Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы изготовления матриц для штамповки сталей

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

В штампах для холодной штамповки (рис. 1, а) только формообразующие детали, т. е. пуансон и матрицу, изготовляют из инструментальной стали; в штампах для горячей штамповки из инструментальной стали изготовляют или все детали (рис. 1, б), или только вставки (рис. 1, в). В качестве материала для формообразующих деталей штампов применяют инструментальные стали, твердые сплавы, пластмассы и другие материалы.

Углеродистые инструментальные стали У7, У8, У9 и У10 пониженной прокаливаемости используют для изготовления матриц и пуансонов штампов для холодной штамповки, имеющих простую форму их рабочего контура (в таких штампах нет резких переходов между элементами; отсутствуют узкие прорези, тонкие перемычки металла между отверстиями и т. п.). Это связано с тем, что стали пониженной прокаливаемости деформируются при закалке, в результате чего образуются трещины.

Пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки более сложной формы делают из сталей марок X, 9ХС, ХВГ , ХГС и других повышенной прокаливаемости.

Пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки весьма сложной формы изготовляют из сталей марок Х12Ф, Х12Т, Х12М высокой прокаливаемости. Эти стали, близкие по своим свойствам к быстрорежущим сталям, содержат около 1% углерода, 12% хрома и около 1% ванадия (титана или молибдена), характеризуются высокими прочностью, износостойкостью, теплостойкостью (около 500°С). Важным достоинством сталей высокой прокаливаемости являются малая деформация и, следовательно, сохранение размеров их рабочего контура при закалке. К недостаткам относятся склонность к карбидной неоднородности и плохая обрабатываемость резанием. Сталь марки Х12Ф почти в 2,5 раза дороже, чем углеродистая сталь марки У10.

Тонкие и длинные пуансоны дыропробивных штампов для холодной штамповки и другие нежесткие детали изготовляют из сталей марок 4ХС, 5ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С и т. п. повышенной вязкости. Снижение хрупкости у этих сталей достигается уменьшением содержания углерода (не более 0,5%), а высокая износостойкость определяется наличием хрома и вольфрама. Теплостойкость сталей этой группы около 300 °С; закаливают их в масле, сквозную закалку получают у образцов диаметром до 50 мм.

Штампы и вставки для горячей штамповки (молотовые штампы) изготовляют из сталей марок 5ХНВ, 5ХНТ, 5ХНС, 5ХНСВ, 5ХНМ и других повышенной вязкости при нагреве. Молотовые штампы обычно имеют большую массу, работают в условиях ударной нагрузки и деформируют металл, нагретый до температуры 900—1200 °С. Поэтому главными требованиями к сталям этой группы являются высокие вязкость, теплостойкость и сопротивление образованию окалины. Рабочий контур этих штампов обычно имеет сложную форму и значительные размеры, что требует возможно большей прокаливаемости и минимальной деформации при закалке. Эти требования обеспечиваются химическим составом сталей, в котором содержится 0,5% углерода, хром, никель и другие легирующиие элементы. Теплостойкость сталей этой группы достигает 500 °С.

Наиболее высокие свойства имеет сталь марки 5ХНМ, из которой изготовляют крупные штампы (наименьшая сторона куба более 400 мм), имеющие сложную форму рабочего контура; твердость таких штампов 36—39 HRC3.

Штампы средних размеров изготовляют из сталей марок 5ХНВ, 5ХНС и 5ХНСВ. Эти стали, легированные вольфрамом или кремнием, по свойствам близким к стали 5ХНМ, но уступают ей по прокаливаемости. Твердость таких штампов 37—42 HRC ,.

Несколько ниже теплостойкость и прокаливаемость у стали марки 5ХНТ, которую применяют для изготовления молотовых штампов малых размеров (наименьшая сторона куба до 300 мм). Твердость таких штампов 41—45 HRQ .

Рабочие детали штампов для горячей штамповки, обладающие малой массой и подвергающиеся при работе нагреву до высоких температур (матрицы для обрезки облоя, тонкие прошивные пуансоны, ножи для горячей резки т. п.), изготовляют из сталей марок ЗХ2В8, 4Х2В8, 4Х8В8 и других повышенной прочности при нагреве. Эти стали имеют высокие прочность, износостойкость, теплостойкость (до 650 °С).

