Объёмная штамповка металла

В технике под объемной штамповкой подразумевается такой технологический процесс, в результате которого происходит пространственное изменение различных объемных заготовок, имеющих простейшую геометрическую конфигурацию (цилиндрическую, призматическую и т.п.), для того, чтобы изготовить из них детали гораздо более сложной формы. По окончании штамповки изделие соответствует той форме, что имеет полость штампов – основных рабочих инструментов. С точки зрения физики штамповка металла представляет собой ни что иное, как происходящий в результате пластической деформации процесс перераспределения материала, из которого изготовлена исходная заготовка. Специалисты подразделяют объемную штамповку на горячую и холодную.

 

Холодная объемная штамповка

Главной отличительной характеристикой холодной объемной штамповки является то, что она производится без нагревания заготовки. В качестве исходного материала для нее используются штучные (мерные) заготовки, которые нарезаются из калиброванных прутков, или же отрезки проволоки, поставляемые на производства в бухтах (бунтах).

Холодная объемная штамповка используется в тех случаях, когда необходимо выпустить детали, имеющие стабильные и высокие механические характеристики, используемые в ответственных узлах и механизмах. В ходе этого технологического процесса в заготовках не происходит рекристаллизация металла, к тому же он существенно упрочняется. В отдельных случаях поковки, которые получаются в результате штампования, представляют собой готовые детали и не требуют последующей обработки.

Одним из существенных недостатков холодной объемной штамповки является то, что при осуществлении этого технологического процесса штампы быстро изнашиваются, поскольку они испытывают на себе значительные механические нагрузки.

Горячая объемная штамповка

При осуществлении горячей объемной штамповки заготовки разогреваются до температуры от +200 °С до +1300 °С (конкретная величина этого показателя зависит от условий обработки и состава сплава). Исходным материалом для горячей штамповки являются заготовки разрезанные на отдельные отрезки, которые по своему объему равны будущим готовым изделиям. По своей физической сущности процесс горячей объемной штамповки практически идентичен свободной ковке, однако наиболее существенное его отличие состоит в том, что производится он с использованием специальных, предварительно изготовленных штампов.

С использованием технологического процесса горячей объемной штамповки изготавливают такие поковки, которые имеют сравнительно высокую точность, структурную однородность, а также достаточно сложную конфигурацию, которая недостижима при использовании технологии свободной ковки.

Основным рабочим органом, используемым при горячей объемной штамповке, являются штампы, которые состоят из двух частей: матриц и пуансонов. При установке в специальных вертикальных прессах и молотах матрицы являются неподвижными, а пуансоны – подвижными. Для осуществления процедуры объемной штамповки используются так называемые открытые штампы, в которых плоскость разъема их составных частей расположена перпендикулярно направлению штамповки. Еще одним технологическим способом осуществления этого процесса является использование закрытых штампов. Они характеризуются тем, что в них плоскость разъема располагается непосредственно по периметру поковки.

Открытые штампы универсальны в применении и просты по своему устройству, однако их использование ведет к образованию заусенца (он располагается в специальной канавке и затем обрезается на отрезном станке). В закрытых штампах заусенцев или нет вообще, или они совсем невелики, однако эти рабочие органы не отличаются универсальностью применения.

Для получения методом штамповки деталей высокой точности по своим объемным характеристикам применяются закрытые штампы, снабженные компенсаторами. Они представляют собой дополнительные полости, предназначенные для удаления избыточного металла заготовки, и находятся в тех местах, куда металл проникает в последнюю очередь. Этот материал неизбежно идет в отход, и поэтому использование компенсаторов является неэкономичным.

Еще одним широко используемым при горячей штамповке методом является применение штамповочных уклонов. Они проделываются в полостях штампов для того, чтобы облегчить извлечение из них готовых деталей. При этом, однако, форма готовой поковки оказывается несколько искаженной.

Для достижения достаточно высокой точности готовых деталей способом горячей объемной штамповки их нередко выпускают в так называемых разъемных матрицах. Они представляют собой специальные штампы, имеющие две и более плоскости разъема. Такие матрицы хорошо подходят для штамповки в кривошипных и гидровинтовых прессах, а одной из их отличительных особенностей является отсутствие уклонов.