22.01.2025
1228
Горячая объемная штамповка: особенности технологии
О чем речь? Горячая объемная штамповка – последовательный нагрев заготовок, а затем их механическая деформация при помощи удара или давления. На выходе получаются детали разной формы, так как их геометрия в процессе способна меняться сразу в трех измерениях.
На что обратить внимание? Различают разные виды горячей штамповки, которые зависят от типа применяемого оборудования, положения заготовки, разновидности ручьев. В любом случае подготовка к обработке везде будет одинаковая.
В статье рассказывается:
Суть технологии горячей объемной штамповки
Процесс основан на ключевом физическом свойстве материалов — их пластичности. Это характеристика металлического поликристалла, позволяющая ему менять размеры под воздействием приложенного усилия. Чтобы сформировать сложные объемные детали, заготовки подвергают нагреву, так как пластичность увеличивается при повышении температуры.
Углеродистая и низколегированная сталь являются наиболее распространенными материалами для применения метода объемной горячей штамповки. Данная технология используется и для обработки цветных металлов и сплавов.
Горячая штамповка выполняется с использованием болванок из проката круглого или прямоугольного сечения, горячекатаных листов. Если деталь имеет простую конфигурацию и требуется всего 1-2 прохода, обработку выполняют непосредственно из прутка. После этого детали отделяются от остатка проката путем отрубки.
Горячая объемная штамповка может проводиться в открытых и закрытых, одно- и многоручьевых штампах. Детали обсудим в следующих разделах статьи.
Подготовка к процессу горячей объемной штамповки
Технологический процесс разрабатывается согласно последовательности:
- Определяется способ производства изделия с использованием штампов. Это специализированный инструмент с углублениями, совпадающими с формами поковки, которые называются ручьями штампа.
- Создается подробный чертеж.
- Определяется число этапов-переходов, через которые проходит заготовка до превращения в готовое изделие.
- Для каждого из них создаётся отдельный чертеж.
- Для любого производственного этапа делаются штампы, соответствующие нужной мощности.
- Определяется метод нагрева и режим его применения для заготовки из стали.
- Составляется список заключительных операций с поковкой, в зависимости от необходимого качества изделия.
Завершающая стадия горячей объемной штамповки стали – расчет технических и экономических характеристик технологического процесса.
Процесс горячей объемной штамповки
Прежде чем начать обработку, заготовки должны быть равномерно нагреты по всему объему до необходимой температуры.
Читайте также
«Виды механической обработки и их преимущества»Важно при этом минимизировать образование окалины на прокате. Заготовки нагреваются с использованием специального оборудования для горячей объемной штамповки – электроконтактных и индукционных установок, а также газовых печей.
Суть метода заключается в том, что при высоком давлении горячая болванка претерпевает серию последовательных деформаций, сохраняя целостность. И металл заполняет пространство штампов, повторяя их форму, приобретая нужные размеры.
Выступы и впадины на штампе в определенных зонах регулируют движение металла, с каждым этапом постепенно подводя болванку к требуемой форме и размерам готового изделия. На последнем рабочем проходе они создают замкнутый ручей (полость), который соответствует форме конечной детали.
Заготовка, полученная после штамповки, называется штампованной поковкой, которая является точным воспроизведением полости штампа.
Поковки разделяют в зависимости от назначения будущих изделий по таким параметрам, как:
- точность изготовления;
- группы стали;
- конфигурация поверхности разъема штампа;
- степень сложности.
Виды горячей объемной штамповки
Классификация типов объемной горячей штамповки осуществляется на основе нескольких факторов. Рассмотрим наиболее важные из них.
Вид используемого оборудования
Штамповка подразделяется на виды в зависимости от используемой техники: горячая объемная штамповка на молотах, на прессах (фрикционных, винтовых, гидравлических), на кривошипных горячештамповочных прессах (ТСГПТТТП), на специальных и горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).
Специальным оборудованием являются ковочные вальцы, горизонтально-гибочные и вертикально-ковочные, а также ротационно- и радиально-обжимные, электровысадочные и раскаточные машины.