Все более широкое применение для изготовления формообразующих деталей штампов получают твердые сплавы ВКЮ , ВК15, ВК20, ВК25 и ВКЗО . Эти сплавы, отличающиеся от сплавов той же группы, применяемых для режущих инструментов, большим содержанием кобальта (10—30%), характеризуются повышенной прочностью и вязкостью, но пониженной твердостью и износостойкостью.

Твердый сплав применяют для оснащения пуансонов и матриц дыропробивных и вырубных штампов. В электротехнической промышленности такие штампы применяют для листовой штамповки пластин, из которых собирают трансформаторные сердечники, статоры и роторы электродвигателей и другие подобные детали. Выбор марки твердого сплава зависит от прочности листа и его толщины. Чем прочнее материал и толщина листа, тем больше кобальта должен содержать твердый сплав.

Способы изготовления матриц для штамповки сталей

Изготовление матрицы — ответственный этап производственного процесса и является самой сложной и ответственной работой, поскольку именно от ее качества зависит и качество будущего изделия.


Нанесение декоративного покрытия (гелькоута)


Процесс приклеивания стекломата


Процесс обработки стекломата


Проверка качества соединения компонентов.


Нанесение декоративного покрытия (гелькоута)


Удаление лишних компонентов и выступающих элементов


Матрица будущего изделия


Матрица будущего изделия


Матрица будущего изделия


Матрица камина


Матрица велосипедного шлема


Матрица будущего изделия

При некачественно изготовленной матрице обязательно проявятся изъяны в изделии, что в конечном итоге приведет к финансовым издержкам, задержке производственного цикла, браку конечного изделия.

Доверяя изготовление матрицы (прототипа) нам, вы можете быть уверены в том, что получите матрицу высокого качества в оговоренные сроки.

Наша компания располагает опытными специалистами и всем необходимым оборудованием для изготовления матриц.

Матрица изготавливается из углепластика или стеклопластика

Стеклопластик может являться материалом не только для того или иного изделия как конечного продукта производства, но и для специальной технологической оснастки при формовании этих самых изделий.

Если речь идет о малосерийном производстве, то экономически выгодней использовать стеклопластик, чем, например, металл. Кроме того, для специалиста-профессионала достаточно просто и быстро выложить форму из стеклокомпозита, что позволяет снизить время изготовления и стоимость получаемого изделия.

Традиционный способ предполагает изготовление мастер-модели (прототипа, пунсона, болванки) будущего изделия. Затем на ней слой за слоем наращивается сама матрица, внутренняя поверхность которой представляет собой отображение поверхности мастер-модели.

Изготовление матрицы из стеклопластика — идеальное соотношение качества и цены

Применение стеклопластика в промышленности — приоритетный выбор многих современных организаций. Для производства деталей из этого современного синтетического материала часто используются стеклопластиковые матрицы. Их формы применяются повсеместно: при литье, холодном прессовании, контактном формировании, распылении и впрыске.

Процесс изготовления такой матрицы закладывает будущие свойства стеклопластика. Поэтому к работе над ее созданием следует подходить с особым вниманием. В случае ошибки или недочетов на этапе изготовления матрицы дальнейшие усилия станут пустой тратой времени.

  • собственное производство и высокоточное оборудование
  • широкий ассортимент продукции, изготовленной по технологии литьевого мрамора
  • высокоточные мастер-модели, а также матрицы с мастер-моделей для последующего производства изделий
  • богатый выбор цветов, возможность модного дизайна изделия под оникс, мрамор, натуральный камень
  • минимальное время выполнения всех необходимых работ: полный цикл занимает всего 30 рабочих дней
  • оперативную доставку изделий заказчику
  • гибкую ценовую политику и систему скидок для постоянных клиентов

Изготовление матриц для литья силикона

На гиктаймс уже писали о литье пластмасс в силиконовые формы, но в этот раз мы будем лить силикон в пластмассу.

Краткая предыстория. Стала перед нами задача: изготовить энное количество резиновых кнопок от ключей автомобиля по образцу. Пробовали мы их печатать на 3D принтере из резинового филамента, но качество не устроило. Тогда-то и пришла мысль реверсировать технологию литья в силикон. Что из этого вышло, читайте под катом.

Обзор технологий

Литьё пластмасс под давлением
Не совсем резина, но суть та же: специальная машина — термопластавтомат (ТПА) — доводит сырье (2) до температуры плавления и через выходную фильеру (3) впрыскивает расплав в пресс-форму (4,6). Как правило, в качестве исходного сырья используются термопласты.

