4.2. Основные операции обработки давлением

Операции обработки давлением классифицируют в зависимости от используемого инструмента, оборудования, температуры обраба­тываемого металла и других признаков. В зависимости от применяемого инструмента, деформирующего металл, различают:

1) штамповую обработку,

2) бесштамповую обработку.

При штамповой обработке на машине используют специальный инструмент - штамп (отсюда и происходит название). С помощью штампа можно получать изделия одинаковых размеров. При бесштамповой обработке на машине используют универсальный деформирующий инструмент, позволяющий получать различные размеры изделий одинаковой формы (круг, квадрат, прямоугольный пруток, лист, ленту) различных размеров. К операциям штамповой обработки относят:

1) операции холодной листовой штамповки,

2) операции холодной объемной штамповки,

3) операции горячей (листовой и объемной) штамповки. При операциях листовой штамповки исходная толщина заготовка из лис­тового металла в процессе пластического деформирования не меняется или изменяется незначительно. При операциях объемной штамповки размеры исходной заготовки значительно изменя­ются по трем направлениям.

Основными операциями бесштамповой обработки являются:

1) прокатка,

2) волочение.

Операции холодной листовой штамповки делятся на три основные группы:

1) разделительные,

2) формообразующие,

3) комбинированные.

К разделительным операциям листовой штамповки относят: отрез­ку, разрезку, обрезку, вырезку, надрезку, просечку, вырубку, про­бивку, чистовую вырубку и пробивку, зачистку и калибровку и др.

При разделительных операциях происходит отделение полное (отрезка, разрезка, обрезка, вырезка, вырубка, пробивка, чистовая вырубка и пробивка, зачист­ка, калибровка) или частичное (надрезка, просечка) металла от исходной заготовки.

Результатом этих операций являются или готовые детали или заго­товки, используемые для последующей обработки.

К формообразующим операциям относят: гибку, вытяжку, отбортовку, обжим, формовку и др.

При формообразующих операциях исходная плоская заготовка дефор­мируется в пространственную деталь. При этом плоская заготовка или локально (гибка, отбортовка, обжим, формовка) или полностью (вытяжка) деформируется.

К комбинированным операциям относят - различные комбинации одновременно выполняемых в одной или нескольких позициях штампа различных операций.

Операции холодной объемной штамповки: выдавливание, высадка, чеканка и калибровка, накатка резьбы и зубчатых колес и др.

4.3. Материалы, применяемые в холодной штамповке

В холодной штамповке применяют разнообразные как металличес­кие, так и неметаллические материалы. Наиболее широко применяют следующие металлы и их сплавы: железо, медь, алюминий, магний, цинк, никель, титан; обрабатывают штамповкой и менее распрост­раненные металлы и их сплавы: молибден, тантал, кобальт, бериллий, цирконий, золото, серебро, платину и др.

Неметаллические штампуемые материалы разделяют на две группы. К первой группе относят: бумагу, картон, прессшпан, кожу, фетр, войлок, резину и прорезиненную ткань и другие матриалы. Ко второй группе от­носят конструкционные, электроизоляционные и теплоизоляционные материалы: 1) слоистые пластмассы - текстолит, гетинакс, стеклотекстолит, асботекстолит, фибру, древеснослоистые пластики и др.; 2) блочные пластмассы - органическое стекло, целлулоид, винипласт, поливинилхлорид, полиэтилен; 3) асбестовые изделия - бумага ас­бестовая, картон асбестовый, гидроизол, паронит, асбометаллическое армированное полотно; 4) слюда и миканиты: слюда (мусковит, флагонит, биотит), миканиты (коллекторный, прокладочный, формовоч­ный и гибкий).

Номенклатура марок материалов и сортамент (форма и размеры) установлены соответствующими ГОСТами. Наиболее распространенными являются различные сортаменты черных и цветных металлов в виде листов, лент, полос, круглых, квадратных и шестигранных прутков. В последние годы созданы новые листовые материалы стальные и алю­миниевые листы, покрытые цветной пластмассовой пленкой.

Технологические свойства металла для штамповки характеризуют: механические характеристики, химический состав, структура и ве­личина зерна, анизотропия, точность размеров заготовок.

Механические свойства металла характеризуют в основном: а) прочностными показателями - пределом текучести -σ_Т , пределом проч­ности - σ_В , б) пластическими показателями - относительным удли­нением и  -относительным сужением. В зависимости от условий ра­боты, назначения и технологии штамповки к штампуемому материалу предъявляют определенные механические и технологические требования. При разделительных операциях металлы с высоким преде­лом текучести дают чистый срез; для формообразующих операций (гибки, вытяжки и др.) желателен низкий предел текучести - это способ­ствует уменьшению упругой деформации после штамповки. Особенно это важно для операций гибки, где большой объем упруго деформируемого металла. Вытяжка листового металла успешно протекает при большом относительном удлинении ( >28%) и малом отношении предела текучести к пределу прочности : σ_Т / σ_В <0,65. Выбранный материал должен также обеспечивать возможность выпол­нения последующих технологических операций отделки, сборки и т.д. При объёмной штамповке материалу предъявляют такие требования: твёрдость по Бринеллю ≤ 400 HRB, относительное удлинение δ≥11%.

Химический состав сильно влияет на механические свойства ма­териала. Для регламентирования механических характеристик к хим­составу для штампуемых сталей предъявляют жесткие требования.

Структура в большой степени влияет на механические свойства материала. В сталях структурное состояние углерода (феррит, пер­лит, цементит) определяет пригодность к штамповке. Наиболее бла­гоприятна для штамповки структура феррита или структура феррита и зернистого перлита.

Величина зерна и однородность его оказывают большое влияние на штампуемость. Неоднородность зерна вызывает неравномерную де­формацию объема металла и является причиной разрывов при вытяжке. Рекомендуют величину зерна 0,026-0,057 мкм, при величине зерна менее 0,018 мкм сталь хуже деформируется, при вытяжке возникают трещины и гофры, а при гибке возникает значительное пружинение. При раздели­тельных операциях качество поверхности скола определяется величи­ной зерна, при вытяжке и гибке ухудшение шероховатости тем боль­ше, чем больше величина зерна.

Анизотропия увеличивает количество операций при вытяжке; при гибке - увеличивает минимальную величину радиуса гибки, при выруб­ке-пробивке уменьшает точность размеров.

Точность размеров заготовки оказывает влияние на точность изготовления деталей, точность размеров заготовки полностью переносится на деталь.