Закрытая штамповка
Осуществляется с использованием штампов, зазор между стационарной и подвижной частями которых минимален. Для осуществления такого технологического процесса применяются прессы, где на одной поверхности имеется выступ, а на другой — полость, или же молоты.
В такой конфигурации штампа выступ с одной половины входит в первую, фиксируя её в закрытом состоянии. Формы такого типа необходимы для достижения точного соответствия конфигурации поковки и конечного изделия.
Процесс горячей объемной штамповки в закрытых штампах именуется безоблойным. Закрытые формы могут обладать несколькими плоскостями разъема, расположенными под углом 90 градусов друг к другу.
В состав многоразъёмных штампов входит несколько частей, где в составе каждой из них присутствует элемент общей гравюры.
Открытая штамповка
Данный метод предполагает формирование облои, обладающей облойной канавкой – так называемым зазором. Расположен он между стационарным и подвижным элементами штампа и служит для удаления излишков стали. Частицы металла формируются в процессе деформации заготовки.
К примеру, чтобы изготовить цилиндрическую деталь, используют штамп с гравюрой, которая расположена только на одной половине, тогда как вторая – плоская.
Для достижения идеального процесса важно, чтобы объем заготовки соответствовал параметрам полости ручья. Но, так как идеальное соотношение невозможно, заготовка создается с небольшим избытком объема, что способствует полному заполнению полости гравюры.
Метод выдавливания отличается наличием глубоких полостей в штампе, которые заполняются сталью. Такая технология выполняется в основном с применением КГШП, ГКМ и гидравлических прессов. Она позволяет исключить такой минус закрытой горячей объемной штамповки, как необходимость точной дозировки металла.
Это стало доступным благодаря особой конструкции штампа – он выполнен закрытым и имеет 2 плоскости разъёма. Формирование корпусной части поковки происходит в основной его полости, а стержневая часть с диаметром формируется в полости выдавливания.
Число ручьёв штампа
Штамповка может проводиться как в одно-, так и в многоручьевых штампах. В первом варианте заготовка укладывается в ручей нижней части штампа, и под воздействием ударов верхней его части она полностью заполняет пространство ручья.
Из-за сложности точного подбора объема заготовки под объем ручья, чтобы убедиться в его полном заполнении, заготовку изготавливают немного большего объема, чем ручей штампа.
[sgInset53]Лишний металл выходит из ручья в специально предусмотренные выемки, находящиеся на поверхностях разъема формы. На готовой поковке появляется заусенец, который затем удаляется при помощи специального обрезного аппарата.
В штампах многоручьевого типа, как можно понять по названию, имеется несколько ручьев (заготовительных, штамповочных и отрезных), где заготовка постепенно принимает форму поковки. Заготовительные нужны для предварительного формирования поковки, тогда как штамповочные – для итогового формообразования.
Вид и положение заготовки
Тип ее определяет выбор используемой штамповки: из штучной, кратной заготовки либо из прутка. Если горячая объемная штамповка будет производиться из заготовки первого вида, то на выходе можно получить лишь одну поковку. Используя кратные, можно получить их несколько – от 2 до 4. Штамповка из прутка позволяет получить 5–7 поковок (иногда больше), затем конец прутка опять подвергают нагреву, и процесс продолжается.
Штамповка подразделяется в зависимости от положения заготовки на 2 типа:
- плашмя – с направлением деформирующего усилия перпендикулярно оси заготовки;
- осадкой в торец (высадкой).
В процессе штамповки плашмя ось заготовки ставится перпендикулярно движению деформирующего инструмента. При втором типе ось заготовки направляется вдоль движения инструмента.
Вид штамповки
Она бывает расчлененной, одно- и многоштучной.
В штамповке первого вида процесс подразделяется на несколько стадий. При них деформация стали осуществляется в нескольких штампах, установленных на разных машинах.
Одноштучная штамповка подразумевает использование формы с одним окончательным ручьём. Этот метод является наиболее распространённым.
В многоштучном виде форма содержит несколько завершающих ручьев, расположенных в ряд, которые служат для получения нескольких поковок одновременно. Область применения данного вида горячей объемной штамповки охватывает случаи, при которых необходимо получить короткие мелкие поковки на выходе.