Читать еще:  Технология и нюансы строительства бутового фундамента


Плюсы: технологичность, высокая скорость получения изделия, широчайший перечень материалов, высокое конечное качество, высочайшая степень детализации. Минусы: сюда же — технологичность, неоправданно высокая стоимость для домашнего применения, большое потребление электроэнергии, окупаемость исключительно на больших тиражах.

Литьё в силиконовые формы

Технология проста и изящна, кто желает ознакомится подробнее, может пройти по ссылкам в заголовке, ну а здесь приведу краткое описание. Мастер-модель помещают в ванночку и заливают жидкой силиконовой смесью, спустя некоторое время силикон затвердевает. Получившееся абы-что разрезают и достают из него мастер-модель. Благодаря своим физическим свойствам, силикон сразу же принимает изначальную форму с пустотелостью в виде мастер-модели, куда и следует заливать что угодно твердеющее. Затвердевшее что угодно, извлекают тем же путем, что и мастер-модель.

Плюсы: простота, дешевизна, повторяемость. Минусы: не все так просто, пузыри в изделии, местами довольно длительный процесс, ограниченный спектр материалов, грязища — потом ходишь и ко всему прилипаешь.

Итак, поехали! Потренировавшись немного на кошках, было принято решение изготовить матрицу не на основе силикона, а на основе тех же пластиков, что льют в эти самые силиконы. Принцип здесь тот же: два компонента реактопласта смешиваем между собой и заливаем в готовую матрицу до отверждения. Есть ряд причин, почему я решил не использовать силикон в качестве матрицы. Во-первых, даже при использовании большого количества разделяющей смазки не всегда удавалось нормально оторвать модель от матрицы, несколько штук пришлось выкинуть. Во-вторых, силиконовые матрицы довольно быстро приходят в негодность, особенно если их кипятить для ускорения процесса полимеризации. В-третьих, силикон все же деформируется, особенно если выжимать пузырьки воздуха вручную, а не компрессором. В-четвертых, у меня было много пластика и мало силикона, правда, после нескольких неудачных попыток успеть влить смесь в матрицу до ее полимеризации, ситуация изменилась на противоположную. Ну и в-пятых, просто хотелось «как на заводе». Классическая пресс-форма состоит из матрицы (как правило, нижняя часть) и пуансона (обычно верхняя, создающая давление, часть). Начать я решил с изготовления матрицы, в которую и будет «влита» мастер-модель.

Сразу прошу прощения за возможную скрытую рекламу на визитках, постарался все убрать пот каты, изначально не ставилась цель размещать пост здесь. Как видно, сама деталь небольшая, а значит в качестве опалубки можно использовать ламинированные визитки. Ламинация, помимо эстетически гладкой поверхности, позволяет обойтись без использования разделяющего состава. Отталкиваясь от предыдущего опыта, я решил что модель будет не просто лежать задней частью на визитке, а на небольшом пластилиновом возвышении. В результате изделие будет как бы утоплено в ванночке, что даст дополнительную возможность избежать пузырей.

Приклеил суперклеем к пластилину, иначе не клеится.

Изготовление пуансонов и матриц для прессов

Работы по штамповке и прессовке различных заготовок требуют применения специальных пуансонов. Такое изделие используется для маркировки узлов устройств, при обработке металлов или в процессе штамповки. Для того чтобы сделать качественную штамповку или маркировку узла устройства, к нему необходимо приложить непосредственное давление. Именно для этой цели и был разработан пуансон, который может быть самой разной конструкции.

Специалисты выделяют следующие типы подобных приспособлений:

  • вырубные;
  • пробивные;
  • прошивочные;
  • просечные.

Как работают матрицы и пуансоны

При прессовании прочный трамбовочный пуансон сильно давит на специальную шайбу для пресса, которая, в свою очередь, передает давление на заготовку. В итоге нужная заготовка выдавливается сквозь матрицу. Пуансон способен работать при огромных тепловых и силовых нагрузках, поэтому его производят из износоустойчивого металла. Приспособление отличается большой прочностью и не повреждается при перепадах температуры.

Другими словами, штамп считается приспособлением, который при помощи давления может изготовить заготовку необходимой формы и размера. При штамповке различных деталей он является наиболее важным инструментом. Когда вместе с ним применяется полиуретан, то из него делают качественную матрицу, которая будет ответным узлом штампа.

