Штамповка металла: виды, технология, оборудование, гост

В листовой штамповке применяются разнообразные материалы – металлы, и их сплавы и неметаллические материалы с различными свойствами, формой и размерами.

Вид материала выбирается в зависимости от назначения штампуемой детали, требования к ней и способа штамповки. Формы и размеры исходного материала определяются размерами детали, технологией штамповки, оборудованием и конструкцией штампа.

При выборе материала для штамповки следует учитывать основные требования:

2) технологические свойства материала, т.е. способность его к данному виду штамповки;

• 3) экономические требования – стоимость материала.
• Наибольшее применение имеют:
• 1)    сталь различных сортов и марок;
• 2)    медь и ее сплавы;
• 3)    алюминий и его сплавы;
• 4)    магний и его сплавы;
• 5)    цинк;
• 6)    титан, кобальт, вольфрам, никель, молибден, тантал и их сплавы;
• 7)    благородные металлы – золото, серебро;
• 8)    неметаллические материалы.

По промышленному значению и количеству потребляемому при штамповке, наибольшее применение имеет сталь. Используется, главным образом, различные сорта малоуглеродистой листовой и полосовой стали, обладающие высокими пластическими свойствами. Также применяется углеродистая и легированная конструкционная сталь с содержанием углерода до 0,5-0,6%.

Сталь листовая углеродистая качественная и обыкновенного качества общего назначения регламентируется ГОСТ 19904-74 толщиною до 3,9 мм шириною не менее 500 мм. Поставляется в листах и рулонах и может быть как горячекатаная, так и холоднокатаная. Имеет подразделения на группы: Г – глубокая и группа Н – нормальная.

1. В зависимости о состояния поверхности, качественная листовая сталь разделяется на 4 группы: I – особой отделки, II – высокой отделки, III – повышенной отделки и IV – нормальной отделки.
2. Листы I и II изготавливаются холоднокатаными, III группы холодно- и горячекатаными и IV группы – горячекатаными.
3. Листовая углеродистая сталь поставляется тремя группами:
4. группа А – поставляется по механическим свойствам : ст 0, ст 1, ст 2, ст 3, ст 5, ст 6, ст 7;
5. группа Б – поставляется по химическому составу: мартеновская – М ст 0, М ст 1 кп, М ст 2 кп, М ст 3 кп, М ст 3, М ст 4 кп, М ст 4, 5, 6, 7; бессемеровская – Б ст 0, Б ст 3 кп, Б ст 4 кп, Б ст 5,6 и 6;
6. группа В – сталь поставляемая по механическим свойствам с дополнительным требованиям по химическому составу – В ст 2 кп, В ст 3 кп, В ст 3, В ст 4 кп, В ст 4, В ст 5.

Это лист с размерами 1,0*1000*2000 мм с допуском по толщине по классу Б, 5 категории по нормируемым характеристикам, III группы отделки поверхности, глубокой вытяжки.

Листовая углеродистая, качественная сталь марок 05 кп, 08 кп, 08 пс, 10 кп, 10, 15 кп, 15, 20 кп, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, а также листовая углеродистая качественная сталь конструкционного назначения толщиной по 4 мм применяется в авто- и тракторостроения, приборостроения. Легко поддаются формоизменения с большими деформациями (вытяжка, формовка).

Важной технологической характеристикой тонколистовой качественной стали является величина зерен феррита, что особо важно для глубокой вытяжки. Величина зерна определяется по балам (10-бальная шкала) по ГОСТ 5639-65 .

Вид листа	05 кп, 08 кп, 10 кп	08 пс, 15 кп, 20 кп, 20 кп, 10, 15, 20	05 кп, 08 кп, 10 кп, 10, 15, 15 кп, 20 кп, 20
балл зерна феррита
Холоднокатаный	6, 7, 8	6, 7, 8, 9	5, 6, 7, 8, 9
Горячекатаный	5, 6, 7, 8	5, 6, 7, 8, 9	5, 6, 7, 8, 8, 9, 10

Сталь толстолистовая, широкополосная универсальная из углеродистой стали общего назначения регламентируется ГОСТ 14637-69. Выпускается толщиной от 4 до 160 мм в виде листов, рулонов и универсальной полосы (4-12 мм – рулоны; 6-60 мм – полосы).

Сталь тонколистовая, конструктивная низколегированная поставляется в соответствии с ГОСТ 17066-80 толщиной от 0,5 до 3,9 в рулонах и листах, как холодно- так и горячекатаная (марки 12 гс, 14 хгс, 10 хснд и др.).

