

  • Отбортовку: создание вокруг отверстий и по контуру (наружному) изделия бортиков заданных размеров. Отбортовка, как правило, производится на концах трубных конструкций, к которым впоследствии планируется прикреплять фланцы.
  • Вытяжку: получение пространственных полых изделий (полусферических, конических, цилиндрических, коробчатых и так далее) из исходных заготовок плоского вида.
  • Обжим: сужение при помощи конической матрицы торцов полых и объемных деталей из металла.
  • Гибку: придание изогнутой конфигурации плоским деталям.
  • Формовку: наружный контур заготовки остается неизменным, а вот локальная ее форма изменяется по заданным параметрам.
Читайте также:  Точечная сварка без трансформатора

Штамповка металла в домашних условиях

Холодная штамповка подразумевает применение медных и алюминиевых сплавов (а также чисто медных и алюминиевых листов), легированной и углеродистой стали. Нередко используются и материалы из группы неметаллов – пластмасса, кожа, плотный картон и другие.

Важным представляется то, что холодная обработка металла обеспечивает достаточно высокое качество поверхности полученных полуфабрикатов либо готовых деталей. Их чистота может в отдельных случаях достигать 8 класса. Хотя обычно таких требований к штампованному прокату потребители не предъявляют, их вполне устраивает чистота поверхностей на уровне 2–6 классов.

Заметим, что холодная штамповка листовых материалов увеличивает показатель удельной прочности готовых деталей, что отличает ее в лучшую сторону от стандартного металлического проката. Но при штамповании очень важно изучить и учесть все особенности материала, который используется для получения того или иного изделия. Для того чтобы холодная штамповка прошла качественно, необходимо принять во внимание следующие характеристики исходного сырья:

Штамповка металла в домашних условиях

  • магнитную и электрическую проводимость;
  • твердость, механическую прочность;
  • массу;
  • ударную вязкость;
  • теплостойкость и теплопроводность;
  • долговечность, возможность противостоять коррозии и эксплуатационному износу.

3 Оборудование и приспособления для выполнения операций

Листовая штамповка производится в специальных штампах, сделанных из инструментальных сталей. Они в большинстве случаев имеют подвижную и неподвижную части, в которых монтируется пуансон и матрица (рабочие компоненты штампа). При сближении указанных частей происходит деформирование листового материала. Используя специальный пресс, выполняют крепление неподвижной и подвижной части. Вторая фиксируется в исполнительном устройстве, а первая – на столе, коим располагает пресс.

Как было сказано, штампы (а точнее их рабочие элементы) делают из дорогостоящих инструментальных сплавов. Но в тех случаях, когда выполняется штамповка мягких металлов (например, меди или алюминия), на материале штампа можно сэкономить, используя древесину, спрессованную в плотные валки, или пластмассу.

Штамповка металла в домашних условиях

Также снизить расходы на штамповку крупных по размерам изделий, которые изготавливаются мелкими партиями, можно путем изготовления матрицы из бетона либо чугуна. При этом в качестве второй части штампа (пуансона) используют контейнер с водой. Его размещают над обрабатываемым изделием на матрице. Затем в воде путем подрыва заряда пороха (или воздействия электрическим разрядом) формируют требуемое давление, которое и деформирует лист металла по заданной матрицей форме.

Главное оборудование для штамповки – это пресс и ножницы. При помощи ножниц выполняют раскрой материала. Сейчас чаще всего используются вибрационные ножницы, характеризуемые легкостью эксплуатации и достаточной функциональностью. А вот пресс для штампования выбирают в зависимости от того, какие операции осуществляются. Как правило, используется кривошипный пресс, который бывает четырех-, двух- и однокривошипным. Работает он по достаточно простому принципу:

Штамповка металла в домашних условиях

  • двигатель, используя клиноременную передачу, передает через муфту на кривошипный вал необходимое движение;
  • регулируемый по длине шатун передает движение далее (на ползун кривошипного устройства);
  • на рабочий ход пресс запускается через муфту педалью.

Для обработки простых деталей применяются несложные по конструкции устройства. А вот для штамповки по-настоящему сложных изделий используют пресс особого типа, который снабжается несколькими ползунами.

Рекомендованные сообщения

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.