При сборке любого вида штампа конструкция этого приспособления всегда полностью совпадает с режущей кромкой матрицы. Другими словами, подобное изделие является замыкающим узлом, который способен создать верхнюю часть заготовки. Набором пуансонов называется небольшой пресс, который может качественно маркировать или делать штамповку разных узлов. С помощью этого приспособления есть возможность изготавливать заготовки любых габаритов или наносить качественную маркировку, которая может быть зеркальной или обычной.

Наборы пуансонов используются на металлообрабатывающих предприятиях, на которых практикуется прессование железных заготовок или изготавливаются листовые детали. В строительной сфере при помощи этого приспособления можно сделать блоки из газобетона, которые имеют различные пустоты.

Основное назначение матрицы

Для того чтобы изготовить заготовку необходимой формы, используется матрица, которую можно сделать из:

  • полиуретана;
  • резины;
  • различных металлов.

Чтобы сделать железную деталь, матрицу необходимо изготовить из специализированной прочной стали, которая имеет высокую износоустойчивость. Подобная конструкция должна быть оборудована отполированными стенками и не иметь крышки.

Специалисты выделяют матрицы следующих видов:

  • простые;
  • сложные;
  • универсальные.

Наиболее сложные конструктивные решения используются довольно редко, поэтому их производят по индивидуальному заказу. Примером простых матриц стоит считать формы для производства различных блоков и небольших кирпичей.

Материалы для изготовления пуансонов и матриц

Главной задачей набора пуансонов считается продавливание детали сквозь матрицу. Эта работа выполняется под огромным давлением. При использовании горячего прессования заготовки находятся под действием большой температуры. Из-за этого для производства пуансонов и матриц используются различные виды материалов. Приспособления для холодного прессования делаются из специализированной стали высокой прочности, которая отличается большой степенью прокаливания.

Материалы для изготовления этих деталей соответствуют таким характеристикам:

  • высокой степенью износоустойчивости;
  • большой прочностью;
  • устойчивостью к коррозии.

Легированная сталь не подходит для работ при высоких температурах. Металл под влиянием разности температур может стать хрупким. Любой пуансон имеет наибольшую степень твердости по всей высоте. При горячем способе изготовления матриц для штамповки сталей верхнюю часть изделия выполняют из специализированных металлов, которые не подвержены деформации при большой температуре и имеют высокую степень износоустойчивости. Такая технология способна обеспечить наибольшую стойкость приспособления. Иногда применяются современные виды различных полимеров. К примеру, это может быть полиуретан, который отличается хорошей эластичностью и большой прочностью.

Основные характеристики изделия

Абсолютно любой вид штампов имеет определенный гарантийный срок эксплуатации. Главными узлами этого приспособления являются матрица и пуансон, которые довольно быстро изнашиваются. Эти узлы необходимо регулярно менять, потому что они способны служить без замены около 5 лет. Оборудование вибрационных прессов устройств по штамповке имеет разную конструкцию. Это сделано для того, чтобы была возможность производить различные технические операции.

По этой причине при производстве цилиндрических штампов выполняется основательное шлифование. Мастера делают черновую обработку приспособления, а потом уже чистую шлифовку. Приспособление затачивается и полируется на последнем этапе его изготовления.

Чтобы сделать фасонные пуансоны, используется технологический оттиск. Приспособление закаливают в горячей печке в течение 10 минут. Далее приступают к финишной шлифовке. Чтобы получить изделие сложной формы, применяется большое количество специализированного оборудования. Тут почти невозможно обойтись без использования фрезерных и строгальных станков.

Подобное оборудование нужно для производства матрицы. Когда формы для пресса сделаны очень качественно, а пуансон снабжен точной линией среза, то штамп будет обладать высокой степенью износоустойчивости и большим сроком службы. Специалисты считают, что сделать штампы своими руками очень сложно. Для этого необходимо обладать многими знаниями в области обработки металлов.

Что такое пуансон и где встречается этот элемент оснастки

Ни одно штамповочное и прессовое производство не может обойтись без пуансона. Эта деталь применяется для маркировки деталей, при штамповке и металлообработке. Чтобы выполнить штамповку детали или сделать ее маркировку, на деталь производится непосредственное давление. Именно для производства такой технологической операции и предназначен пуансон.