Сталь тонколистовая, конструктивная легированная высококачественная, специального назначения (ГОСТ 11268-76). Поставляется в листах холодно- и горячекатаной, толщиною до 3,9 мм (марка 25ХГСА, 12Х2НВФА, 21Х2НМФА и др.).

Сталь тонколистовая, широкополосная, универсальная комбинированная, легированная высокачественная специального назначения (ГОСТ 11269-76). Толщина листов от 4 до 10 мм (холодно- и горячекатаная). Полосы – горячекатаные толщиной от 6 до 40 мм (марки 12ХГСА, 12Х2НМФА, 21Х2НМФА и др.).

Сталь сортовая коррозионностойкая, жаропрочная и жаростойкая (ГОСТ 24982-81), горячекатаная толщиной менее 2,0 мм и 11-22 мм, и холоднокатаная толщиной от 0,8 до 3,9 мм (марки стали ХН38ВТ, ХН78Т, ХН58В и др.).

Сталь сортовая электротехническая, нелегированная (ГОСТ 11036-75) марок 10864, 10895, 11864, 21895 и др. для магнитных цепей электрических аппаратов и приборов (листы и круг).

Цветные металлы и сплавы. В штамповке большое применение имеют цветные металлы и сплавы, главным образом медно-цинковые.

Применяются также сплавы меди с оловом, никелем, алюминием – бронзы (Бр ОЦ4, Бр ОФ6, 5-2,5 и др.) – для штамповки пружин электротехнических приборов и др. Бронзы, однако, имеют низкую штампуемость и сильно нагартовываются.

Листовой цинк – Ц1, Ц2, Ц3, Ц4.

Алюминий и его сплавы: А1, А2, А3, АД. АД1, Д1, Д6, Д16.

Магнитно-марганцевые сплавы – АМ1, АМ8, Амг6М, АМг5М и др. – имеют низкую штампуемость, штампуются с подогревом до 340-380 0.

Титан и его сплавы имеют малый удельный вес и большую прочность. Применяются марки сплавов ВТ1-1, ВТ1-2, ВТ1-5. Штампуются из-за низкой пластичностью в холодном состоянии, с подогревом до 400-540 0.

Никель марок Н1, Н2, Н3. Никелевые сплавы НВ81 (мельхиор),    НМЦ65-20 (нейзильбер), НМЖМЦ28-2,5-1,5 (монель-металл) – имеют высокую прочность и высокую пластичность.

Вольфрам, тантал, молибден, ниобий – относятся к одной группе тугоплавких металлов, имеют невысокую пластичность и штампуются с подогревом до 350-450 0. Штамповка затруднена ввиду их сильного налипания на инструмент и значительной нагартовки.

• Из неметаллических материалов наибольшее применение имеют:
• — электроизоляционный картон (ГОСТ 2824-75Е и 4194-85), прокладочный (ГОСТ 9347-74) и др. виды;
• — фибра – листовая (ГОСТ 14613-63Е), толщиной от 0,8 до 12 мм;
• — гетинакс (ГОСТ 2718-74) – листовой пластик на основе бумаги;
• — пластмассы (термореактивные и термопласты) – полиэтилен (ГОСТ 16338-70); полистирол, полипропилен, пенопласт, фторопласт, винипласт (ГОСТ 9639-71), стекло органическое конструкционное (ГОСТ 15809-70Е), целлулоид (ГОСТ 21228-75), резина листовая (ГОСТ 7338-77), эбонит (ГОСТ 2748-77), текстолит конструкционный (ГОСТ 5-78), кожа техническая (ГОСТ 20836-750.
• Механические свойства штампуемых металлов, сплавов и неметаллических материалов приведены в справочниках.

Сортамент материала. Для холодной штамповки применяется материал в виде листа, полосы и ленты, а в отдельных случаях прутковый материал и штучные мерные заготовки.

Лист применяются в случае штамповки небольшими партиями или при штамповке крупногабаритных деталей. При переработке листа имеют большие отходы и низкая производительность штамповки. Лист по ширине имеет неодинаковую толщину и механические свойства, что приводит к разным условиям деформирования.

1. В зависимости от толщины листы поставляются следующих размеров:
2. при  мм  мм или  мм;
3.    мм  мм или  мм;
4.   мм  мм или  мм;
5.   мм  мм или  мм.

Полоса – ее размеры устанавливаются в зависимости от размеров штампуемой детали, что значительно уменьшает отход при штамповке и позволяет механизировать процесс. Полоса имеет толщину до 18-20 мм и ширину до 600 мм при длине 2,5-3,0 мм.