Преимущества и недостатки горячей объемной штамповки
По сравнению с ковкой она имеет свои сильные и слабые стороны.
К плюсам стоит отнести:
- производительность, в сотни раз превышающую ковку;
- то, что специалисту легче освоить работу, а обучение навыкам идет довольно быстро;
- снижение числа допусков и припусков, поскольку механической обработке подлежат только соприкасающиеся поверхности, а остальные имеют нужные параметры геометрии и степень шероховатости (калибровка позволяет уменьшить допуски до уровня 0,05 мм.);
- возможность производить изделия, имеющие сложную конфигурацию.
Однако есть и минусы:
- максимальный вес конечного изделия составляет 3,5 тонны;
- более дорогостоящий инструмент штампа в сравнении с ковочным: формы изготавливают из качественной стали и их применяют для поковки только конкретного размера;
- необходимость использования более мощного оборудования из-за деформации не части, а полностью всей заготовки, что требует повышения силы воздействия (кроме того, на стенки полости штампа оказывается давление в ходе течения металла, из-за чего снижается уровень износостойкости).
Критерии выбора производителя
Рассмотрим важнейшие факторы, которые следует учитывать при выборе поставщика стальных штамповок ГОШ.
Качество продукции:
- сертификация по стандартам ISO 9001 и другие отраслевые сертификаты;
- современные производственные технологии и оснащение;
- доказательство надежности через положительные отзывы клиентов и историю успешных поставок.
Квалификация:
- экспертность в отрасли и специализация на конкретных видах штамповок;
- умение разрабатывать и адаптировать дизайн штамповок в соответствии с требованиями заказчика;
- наличие высококвалифицированных инженеров и специалистов технического профиля;
- возможность самостоятельного создания и изготовления штамповочной оснастки поставщиком.
Мощности предприятия:
- производственные объемы, соответствующие запросам клиента;
- соблюдение сроков выполнения заказа и доставки продукции.
Стратегия ценообразования:
- гибкость в установлении стоимости и конкурентоспособные предложения;
- система скидок для крупных заказов или при долгосрочном партнерстве.
Стабильность и надёжность:
- экономическая устойчивость и высокий рейтинг компании среди конкурентов;
- гарантийное и сервисное обслуживание;
- качество поддержки клиентов и возможность получения технической помощи.
Важно тщательно анализировать все эти критерии при выборе производителя стальных штамповок.
Это обеспечит идеальное сочетание стоимости, качества и условий поставки.
Часто задаваемые вопросы о горячей объемной штамповке
Почему она имеет ограничения по массе и размерам?
Из-за необходимости деформировать всю заготовку одновременно и сопротивления трению о стенки штампа.
Когда горячая объемная штамповка становится экономически выгодна?
Только при увеличении серийности можно снизить себестоимость штамповки относительно ковки. Следовательно, она становится выгодной при среднем, крупном и массовом производстве.
В каких областях используется горячая объемная штамповка?
Есть несколько основных сфер применения этого метода обработки металла.
- В автомобильной промышленности штамповка применяется для изготовления кузовных частей, ходовых элементов, рам автомобилей и прочих комплектующих.
- В электронике технология используется для производства металлических корпусов, рамок и других деталей в мобильных телефонах, компьютерах и бытовой технике.
- В медицинской сфере штамповка нужна для производства различных имплантов, инструментов, оборудования. К примеру, с применением данной технологии изготавливаются стальные клинки для проведения хирургических операций.
- В строительной отрасли горячая штамповка применяется для создания металлических конструктивных элементов, таких как фасады, оконные и дверные рамы, системы отопления и вентиляции.
- В энергетике она используется в производстве компонентов турбин, генераторов, трансформаторов и прочего оборудования.
Процесс горячей объемной штамповки состоит из ряда подготовительных и рабочих операций, начиная с подачи материала и завершая получением готового изделия.
Читайте также
«Коррозионностойкая сталь, ее качества и марки»Для успешного ее выполнения необходимо, чтобы технологи, конструкторы и цеховой персонал обладали глубокими знаниями в материаловедении и обширным практическим опытом.
Изображение в шапке статьи: Freepik / Freepik
Читайте также