Читать еще:  Сборочный чертеж приспособления «Патрон цанговый»

Он может иметь самую разную конструкцию:

  • вырубной;
  • пробивной
  • прошивочный;
  • просечной.

Принцип работы пуансона

В момент прессования, пуансон начинает давить на пресс-шайбу, а она давит на заготовку, которая выдавливается через матрицу. Так как деталь работает при больших силовых и тепловых нагрузках, ее изготавливают из особой, износоустойчивой стали. Она отличается высокой прочностью и не деформируется под влиянием температурных перепадов.

В принципе, пуансон можно назвать инструментом, который методом давления получает заготовку определенной формы. В штамповочном производстве он является одной из важнейших деталей.

Если совместно с ним используется полиуретан, то из него изготавливают матрицу, являющуюся ответной деталью штампа.

Для чего нужна матрица?

Чтобы получить определенную форму изделия применяется матрица, которая может быть изготовлена из самого разного материала:

  • сталь;
  • полиуретан;
  • резина.

Для изготовления стальных заготовок, материалом матрицы становится специальная высокопрочная сталь, повышенной износостойкости. Такая конструкция всегда имеет стенки без крышки.

Матрица может иметь несколько видов конструкции:

  • простая;
  • сложная;
  • комбинированная.

Особо сложные конструкции применяются редко, их изготавливают по специальному заказу.

Наиболее простые матрицы можно встретить при изготовлении пустотных кирпичей и блоков.

Штамп и пуансон

В любом штампе, конструкция этой детали всегда совпадает с режущей частью матрицы. По сути дела, эту деталь можно назвать замыкающей деталью, создающей верхнюю часть изделия.

Пуансон — это маленький пресс, который способен штамповать и маркировать детали. С его помощью можно штамповать детали любой формы или нанести маркировку, причем она может быть обыкновенной или в зеркальном отражении.

В основном пуансон применяется в металлообрабатывающей промышленности, там, где используется прессование металлов, формируются листовые заготовки. В строительном производстве с помощью пуансона получают газобетонные блоки, имеющие фигурные пустоты.

Материалы матрицы и пуансона

Как уже было сказано выше, основной задачей пуансона является продавливание заготовки сквозь матрицу. Операция осуществляется под большим давлением, причем там, где используется горячее прессование, детали испытывают мощное тепловое воздействие. Поэтому для изготовления матрицы и пуансона, учитывая сферу их деятельности, применяются самые разные материалы.

При холодном прессовании, детали изготавливают из специальной высокопрочной стали, отличающейся повышенной прокаливаемостью. Твердость закалки по Роквеллу составляет более 60 единиц. Применяется и особая инструментальная сталь — 6ХВ2С. Эти материалы отличает:

  • износоустойчивость;
  • высокая прочность;
  • антикорозийность.

При высоких температурах нельзя использовать легированные стали. Они под влиянием высокой температуры становятся хрупкими. Каждый пуансон имеет максимальную твердость по всей высоте своей поверхности.

В горячем производстве верхнюю часть штампа изготавливают из специальных износоустойчивых сталей, которые не деформируются при высокой температуре. Таким образом обеспечивается наивысшая стойкость штампа.

В некоторых случаях используются и современные полимеры. Чаще всего применяется полиуретан. Он отличается высокой эластичностью и повышенной прочностью. Его твердость достигает 98 единиц по Шору.

Характеристика пуансонов

Любой штамп имеет определенный срок эксплуатации. Его основные детали — пуансон и матрица, изнашиваются быстрее всего. Их приходится часто менять, особенно если приходится работать в массовом производстве. В основном эти детали могут прослужить без замены максимум шесть лет.

Оснастка вибропрессов штамповочного оборудования имеет различную конфигурацию. Она применяется для самых разных технологических операций. Все зависит от нескольких параметров:

  • формы;
  • типа;
  • размера;
  • материала будущей детали. Она может быть стальной или бетонной.

К оснастке штамповочных прессов предъявляются конкретные требования. Не допускаются:

  • зазоры;
  • заусенцы;
  • трещины;
  • неровности.

Поэтому при изготовлении цилиндрических пуансонов проводится двойное шлифование. Сначала делается черновая обработка, а затем выполняется чистовое шлифование. На завершающем этапе деталь полируется и затачивается.

Для изготовления фасонных пуансонов применяется технологический оттиск. Деталь закаливают в термопечи в течение примерно восьми минут при температуре 780 градусов по Цельсию. Затем ее подвергают финишной обработке.