Лента – (ГОСТ 503-81, 19851-74, 4986-79, 21996-76) – наиболее рационально используется при штамповке, обеспечивает в лучшей степени возможности автоматизации. Более однородно по механическим свойствам и толщине.

В зависимости от механических свойств (твердости) лента изготавливается: особо мягкая ОМ ( МПа, ), мягкая ( МПа, ), полумягкая ПМ ( МПа, ), полутвердая ПТ ( МПа, ) и твердая Т ( МПа,  — не определяется).

Толщина ленты устанавливается до 3,5 мм и поставляется лента в бунтах.

• КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЯ ШТАМПУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
• Перед штамповкой исходный материал, в целях его пригодности для штамповки подвергается испытанию и контролю. Сюда входит:
• 1)    наружный осмотр поверхности и контроль размеров;
• 2)    проверка химического состава;
• 3)    контроль механических свойств;
• 4)    контроль структуры;
• 5)    технологические испытания.
• Указания характеристики в целом позволяют определить штампуемость материала.

Контролю поверхностью и размеров подвергается каждый лист, полоса, лента. Толщина проверяется на расстоянии 20-15 мм от края. Оценка микрометрии поверхности проводится в соответствии с ГОСТ 2789-73 и 2.309.73.

При химических испытаниях устанавливается содержание основных химических элементов. При механических испытаниях выявляются основные характеристики механических свойств – предел прочности , предел текучести , твердость, относительное удлинение  и относительное сужение .

Испытания производятся с помощью образов по соответствующим стандартам и ГОСТам (ГОСТ 1497-73).

Твердость неметаллических материалов определяется по Шору. Показатель нормальной анизотропии: , где  и  — ширина,  и  — толщина.

Металлографические испытания выявляют микро- и макроструктуру – размеры и формы зерна, расположение включений и т.д. и проводятся с помощью оптических микроскопов МИМ7 и МИМ8 в соответствии с ГОСТ 5639-82, 16523-70.

Технологические испытания выявляют технологические свойства, т.е. способность материала к тому или иному процессу штамповки и их вид и характер устанавливается в зависимости от характера операции. В холодной листовой штамповке применяются такие виды испытаний как:

1. 1)                                  Испытание на срез, с помощью которого устанавливается сопротивление материала срезу которое проводится на универсальных испытательных машинах с помощью вырубного штампа. Сопротивление срезу определяется как:
2. ,
3. где  — максимальное усилие вырубки,  — площадь поверхности среза.

2)                                  Испытания на вытяжку сферической лунки на приборе Эриксена (ГОСТ 10510-80). О способности к вытяжке судят по глубине выдавленной лунки в образце до появления трещин или разрыва.

Выдавливание лунки на приборе Эриксена не в полной мере соответствует условиям вытяжки в штампе, так как деформация в приборе происходит в основном за счет растяжения.

При вытяжке в штампе имеет место радиальное растяжение и тангенсальное сжатие.

Более правильный результат дает испытание (проба) на вытяжку цилиндрических колпачков с определением предельной степени вытяжки  (где  и  — диаметры заготовки и колпака) при которой происходит разрыв металла. Испытания производятся на прессах ПОШ, ЦНИИТМаш и др.

3)                                  Испытания на гиб и перегиб осуществляют а тисках с различными радиусами губок, или в спецприспособлениях. Материал должен выдержать до разрушения определенное число гибов (ГОСТ 14019-80).

4)                                  Испытания на отбортовку отверстия в листе (до появления трещин на кромке отверстия).

Источник: http://perwerts.ru/baza-znanij/shtampovka-metala/materialy-primenyaemye-v-listovoj-shtampovke-i-ix.html

Что такое штамповка: Виды, технологии и инструменты

В разных отраслях промышленности требуется обработать и придать нужную форму деталям из металла. Самым востребованным способом сделать является штамповка.

Что это такое, какие виды технологического процесса существуют, а также что используется в качестве инструментов, – вот о чем пойдет речь в статье.

По сути, штамповка представляет собой деформацию металла, при которой изменяется его форма и размер.

Но с научно-технической революцией было придумано специальное оборудование, которое с годами модернизировалось.

Для понимания, насколько важна технология для промышленности скажем, что подобным способом производятся детали для кузова автомобилей, что дало возможность для их серийного выпуска.

Благодаря штамповке мастерам удается изготовить плоские или объемные детали разных размеров. Основным инструментом выступает штамп, который закрепляется на прессе или оборудовании подобного типа.

Существует два вида технологии – горячий и холодный, различия между которыми заключаются в условиях выполнения.

Для каждого из них подбираются точные приспособления и инструменты, учитываются установленные нормы и правила.