Для получения оснастки, имеющей сложный контур, используется целый парк специальных станков. В этом случае практически невозможно обойтись без строгального и фрезерного оборудования.

Такое же оборудование необходимо для изготовления матрицы, когда необходимо учесть соответствующие размеры.

Если пресс-формы изготовлены с высоким качеством, а пуансон имеет точную линию среза, то такой штамп будет отличаться минимальным износом и максимальным сроком эксплуатации.

Особенности процесса штамповки и конструкции штампов

Штамповка как высокопроизводительный процесс механической обработки материалов давлением находит широкое применение при изготовлении деталей машин и приборов. При обработке давлением обеспечивается получение как готовых деталей, так и заготовок (полуфабрикатов) под последующую обработку резанием, т. е. со снятием стружки.

Процесс обработки материалов давлением осуществляется на прессах различной конструкции.

Основными разновидностями процесса обработки материалов давлением являются горячая и холодная ковка и штамповка, которые в свою очередь включают операции прокатки, прессования, волочения и непосредственно ковку и штамповку.

Широко применяется в приборостроении высокопроизводительный процесс листовой холодной штамповки, которая имеет преимущества перед другими видами механической обработки материалов. При холодной штамповке имеется возможность получать прочные и жесткие детали сложной формы и высокой степени точности.

Штампы, используемые при холодной штамповке, классифицируются как по массе, так и по технологическому и конструктивно-эксплуатационному признакам. Штампы по массе разделяются па пять групп: мелкие (10—30 кг), небольшие (до 70 кг), средние (150—200 кг), крупные (400—500 кг) и весьма крупные (3000— 5000 кг). В приборостроении чаще всего используются мелкие и небольшие штампы. В свою очередь классификация штампов по технологическому признаку производится в соответствии с основными выполняемыми ими процессами и операциями холодной штамповки.

Наиболее ответственными элементами штампов являются их рабочие детали — матрица и пуансон, которые закрепляются соответственно на нижней плите и в пуансонодержателе штампа. Для обеспечения правильного направления пуансона при работе штампа служат направляющие втулки и колонки, крепление которых производится соответственно в верхней и нижней плитах. Установка и закрепление верхней части штампа в ползуне пресса осуществляется посредством хвостовика. Для установки штампуемой заготовки на матрице закрепляются специальная рамка и направляющие планки или фиксаторы, а для снятия детали имеется съемник.

Классификация штампов

По степени совмещения операций штампы бывают простые, выполняющие только одну операцию, и комбинированные, производящие по две и более операции. Комбинированные штампы в свою очередь различаются по характеру совмещения операций и переходов во времени на штампы последовательного и совмещенного действия. У шаговых штампов последовательного действия изготовление детали производится за несколько переходов под различными пуансонами при последовательном перемещении штампуемой полосы заготовки. Наоборот, у штампов совмещенного действия получение детали осуществляется за один ход пресса концентрично расположенными пуансонами при неизменном положении заготовки. У штампов последовательно совмещенного действия изготовление детали происходит путем сочетания последовательной и совмещенной штамповок.

По конструктивному выполнению штампы бывают без направляющих и с направляющими устройствами. Штампы без направляющих устройств более просты в изготовлении, имеют сравнительно небольшую массу и габаритные размеры, но неудобны при установке их на прессе и небезопасны в эксплуатации.

Вырубные и пробивные штампы без направляющих устройств применяются в основном в индивидуальном (опытном) и мелкосерийном производстве. В серийном производстве штампы без направляющих устройств используются в основном для простой гибки, вытяжки, чеканки и выдавливания. Сравнительно сложные по конструкции штампы с направляющими устройствами более надежны в эксплуатации, широко применяются в серийном и массовом производстве.
Штампы подразделяются как по способу подачи и установки заготовок, так и по способу удаления деталей и отходов. В первом случае штампы бывают с ручной и автоматической подачей, а во втором — различают штампы с провалом деталей через отверстие в матрице, а также с обратной вставкой деталей в ленту и удалением их вместе с лентой (в так называемых компаундных штампах). Кроме этого, имеются также штампы с обратным выталкиванием деталей на поверхность штампа и удалением их струей сжатого воздуха.

Работоспособность штампов во многом зависит от правильности выбора материала и размеров их рабочих деталей. Матрицы и пуансоны штампов в зависимости от их конструкции, свойств и толщины штампуемого материала изготовляются из сталей марок У8А, У10А, Х12М, ХВГ, ШХ15СГ, Х6ВФ, 7ХГ2ВМ с HRC3 57—59 и твердых сплавов ВКЮ, ВК15, ВК20, ВКЗО. Стойкость твердосплавных штампов значительно выше стальных. Наибольшая твердость должна быть у стальных матриц на глубине не менее половины ее высоты и на расстоянии не менее 5 мм по кругу рабочего контура, а у пуансона — по всей высоте.
Несущие элементы штампов (плиты, планки и др.) изготовляются из конструкционных сталей 30 и 45, а направляющие элементы (втулки, колонки и др.) из малоуглеродистой стали 20Х с последующей цементацией.

Читать еще:  Георешетка бетонная: достоинства «прочного» газона и технология его устройства

Изготовление штампов

Для упрощения технологического процесса изготовления штампов производится стандартизация их деталей, например блоков в сборе, включающих нижние и верхние плиты, направляющие колонки, втулки и т. д.

Точность штампуемых деталей (квалитет 8—14) зависит от точности рабочих деталей штампа (квалитет 6—11). Поэтому при проектировании и изготовлении штампов большое внимание должно уделяться точности исполнительных размеров и конфигурации профиля рабочей части матрицы и пуансона. В качестве исходных данных при расчете рабочих частей штампов принимаются номинальные размеры и допуски на штампуемую деталь. Для вырубных и пробивных штампов методика расчета соответствующих исполнительных размеров матрицы и пуансона зависит от назначения штампа.

В штампе для вырубки деталей матрица принимается в качестве основной детали, а наименьший технологический зазор обеспечивается за счет диаметра пуансона. За номинальный принимается диаметр, меньший номинального диаметра штампуемой детали на допуск.

Для электротехнических сталей с содержанием 4% кремния зазор между матрицей и пуансоном для листа толщиной 0,2— 0,5 мм составляет 12—14% толщины листа, при вырубке деталей из закаленных сталей с HRC3 32—42—20%, а из нержавеющих аустенитных сталей — 20—25%. В свою очередь для вырубки контура и пробивки отверстия в нержавеющей стали большей толщины (до 3 мм) зазор составляет 0,02—0,03 мм, а толщиной 3— 10 мм — 0,04—0,05 мм. При штамповке электротехнической стали зазор не должен превышать 3—6% толщины обрабатываемого материала.
Шероховатость рабочих и направляющих поверхностей деталей вырубных и гибочных штампов должна иметь 0,32— 0,63 мкм, а вытяжных матриц 0,08—0,16 мкм. Окна в матрицах могут выполняться с нулевым пояском или с небольшим уклоном (2—3) на ширине пояска, а затем угол увеличивается до 2—3°, что обеспечивает нормальный проход деталей и отходов в матрице.

При больших партиях штампуемых деталей из трансформаторного железа и из других труднообрабатываемых материалов рабочие части штампов следует изготовлять из твердого сплава марок ВК15, ВКЗО. Стойкость таких штампов между переточками составляет до 200 тысяч ударов, в то время как стойкость стальных не превышает 2—3 тысяч ударов. Твердосплавные матрицы и пуансоны изготовляются из пластифицированных твердых сплавов, после чего производится необходимая механическая обработка, а затем твердосплавные заготовки подвергаются окончательному спеканию и чистовой обработке алмазными абразивными инструментами. Ранее был представлен твердосплавный штамп для последовательной безотходной штамповки пластин трансформаторного железа.

При изготовлении крупногабаритных штампов в настоящее время широко используются пластмассы на основе эпоксидных и акриловых смол, а также фенопласты, что значительно снижает трудоемкость производства штампов. Напыление пластмасс на макеты и каркасы элементов штампа обычно осуществляется с помощью специальных установок, после чего сверху наносятся более прочные слои смеси из стекловолокна и связующего вещества толщиной до 1,5—3 мм. Полученный слой накатывается с помощью резиновых роликов. В качестве каркаса в зависимости от размеров штампа используются металл, дерево и масса песка.

За последние 15—25 лет для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах, вакууме, скоростных потоках среды или при повышенных температурах, начали широко применяться коррозионно-стойкие и жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы. Они имеют повышенные физико-механические характеристики.