Особенности технологии

Ознакомиться с требованиями к обработке таким методом можно прочитав ГОСТ 18970-84. Классификация процесса не заканчивается на указанных видах, существуют и другие категории, которые определяются назначением техпроцесса и технологическими условиями.

Например, существует разделительная выштамповка, то есть, когда металлические заготовки разделяются на части. Детали подвергаться различным формоизменяющим операциям – холодному выдавливанию, пробивки и другим процедурам. Важно знать, что каждый метод имеет свою область применения.

Штамповка, во время которой заготовки предварительно нагревают, применяется исключительно на производстве. Потому что этот процесс отличается высокой сложностью и для его осуществления понадобятся точные расчеты. Горячая штамповка позволяет получать такие необходимые изделия, как:

• днища котлов;
• полусферические предметы;
• корпусные элементы, используемые в кораблестроении.

Такое прессование деталей очень тонкая и сложная работа, которая не может выполняться в домашних условиях.

Что необходимо?

Даже обработка алюминия (самого мягкого металла) проводится с помощью специального оборудования. Оно может быть кривошипным или гидравлическим. Но даже самого инновационного оборудования недостаточно для качественной штамповки.

Для деформации заготовок из металла нужны знания, потому что предварительно высчитывают размеры предметов и создают чертежи. Только в этом случае готовые металлоизделия будут соответствовать государственным стандартам.

Правильный выбор оборудования не менее важен, поэтому мастер должен четко представлять форму, допуски и параметры готового изделия, а также какая операция поможет достигнуть желаемого. Если прибегают к таким процессам, как пробивка или вырубка, то применяется приспособление простого действия. Зато для вытяжки нужно что-то более мощное, например, оборудование двойного действия.

Как протекает процесс?

Работы по штамповке различаются в зависимости от используемых технологических норм. Первым делом проводятся расчеты и составляется схема будущего предмета из металла с учетом всех операций, проводимых в будущем.

Если решено использовать горячештамповочный метод, то изделие нагревают пламенными печами или другим электронагревательным оборудованием. Металл деформируется и принимает нужную форму под воздействием гидравлического давления.

Холодный тип обработки требует иного подхода – в этом случае нагрузка создается исключительно давлением. Этот способ выгоден, поскольку получаемый металлический предмет не нуждается в дополнительной резке. Изделие может быть как плоским, так и объёмным большого или маленького размера.

Технология появилась в конце XIX века, но ее совершенствование продолжается и по сей день. Она востребована в таких отраслях промышленности, как машиностроение и приборостроение.

Потому что при высокой производительности расход материала минимален.

Разновидности штампования

Листовой металл деформируется под воздействием либо высокого давления, либо при сочетании давления и температуры.

Согласно этим условиям технология разделяется на две большие группы – горячую и холодную, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, сферу применения.

 Кроме этого, у обоих способов есть свои подвиды, например, горячее объёмное штампование или листовое холодное.

Горячее объемное

В ходе подобной прессовки образец заготовки обрабатывается давлением, температурой и штампом, в результате чего исходному материалу предаётся соответствующая конфигурация. В качестве заготовки используется квадратный, круглый или прямоугольный лист металла.

Сфера применения метода – серийное и массовое производство деталей. Преимуществами являются:

• малое количество отходов;
• высокая производительность;
• возможность получить предметы крайне сложной конфигурации;
• высокое качество и точность изделий.

Работа начинается с выбора штампа с закрытым или открытым ручьем и создания чертежа черновой заготовки. Затем мастера определяются с ее размерами, формами и переходами, а также подбирается определенная установка.

На третьем этапе формируются штампы, и вычисляется, при какой температуре будет выполняться работа, что за отделочные и завершающие шаги необходимо предпринять. И напоследок производятся технические расчеты – погрешность, припуск.

При этом виде процедуры используется как закрытый, так и открытый штамп. Первый тип определяется по минимальной щели между неподвижной и подвижной зоной. Во втором, открытом, предусмотрен переменный зазор, через который вытекает избыток металла. Главное достоинство этого метода – получение изделий практически любой формы.

Холодное листовое

Это вид штамповки используется для создания предметов любой геометрической формы, запчастей для машин и частей разных приборов. Особенность – заготовки сохраняют толщину, но меняют геометрическую форму.

Достоинство листовой штамповки – большая производительность, ведь мастер может за смену создать более 40 000 деталей. Технология позволяет изготовлять прочные изделия, толщина которых минимальна. Готовые предметы отличаются ровной поверхностью и не нуждаются в дополнительной шлифовке. Метод широко применяется в машиностроении, создании самолетов и электронике.

За всё время использования технология практически полностью автоматизировалась, так как на производстве появилось роторно-конвейерное оборудование. При холодной штамповке листового материала изменяются размеры и формы исходного сырья, но, как говорилось выше, толщина остается такой же.

В качестве расходного материала используют листы низкоуглеродистой и легированной пластичной стали, но для работы подходят и полосы из сплавов меди, латуни и алюминия. Главное, чтобы содержание меди в них было не менее 60%.

Дополнительные операции

Для работы с исходным сырьём применяются различные операции, которые обладают особенностями и бывают разделительными и формоизменяющими.

При резке от металла отделяется определенный кусок ножницами с фигурными лезвиями или прессом. Подобный раскрой всего лишь начальный этап в производстве нужного предмета из металла.

Под созданием отверстий разной формы и диаметра в заготовке понимается операция. Ее особенность заключается в том, что часть изделий удаляется, отчего оно становится легче.

Чтобы получить объёмные полые изделия, прибегают к вытяжке. Таким способом в промышленности получаются конусообразные, цилиндрические изделия.

Если у изделия предусмотрены изгибы, то используют такую операцию, как гибка. Лист металл сгибается разными способами, в зависимости от того, что нужно мастеру.

Не всегда требуется полностью видоизменять исходный материал, а лишь его локальные части. С этой задачей мастерам помогает справиться операция «рельефная формовка».

При необходимости операции комбинируют и получают еще более качественные и точные изделия.

Оборудование, инструменты и приспособления

Для создания новых предметов из листового металла требуется пресс и то, с чем напрямую работает мастер – штамп. Он состоит из таких частей, как:

При их сближении и происходит видоизменения в заготовке. Штамп также имеет неподвижную часть, которая устанавливается на рабочей поверхности, и подвижную, прикреплённую к прессу. Инструмент изготавливается из разных материалов, включая древесину и полимерные сплавы. Оборудование из них применяется при штамповке неметалла, а более мягких составов.

Как работает кривошипный пресс

Кривошипный пресс является сложной конструкцией, состоящим из нескольких сот деталей и более десяти узлов. Несмотря на это, принцип его работы достаточно простой и подразумевает следующее:

• электродвигатель запускает кривошипный вал;
• движение ползуну оборудования передает шатун;
• запускается пресс нажатием на педаль.

Особенности гидравлического пресса

Гидравлический пресс используется с XVIII века и по сей день не утратил своей значимости. Если описывать принцип работы оборудование кратко, то получится следующее: при незначительном воздействии на конструкцию в одном месте получается большая отдача в другом.

Станок состоит из двух основных частей – цилиндров, заполненных соответствующей жидкостью (маслом) и соединённых между собой. Агрегат запускается нажатием на поршень, который воздействует на жидкость одной из ёмкостей. Поскольку давление в жидкой среде передается во все стороны, то оно придется и на следующий цилиндр, только в увеличенном объёме.

Так как площадь второй емкости намного больше. При работе с гидравлическим прессом следует учитывать мощность повышенного давления и силу трения.

Рекомендуем также к прочтению:

Создание самодельного пресса из домкрата

Источник: https://oxmetall.ru/davlenie/chto-takoe-shtampovka

Гост 18970-84 обработка металлов давлением. операции ковки и штамповки. термины и определения

• ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
• ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
• ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
• ГОСТ 18970-84
• ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО
  СТАНДАРТАМ
• Москва
• ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ. ОПЕРАЦИИ КОВКИ И ШТАМПОВКИ Термины и определения Pressure metal working. Forging, closed-die forging and stamping operations. Terms and definitions

ГОСТ 18970-84 Взамен ГОСТ 18970-73

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам
от 12 апреля 1984 г. № 1270 срок введения установлен

с 01.07.85

• Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и
  производстве термины и определения основных операций ковки и
  штамповки в машиностроении и приборостроении.
• Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в
  документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной
  литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Применение терминов-синонимов стандартизованного термина
запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в
стандарте в качестве справочных и обозначены пометой «Ндп».

Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в
качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять,
когда исключена возможность их различного толкования. Установленные
определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения,
не допуская нарушения границ понятий.

1. В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия
   содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено
   и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.
3. В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем
   терминов.
4. В стандарте имеется рекомендуемое приложение 1а, содержащее
   термины и определения показателей эффективности использования
   металла, и рекомендуемое приложение 1, содержащее термины и
   определения некоторых операций, являющихся производными от
   основных.

Источник: http://www.OpenGost.ru/1034-gost-18970-84-obrabotka-metallov-davleniem.-operacii-kovki-i-shtampovki.-terminy-i-opredeleniya.html