Большие габаритные размеры и толщина заготовок, сложность формы и высокие требования к точности изготовляемых деталей ставят такие задачи, как создание мощного прессового оборудования, имеющего рабочую площадь стола 25—30 м2 и более, а также изготовление сложных и крупногабаритных нагревательных устройств, позволяющих производить деформирование заготовок из малопластичных материалов в нагретом состоянии, а также трудоемкой и металлоемкой технологической оснастки.

Высокоэнергетические методы штамповки

В промышленности начинают широко применяться следующие высокоэнергетические методы штамповки:

— давлением ударной волны при взрыве взрывчатых веществ в воде (взрывная штамповка);

— действием высоковольтного электрического разряда в жидкости (электрогидравлическая штамповка);

— импульсами магнитного поля высокой напряженности (магнитно-импульсная штамповка).

Взрывная штамповка основана на деформации листовой заготовки давлением ударной волны, образующейся при взрыве взрывчатых веществ в баке с водой. Штампы для взрывной штамповки представляют собой матрицу, имеющую рабочую полость соответствующей формы с отверстиями для удаления воздуха.

Для крупногабаритных деталей металлические матрицы тяжелы и дороги. В этом случае их зачастую делают из дерева или железобетона с облицовкой стеклопластиком.

Электрогидравлическая штамповка основана на электрогидравлическом эффекте, открытом советским изобретателем Л. А. Юткиным. Энергия, необходимая для электрического разряда, накапливается в высоковольтной батарее. За счет этой энергии между электродами создается разряд длительностью 0,00004 с, вызывающий появление ударной волны в жидкости, которая деформирует заготовку, заставляя принять ее форму матрицы.

Сущность штамповки импульсным магнитным полем заключается в следующем: при импульсном разряде электрического тока высокого потенциала на катушку в ней образуется мощное магнитное поле, которое воздействует на заготовку. Возникающие на поверхности заготовки вихревые токи образуют свое магнитное поле, которое, взаимодействуя с первичным полем, вызывает эффект «отталкивания» заготовки от витков катушки. Заготовка деформируется, принимая профиль матрицы.

Способы изготовления матриц для штамповки сталей

Детали из бронированной стали, изготовленные по методу горячей штамповки

Детали из бронированной стали, изготовленные по методу горячей штамповки 500 HB и 600 HB

Горячая штамповка броневой стали — это производство штампованных деталей произвольной трёхмерной формы. Броневая сталь нагревается, штампуется, а затем охлаждается. Трудность состоит в том, чтобы получить желаемую твердость в процессе охлаждения, но с другой стороны сталь не должна стать хрупкой или излишне твёрдой — иначе она может лопнуть при взрыве или попадании пули.

Технология горячей штамповки позволяет разрабатывать компоненты любой формы без ограничений, которые накладывает обычная гибка. Типичными деталями, которые производятся с использованием технологии горячей штамповки можно назвать моторные щиты, колесные арки, люки, противоминные днища, оконные рамы, Z и U профили- они могут быть изготовлены без сварки и гибки, что значительно экономит затраты и позволяет уменьшить вес. Кроме того, горячая штамповка является единственным способом получения компонентов сложной формы из стали 600 HB и более.

Преимущества технологии горячей штамповки следующие:

  • Детали могут быть сконструированы точно в необходимой форме (радиус изгиба может быть такой же, как толщина материала)
  • Меньшее количество деталей увеличивает пропускную способность производства
  • Увеличение ударной прочности без ухудшения сварочных свойств
  • Повышенная механическая прочность за счет меньшего количества сварных швов (сварные швы имеют только около 30% прочности монолитной пластины)
  • Небольшие перекрытия обеспечивают меньший вес брони
  • На выбор предлагаются несколько типов деталей

У технологии горячей штамповки есть только один недостаток — для каждой детали должны быть изготовлены свои матрицы, и их стоимость должна быть компенсирована количеством произведенных деталей. Тем не менее, стоимость штамповки одной детали остается намного ниже, чем ее гиб или сварка. Наша технология позволила снизить затраты на изготовление матриц примерно на 40% по сравнению с конкурентами.

Наши баллистические детали, изготовленные способом горячей штамповки, были успешно испытаны в Федеральном баллистическом центре сертификации в Мюнхене (Beschussamt München). Кроме того, мы провели многочисленные баллистические испытания совместно с нашими клиентами.

Обращайтесь к нам за более детальной информацией.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector