Металл для производства штампов

Одна из самых распространенных технологий обработки металла – это штамповка. С ее помощью производят детали для всех отраслей народного хозяйства. Использование штамповки позволяет получать из плоского листа детали разных размеров и формы.

Штамповка листового металла

Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

Обработка деталей из листового металла – это процесс получения деталей необходимой формы и определенного размера. Работа по формированию деталей происходит на специальном оборудовании с применением инструмента под названием штамп.

Говоря о деталях, произведенных из листового металла, надо понимать, что на заготовку оказывается серьезное давление. Технологию штамповки начали применять еще в древние времена. Таким образом, производили орудия для обработки земли, посуду, украшения.

Штамповка деталей из металлических листов

В наши дни эта технология широко применяется при производстве деталей из листового металла, обладающих разными размерами и формой. Такой вид обработки широко применяется в автомобиле строении при производстве кузовных деталей.

Холодная и горячая листовая штамповка

Получение деталей из листового металла может быть выполнено в холодном или горячем виде.

Холодная штамповка

Применение холодной обработки давлением считают наиболее эффективным способом обработки листового металла. Применение такого способа выполняют в тех случаях, когда нет необходимости в дальнейшей механической обработке, например, резанием. Такой метод получения деталей применяют чаще всего при изготовлении автомобильных деталей, элементов конструкции авиационной техники и ряда других.

Использование метода холодной обработки металла давлением позволяет осуществить существенную экономию листового металла, разумеется, при грамотном раскрое листа и правильно изготовленной штамповой оснастки. Наибольшую эффективность штамповка показывает в крупносерийном и массовом производстве.

Такой способ показывает наибольшую эффективность при работе с такими сталями, как углеродистые и легированные. Кроме того, штамповкой получают детали из многих цветных металлов, например, медных или алюминиевых сплавов.

Холодная штамповка листового металла

Кроме листовых металлов, метод листовой штамповки допустимо использовать и при получении деталей из резины, картона и многих полимеров.

Кстати, такая обработка металла улучшает его прочностные параметры.

Горячая штамповка

Этот метод обработки листового металла применяют при производстве деталей котельных установок и некоторых деталей, используемых в корабельном деле.  Для таких деталей применяют стальные листы толщиной в 3 – 4 мм.

Технологические операции применяемые в горячей штамповке во многом схожи с теми, которые применяют в холодной обработке листового металла.

Инженеры, разрабатывающие технологии обработки листового металла должны учитывать то, что детали должны быть разогреты до определенной температуры.

Соответственно должны быть учтены такие явления как утяжка листового металла, при выполнении отверстий, гибке и ряда других. Кроме того, при остывании деталей необходимо помнить и о возникающем короблении.

Горячая штамповка листового металла

Все это приводит к тому, что изменяются размеры допусков, на размеры получаемых из металла деталей.

Перед обработкой на прессовом оборудовании заготовки из металла проходят нагрев в печах различного типа, например, электрических или газопламенных.

Резка

Операция, в ходе которой происходит отделение части листового металла, от тела будущей детали называют резкой.

Эту операцию применяют для изготовления и готовых деталей, и при выполнении раскроя листового металла на полосы заданных размеров.

При выполнении этой операции необходимо обеспечить максимальное количество готовых деталей, таким образом, количество отходов будет минимизировано.

Газокислородная резка металла

Эффективность раскроя определяет коэффициент использования листа.  Его рассчитывают как отношение площади полученных деталей к площади целого листа.

Для этой операции применяют разное оборудование, в том числе вибрационные, дисковые, гильотинные и другие виды прессового оборудования.

Вырубка

Так называют технологическую операцию по получении заготовки с замкнутым контуром.

Вырубка листового металла

Вытяжка

Операция в результате которой заготовку выполненную в плоском виде трансформируют в пространственную. Вытяжку используют при изготовлении деталей разной формы и цилиндрические, и конусные, и коробчатые.

Ротационная вытяжка металла

Для вытяжки применяют штамповую оснастку, которая состоит из пуансона, который втягивает листовой металл в отверстие расположенное в матрице.

Гибка

Эта операция позволяет  получать из листовой заготовки детали с требуемой формой изгиба.

Гибка металла

Пробивка

Эту операцию применяют при необходимости получения отверстий определенной формы.

Координатная пробивка и ее недостатки

Рельефная формовка

Так называют операцию, которая позволяет изменять форму в каком-то определенном месте, но при этом сохраняется внешний контур детали.

Рельефная формовка листового металла

Как пример можно привести производство ребер жесткости.

Оборудование и инструменты

Оборудование, которое необходимо для выполнения штамповки включает в свой состав – прессы, а в качестве рабочего инструмента применяют штампы.

Как правило, в цехах, где выполняют штамповку применяют пресса двух типов – механические и гидравлические. В станках первого типа, для выполнения операции используют энергию падающего шатуна, в оборудовании второго типа, для обеспечения необходимой нагрузки используют гидравлическую машину, которая создает усилие на штамповочном узле.

К механическим станкам относят и такие как кривошипно-шатунные, винтовые, гильотинные, комбинированные и некоторые другие.

Рубка гильотиной

Усилие, которое будет направлено на формование детали, в зависимости от модели пресса может составлять несколько килограмм (настольные прессы, пневматического действия), а может несколько сотен тонн, например, пресс марки КА9536. Его усилие составляет 400 тонн, дина хода шатуна составляет 250 мм, а максимальный размер штамповой оснастки составляет 1000 на 1000 мм в плане.

На территории нашей страны действует ГОСТ 6809-87. Он определяет технические параметры для прессового оборудования, применяемого в горячей штамповке.

Штамповочные прессы

Станок для штамповки листового металла должен быть установлен на отдельный фундамент, который не связан с основным фундаментом здания, в котором размещаю штамповочный цех.

Прессовое оборудование может быть использовано в производствах по крупносерийному или массовому изготовлению деталей.

Прессы, практически всех типов имеют два режима работы, ручной и автоматический. Последний,  позволяет встраивать их в линии по производству сложных деталей.

Например, при изготовлении кузовных автомобильных деталей, в одной линии размещено несколько прессов. На каждом из них установлены индивидуальные штампы, последовательное использование которых позволяет получать из листа готовую деталь, например, крышку багажного отделения или дверь.

Точность обработки на таком оборудовании позволяет запускать полученные детали в дальнейшее производство без использования промежуточных операций, связанных с механической обработкой.

Принцип работы и устройство прессов различных типов

Прессовое оборудование механического типа может использовать в своей работе энергию сжатого воздуха. Для этого в штамповочных цехах применяют линии подачи сжатого воздуха. Рабочее давление в них составляет 8 – 12 атм. Станки этого типа оснащают системами очистки воздуха от воды и следов масел.

Прессовое оборудование механического типа

Сжатый воздух, принимает участие в раскрутке маховика, который поднимает шатун в верхнее положение. Нажимая на педаль или кнопки управления прессом, оператор открывает муфту, воздух выходит из системы и шатун под своим весом устремляется вниз.

Гидравлические прессы

Гидравлический пресс, представляет собой набор деталей, включающий в свой состав:

• емкость для хранения масла;
• насосную станцию, предназначенную для создания необходимого давления на шток пресса;
• систему фильтров, отделяющих от рабочей жидкости воду и твердые частицы.

Гидравлические прессы для листового металла

Все прессы включают в состав своей конструкции шкафы управления, выносные пульты, с которыми непосредственно работает оператор пресса.

Радиально ковочный аппарат

Основное предназначение аппарата этого типа – это получение заготовок для валов определенной формы и размера.

Радиусная гибка листа

Чаще всего на оборудовании этого типа производят заготовки с диаметром порядка 150 мм и длиной до 1200 мм.

Электромагнитный пресс

Прессы этого типа появились относительно недавно. В качестве источника энергии для получения деталей заданной формы используют сердечник, который является частью электромагнита.

Электромагнитный пресс для листового металла

Именно он перемещает ползун, на котором установлена верхняя часть штампа, а возвращают его в исходное положение возвратные пружины. Эти станки показывают высокую производительность. Чаще всего применяют электромагнитные прессы с длиной хода в 10 мм, а усилие на штампе составляет 2,5 тонны.

Инструмент для штамповки

Для обработки деталей при помощи штамповки применяют инструмент под названием штамп.

Штамп для листового металла

Он состоит из двух частей, верхняя закрепляется на подвижном ползуне, нижняя на неподвижном столе, который является неотъемлемой частью станины.

Для производства штампов применяют инструментальные стали типа У8, ХВГ и некоторых других.

Производство штампов для холодной штамповки

Изготовление металлических деталей при помощи холодной штамповки занимает большую часть в технологии обработки материалов и часто применяется в разных отраслях промышленного производства.

В основе метода лежит пластическое деформирование поверхностей без их дополнительного предварительного нагрева.

Применение специального оснащения в виде штампов позволяет получить детали практически любой формы и размера.

Штамповкой называют сложный технологический процесс, во время которого металлическая заготовка подвергается механическому давлению, что приводит к ее пластической деформации.

Для выполнения подобной обработки используется специальное оборудование. В результате его воздействия на материал получают заготовки требуемой формы и размеров.

Основным сырьем, применяемым для штампования, является листовой металл разной толщины.

Данный метод обработки разделяют на два вида:

Детали, изготовленные холодной штамповкой

• горячий. Подразумевает предварительное нагревание заготовок;
• холодный. Перед штамповкой заготовки не нагреваются.

Горячее штампование применяется для материалов, не обладающих высокой пластичностью.

Данный метод обработки чаще всего используется при производстве заготовок небольшими партиями из металлического листа, имеющего толщину 5 мм.

При изготовлении деталей возникает необходимость применения больших допусков. При их остывании происходит коробление и другие негативные процессы, влияющие на размеры будущей заготовки.

При выполнении холодного штампования используется специальная оснастка. В процессе обработки материал дополнительно упрочняется, но теряется его пластичность. Чтобы предотвратить повышение хрупкости готовых изделий, их дополнительно подвергают рекристаллизационному отжигу.

Особенности технологии холодного штампования

Технология штамповки холодным способом подразумевает обработку заготовок с изменением их формы и размеров, но с сохранением других геометрических характеристик.

В качестве сырья для получения необходимых изделий используются полосы, лента или листы, полученные из легированных низкоуглеродистых сталей. Могут применяться сплавы алюминия, меди, латуни, магниевые, титановые или другие высокопластичные составы. Это связано с тем, что такие материалы легко поддаются деформации.

Перечень выполняемых операций во время штампования

В процессе холодной штамповки металла выполняются различные операции, которые помогают придать изделию требуемых характеристик. Они могут быть разделительными и формоизменяющими. В первом случае поверхность материала частично отделяют по указанному контуру. К разделительным операциям относят:

• резка. Отделение части заготовки по прямой или фигурной линии при помощи пресса в виде ножниц;
• пробивка. Выполняется для создания в детали отверстия необходимой формы и размера;
• вырубка. Готовая деталь имеет вид замкнутого контура.

Классификация основных операций штамповки

Формоизменяющие операции при штамповке подразумевают изменение формы или размеров заготовки из листового металла путем перемещения ее частей определенным способом. При этом не происходит физическое разрушение детали. К самым распространенным формоизменяющим операциям относят:

• вытяжка. Относится к объемной штамповке, при помощи которой получают полые детали разной формы (конуса, цилиндра, полусферы, куба);
• гибка. С помощью такой штамповки изгибу листового материала придается практически любая форма;
• рельефная формовка. Подразумевает локальные изменения при сохранении конфигурации самой заготовки;
• холодная высадка. Позволяет получить деталь нужной длины с увеличением ее диаметра.

Возможно штампование комбинированным способом, подразумевающим разделение и формообразование детали.

Дополнительные операции, выполняемые в процессе штампования

Отжиг стали для штамповки

В процессе холодной штамповки металла его могут подвергать некоторым вспомогательным операциям, позволяющим повысить эксплуатационные качества полученных изделий. К таким относят отжиг и травление. С их помощью улучшаются механические характеристики, и увеличивается срок службы деталей.

Для улучшения износостойкости металла его обрабатывают специальными защитными покрытиями.

При объемной штамповке выполняется перечень операций, позволяющих улучшить механические характеристики изделий из металла:

• предварительная термическая обработка металла для снижения его прочности;
• подготовка поверхности к основным работам;
• непосредственно обработка металла.

Оборудование для холодного штампования

Холодное штампование металла осуществляется при помощи специального оборудования. Для обработки деталей применяется штамповочный пресс, который может быть механическим (эксцентриковые, с кривошипно-шатунным механизмом) или гидравлическим.

Особенности устройства и работы пресса кривошипного типа

Общий вид кривошипного пресса

Листовая штамповка, подразумевающая вырубку, вытяжку, пробивку металла, проводится на прессах кривошипного типа. Он имеет электрический привод.

Основным действующим элементом пресса является кривошипный вал. Он движется за счет передачи вращения от маховика электродвигателя через зубчатый механизм. В результате ползун кривошипа осуществляет возвратно-поступательные действия, что запускает штампование.

Основные узлы кривошипного пресса изготовляются из высокопрочной стали. Они дополнительно укрепляются, что придает оборудованию повышенную жесткость.

Устройство гидравлического пресса

Гидравлические прессы преимущественно используются для проведения объемной штамповки методом продавливания.

Устройство гидравлического пресса

Принцип действия такого оборудования довольно прост:

• работа пресса обеспечивается давлением жидкости, которая размещается в двух специальных емкостях с поршнями;
• резервуары соединены между собой при помощи трубки;
• давление, возникающее в процессе ее передвижения жидкости по емкостям пресса, передается на ползун;
• за счет смещения ползуна осуществляется холодное штампование.

Как происходит изготовление штампов для проведения холодной штамповки?

Технология холодной листовой штамповки

Штампом называют специфический вид оснастки, которая активно используется в процессе листовой штамповки. Он непосредственно воздействует на материал, деформируя его. После обработки металл приобретает такую же форму, какая характерна для рабочей части штампа. Данный инструмент устанавливается на специальные молоты и прессы, приводящие его в действие.

Штамп состоит из двух частей – матрицы и пуансона. Последний элемент закрепляется на специальном ползуне, за счет которого осуществляется движение инструмента. Деформация металла происходит в момент прижимания пуансона к матрице.

Этапы производства штампов для холодного штампования

К процессу создания эскизов штампов и их непосредственному изготовлению предъявляются высокие требования. От качества полученной оснастки зависит правильность формировки самых изделий и их качество. Обычно изготовление штампов происходит в такой последовательности:

Холодная объемная штамповка

1. Составляется эскиз штампа с учетом всех представленных требований.
2. При помощи специальной компьютерной программы создается схема штампа.
3. Определяется рациональность полученного оснащения, при необходимости проводится корректировка эскиза.
4. Определяются места, где в дальнейшем будут сформированы отверстия необходимого размера и формы.
5. После согласования чертежей непосредственно приступают к изготовлению штампа.

Заготовки, изготовленные из металла, будут правильно обработаны методом холодного штампования, если эффективно подобрать все оснащение. Штампы – это один из главных элементов, влияющих на качество проведенных работ. При их изготовлении используется современное оборудование с ЧПУ, что позволяет осуществить необходимый контроль качества.

источник: https://promzn.ru/stanki-i-oborudovanie/shtampy-dlya-holodnoj-shtampovki.html

(1

Pereosnastka.ru

• Материалы для изготовления штампов
• Категория:
• Слесарно-инструментальные работы

Материалы для изготовления штампов

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.

Рис. 1.

Виды штампов: а — для холодной штамповки: 1 — нижняя плита, 2 — матрица, 3 — направляющая колонка, 4 пуансон, 5 — верхняя плита, 6 — направляющая втулка; б — две половины цельного штампа для горячей штамповки: А —- нижняя, Б — верхняя; 1 — протяжной ручей, 2 — чистовой ручей, 3 — черновой ручей, 4 — гибочный ручей, 5 — хвостовая часть, 6 — подъемное отверстие, 7 — клещевина, 8 — контрольная сторона, 9 — шпоночный паз; в — сборный штамп для горячей штамповки: 1 •— блок с подготовительными ручьями, 2 — вставка чистового ручья, 3 — вставка чернового ручья, 4 — углубления для вставок

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.

Реклама:

Поставка металлопроката по всей России!

Сталь инструментальная штампованная широко используется для производства различных инструментов, которые эксплуатируются в сфере обработки.

С помощью этих инструментов осуществляется обработка металлических заготовок под давлением. Таким образом, штампованная сталь применяется в изготовлении пуансонов, штампов, валиков, роликов и других обрабатывающих устройств.

Именно от штамповочных устройств и произошло название стали данного типа. 

Основные характеристики штамповых сталей

Сплавы инструментального типа для холодного штампования должны обладать высоким коэффициентом твёрдости. Таким образом, изделия из такой стали будут защищены от преждевременного истирания. Впрочем, для таких устройств как пуансоны большую роль играет коэффициент вязкости инструментального сплава.  

Что касается стали, которая идёт на создание технических устройств для горячей штамповки, то она должна быть, прежде всего, жароустойчивой. Только в этом случае инструмент не будет перегреваться и плавиться в процессе обработки металлической заготовки.

Кстати, сплавы, предназначенные для производства большеразмерных штампов, должны быть готовы выдержать высокую степень нагрева. И, конечно, сплавы, из которых создают формально сложные пуансоны и штампы, не должны быть подвержены значительномудеформированию.

 

Стали для изготовления штампов делятся также на следующие подкатегории:

• средней теплоустойчивости с высоким показателем ударной вязкости;
• повышенной теплоустойчивости с высокой ударной вязкостью;
• высокой теплоустойчивости.

Главным общим признаком всех сталей, рассчитанных на горячее деформирование, является низкий процент содержания углерода – не выше 0,6 %.

Именно этот фактор обуславливает их высокую ударную вязкость.

Сферы использования штамповой стали

Сплавы под марками У10, У11,У12 – это стали для штампов и пресс-форм. Рабочая среда для этих инструментов должна быть облегчённой. Для производства устройств с более сложной структурой используются легированные стали, прошедшие закалку в масле. Пример такого сплава – ШХ15.

Из сплавов с хромовой присадкой (1-2%) производят валки холоднопрокатных станов. Жаропрочные и вязкие сплавы с высоким уровнем прокаливаемости используются в производстве горячих штампов.

В лёгких рабочих условиях применяются штампы из углеродистых сталей марок У7, У8, У9. Если речь идёт о тяжёлых рабочих условиях, то штамповочный инструмент производится из легированных сталей.

Это, к примеру, такая популярная сталь как 5ХНМ, а также ряд её заменителей.

Всем, кому необходима инструментальная штампованная сталь и произведённые на её основе инструменты, могут в любое время обращаться в компанию МСК!

Штамповые стали

Для обработки металлов давлением применяют инструменты— штампы, пуансоны, ролики, валики и т. д., деформирующие металл. Стали, применяемые для изготовления инструмента такого рода, называют штамповыми сталями (по виду наиболее распространенного инструмента).Штамповые стали делятся на две группы:

• деформирующие металл в холодном состоянии
• деформирующие металл в горячем состоянии.

Условия работы стали при различных видах штамповки сильно различаются между собой.При штамповке в горячем состоянии штампуемый металл под действием сближающихся половинок штампа деформируется и заполняет внутреннюю полость штампа.

В работе внутренняя полость штампа («фигура»), которая деформирует металл, соприкасается с нагретым металлом, поэтому штамповал сталь для горячей штамповки должна обладать не только определенными механическими свойствами в холодном состоянии, но и достаточно высокими механическими свойствами в нагретом состоянии.

Особенно желательно иметь высокий предел текучести (упругости), чтобы при высоких давлениях штамп не деформировался. Для кузнечных штампов большое значение имеет и вязкость, чтобы штамп не разрушился во время работы при ударах по деформируемому металлу.

Устойчивость против износа во всех случаях очень важна, так как она обеспечивает сохранение размеров «фигуры» — долговечность работы штампа.Для прессового инструмента, работающего без ударов, большое значение имеет износостойкость в горячем состоянии и относительно меньшее — вязкость.

Поэтому для молотовых штампов и для прессового инструмента применяют стали различных марок.

Для штамповки в холодном состоянии сталь, из которой из­готавливают штампы, обычно должна обладать высокой твердостью, обеспечивающей устойчивость стали против истирания, хотя и вязкость, особенно для пуансонов, имеет также первостепенное значение.Сталь для «горячих штампов» должна иметь как можно меньшую чувствительность к местным нагревам. В недостаточно вязкой (пластичной) стали, например в плохо отпущенной, местный нагрев может привести к образованию трещин.

Еще в более тяжелых условиях работы находится сталь и штампах (прессформах) для литья под давлением.

Нагрев рабочей поверхности формы расплавленным металлом и охлаждение водой внутренних частей формы вызывают значительные тепловые напряжения.

Сталь, применяемая для прессформ, должна быть также достаточно износостойкой, иметь высокие механические свойства в нагретом состоянии и хорошо сопротивляться разъеданию поверхности формы расплавленным металлом.

Стали для штампов холодного деформирования

Стали этого типа должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, высокой прочностью и удовлетворительной вязкостью для работы при ударных нагрузках.

В зависимости от назначения различают три группы штамповых сталей для деформирования в холодном состоянии.К первой группе относятся стали для вытяжных и вырубных штампов. Основным требованием к этим сталям является высокая твердость и износостойкость.

Для изготовления штампов этого типа применяют углеродистые стали марок У10—У12 и низколегированные стали X, ХВГ, ХВСГ. После неполной закалки их отпускают при 150—180 °С на твердость НКС 60.

На поверхности образуется твердый износостойкий слой за счет несквозной прокаливаемости — сравнительно вязкая сердцевина, позволяющая работать при умеренных ударных нагрузках.

Стали с повышенным содержанием хрома {6—32 %) (Х6ВФ, XI2, Х12М, Х12Ф1) имеют более высокую износостойкость и глубокую прокаливаемость. Высокая твердость этих сталей достигается благодаря присутствию в структуре большого количества карбидов хрома Сг7С3. Однако повышенное содержание карбидов хрома приводит к росту карбидной неоднородности.

Структура и свойства высокохромистых сталей в значительной мере определяются правильным выбором режима термической обработки, особенно температуры закалки. С ее увеличением возрастает концентрация углерода и хрома в аустените, что приводит к повышению твердости мартенсита.

Однако при закалке с чрезмерно высокой температуры в структуре увеличивается содержание остаточного аустенита и твердость стали падает. После закалки обычно проводят низкий отпуск на твердость НКС 61—63.Хорошо зарекомендовали себя стали Х12Ф4М, Х6Ф4М. Молибден и ванадий, дополнительно введенные в состав, способствуют получению мелкозернистой структуры.

Износостойкость штампов из стали Х12Ф4М в 1,5—2 раза выше по сравнению со штампами из стали Х12М.

Вторую группу составляют стали для штампов холодного выдавливания, испытывающие большие удельные давления. Эти стали должны хорошо сопротивляться деформации и иметь высокую прочность. Присутствие в их структуре остаточного аустенита недопустимо.

Для этого необходимо проведение высокого отпуска при температуре не менее 500 °С. Поэтому, хотя эти стали и относятся к сталям для штампов холодного деформирования, они должны иметь довольно высокую теплостойкость.

Этим требованиям удовлетворяет сталь 6Х4М2ФС.

К третьей группе относятся стали для высадочных и чеканочных штампов, работающих при высоких ударных нагрузках. Сложность создания таких сталей состоит в том, что для повышения твердости необходимо увеличение содержания углерода, что может приводить к снижению ударной вязкости. Обычно для штампов этого назначения используют сталь 7X3. Более высокую стойкость показала сталь марки 6ХЗФС.

Стали для штампов горячего деформирования

В еще более тяжелых условиях работают штамповые инструменты для горячего формообразования. Материал штампов соприкасается с горячим металлом и нагревается, причем нагрев чередуется с охлаждением.

Эффективность использования таких прогрессивных методов точного формообразования, как горячая объемная штамповка, прессование и литье под давлением, зависит от стойкости инструмента.

С расширением номенклатуры обрабатываемых сплавов, увеличением производительности и мощности оборудования формообразующий инструмент испытывает возрастающие нагрузки. Требования к материалу инструмента непрерывно растут.

Материал для горячих штампов должен удовлетворять комплексу требований.

К ним в первую очередь относятся высокая прочность (не менее 1000 МПа), необходимая для сохранения формы штампа при высоких удельных давлениях во время деформирования, и высокая теплостойкость, позволяющая сохранить высокие твердость и прочностные свойства при длительном температурном воздействии.

В рабочих условиях штамп должен деформировать заготовку, а не наоборот — заготовка деформировать штамп. Стали должны иметь достаточную вязкость для предупреждения поломок при ударном нагружении.

Они должны обладать высоким сопротивлением термической усталости (разгаростойкости), сохраняя способность выдерживать многократные нагревы и охлаждения без образования сетки трещин. Горячештамповые стали должны иметь хорошую окалиностойкость и высокую прокаливаемость для обеспечения необходимых механических свойств по всему сечению, что особенно важно для массивных штампов.

В соответствии с указанными требованиями для штампов горячего формообразования применяют легированные стали, содержащие 0,3—0,6 % углерода, подвергаемые закалке и отпуску при 550—680 °С с целью получения трооститной и трооститно-сорбитной структуры.

Для молотовых штампов применяют сталь 5ХНМ и ее аналоги: 5ХНВ, 5ХНТ, 5ХГМ. После закалки и отпуска при 550 °С сталь 5ХНМ при комнатной температуре имеет следующие механические свойства: ав = 1200^1300 МПа, 6= 10—12%, КСЦ = = 0,4 МДж/м2. При нагреве до 500 °С ав = 850-=-900 МПа, оп,3 = 600-5-650 МПа. При температурах эксплуатации выше 500 °С стойкость инструмента из стали 5ХНМ резко падает.

Хорошо зарекомендовали себя на автотракторных машиностроительных заводах стали 4ХМФС, 5Х2СФ и 4ХСНМФЦР. Внедрение этих сталей взамен 5ХНМ для штамповки углеродистых и низколегированных сталей позволило повысить стойкость инструмента в 2—3 раза. Для изготовления крупногабаритных прессовых и молотовых штампов применяют сталь 5Х2НМФС, обеспечивающую повышение стойкости более чем в 2 раза.

Для пресс-форм литья под давлением и прессования цветных металлов и сплавов до последнего времени использовали сталь ЗХ2В8Ф. Ее недостатком является низкая технологичность, что ограничивает возможность ее применения для крупного инструмента. Кроме того, сталь ЗХ2В8Ф чувствительна к ударным нагрузкам и содержит значительные количества дорогого и дефицитного вольфрама.

Взамен этой стали предложена сталь марки ЗХ2М2Ф, используемая для изготовления пресс-форм литья под давлением медных и алюминиевых сплавов, а также для изготовления пресс-шайб и внутренних втулок контейнеров при прессовании медных сплавов. Применение стали ЗХ2М2Ф позволило повысить стойкость инструмента в 1,5—3 раза.

Для изготовления крупного прессового инструмента — пресс-штемпелей, втулок контейнеров и матриц на заводах цветной металлургии применяют стали ЗХВ4СФ и 4ХСН2МВФ.

Прогресс техники требует расширения рабочего температурного диапазона штамповых сталей. Уже сейчас нужны стали с рабочей температурой 700—800 °С. Обычные жаропрочные сплавы нетехнологичны, так как плохо обрабатываются резанием.

Разработан принципиально новый класс штамповых сталей для горячего формообразования — сталей с регулируемым аустенитным превращением при эксплуатации. Примером такой стали является 4Х2Н5МЗК5Ф, сочетающая технологические преимущества сталей на ферритной основе с высокой эксплуатационной стойкостью, свойственной жаропрочным аустенитным сталям и сплавам.

Внедрение этой стали взамен стали ЗХ2В8Ф при изготовлении матриц для прессования медных сплавов позволило повысить их стойкость в 10 раз.

Для увеличения твердости при высоких температурах используют химико-термическую обработку: азотирование, диффузионное хромирование, борирование. На поверхность гравюры штампа из газовой фазы проводят осаждение карбидов титана, имеющих особо высокую твердость.

12. Материалы, применяемые для изготовления штампов. Материалы для пуансонов и матриц. Материалы для пуансонов и матриц твердосплавных штампов. Материалы для вспомогательных деталей штампов

Раздел: БИБЛИОТЕКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Короткий путь http://bibt.ru

Адрес этой страницы' ?>

Предыдущая Оглавление книги Следующая

Материалы для пуансонов и матриц. Для изготовления пуансонов и матриц применяют стали и другие материалы, приведенные в табл. 94.

• Твердость после термообработки, указанную в таблице, следует выдерживать:
• у матриц на глубине не менее половины ее высоты и на расстоянии не менее 5 мм вокруг рабочего контура; остальная часть может иметь твердость HRC на 5-12 единиц ниже;
• у пуансонов по всей высоте, исключая хвостовую часть под расклепку или головку.
• В отдельных случаях (при штамповке из мягких материалов, например алюминия, тонколистовых и сложных деталей) допускается изготовление матриц из стали У10А без термообработки.
• Стали марок 6ХВФ, Х12Ф1 и 7X3 рекомендуется применять при изготовлении высокостойких штампов, а также при штамповке твердых материалов (например, трансформаторной стали).
• Стали марок 8ХФ, У8 и У8А рекомендуется применять для изготовления пуансонов разделительных штампов и при шлифовании (кроме случаев изготовления штампов для трансформаторной стали).
• 94. Материалы для пуансонов и матриц

Наименование деталей	Рекомендуемые материалы	Заменители	Твердость HRC
матрицы	пуансона
Пуансоны, матрицы и пуансоны-матрицы для вырезки и пробивки. Режущий контур простой формы	Сталь У10А	Сталь У10	56-60	54-58
Сталь X	Сталь 7X3
Сталь Х12М	Сталь Х12Ф1
Сталь Х6ВФ
Сталь У8А *	Сталь У8*	—
Сталь 8ХФ
То же при более сложной форме или повышенных требованиях. Пуансон-матрицы с тонкими рабочими стенками	Сталь Х12М	Сталь Х12Ф1	56-60
Сталь Х6ВФ
Пуансоны и матрицы зачистные	Сталь Х12М	Сталь Х12Ф1	58-62
Сталь Х6ВФ	Сталь У10А
Пуансоны и матрицы гибочные и формовочные простой формы	Сталь У8А	Сталь У8	54-58	52-56
Сталь 8ХФ	Сталь У10	54-58
То же сложной формы	Сталь Х12М	Сталь Х12Ф1	56-60
Сталь Х6ВФ
Пуансоны и матрицы вытяжные и разбортовочные	Сталь У10А	Сталь У10	58-62	56-60
То же для вытяжки изделий из коррозионностойких сталей	СЧ 32-52	СЧ 24-44 СЧ 28-48	58-62	56-60

Продолжение табл. 94

Наименование деталей	Рекомендуемые материалы	Твердость HRC
матрицы	пуансона
Пуансоны и матрицы для листовой чеканки простой формы	Сталь У8А	Сталь У8	54-58
Сталь 8ХФ
То же сложной формы	Сталь Х12М	Сталь Х12Ф1
Сталь Х6ВФ

* Для матриц не применяется.

Стали марок 45 и 50 с закалкой до HRC 37-40 допускается применять для изготовления штампов, используемых для штамповки небольших партий деталей (до 10 000 шт. в год) из мягких сталей (σ в

Проектирование и изготовление штампов

Одним из направлений деятельности компании является проектирование и производство штампов, пресс-форм и технологической оснастки. Станкостроительное Объединение ”ПРЕССМАШ” предлагает услуги по проектированию штампов холодной листовой штамповки, включая крупные штампы для кузовных деталей автомобильной промышленности.

• Проектирование штампов начинается с предоставления Вами исходной информации, которая может быть в виде:
• • математической модели детали, импортируемой из любой 3D CAD системы;
• • чертежа детали — в этом случае наши специалисты построят ее трехмерную модель;
• • образца детали

Исходя из полученной информации, мы предлагаем услуги по изготовлению штампов, пресс-форм и ремонту изготовленной нами продукции.

При разработке конструкции штампа компания предъявляет высокие требования по технологичности, стойкости, прочности, надежности конструкции штампа и крепления детали.

А возможность быстрой замены изношенной детали, удобной загрузки заготовки в штамп и легкого удаления отхода обеспечит безопасность работы и экономичность изготовления деталей.

1. Наша компания проектирует и изготавливает все виды штампов для холодной штамповки:
2. – штампы для отрезания, вырубки, пробивки, надрезания, обрезания, зачистки,
3. – штампы для гибки, формовки, вытяжки, объемной штамповки,
4. – штампы многопозиционные, совмещенные,
5. – штампы для автоматической штамповки металла на штамповочных комплексах.

Наши преимущества

При изготовлении штампов и пресс-форм используется современное металлообрабатывающее оборудование. Мы производим штампы для вырубки, вытяжки, гибки любой сложности.

 Изготовление пресс-форм и штампов занимает минимальное количество времени, так как наша компания имеет возможность выполнять полный комплекс работ на собственном производстве, что существенно сокращает время от заявки заказчика до окончательных испытаний штампов, либо до получения партии штампованных деталей согласно чертежу.

Конструкции штампов холодной металлической штамповки и их деталей многообразны (Разделительные, Формообразующие, Рельефно – формовочные, правочные, чеканочные, Комбинированные), и от правильности и точности их изготовления зависит себестоимость детали. Наша компания готова принять ваш заказ на проектирование и изготовление штампов и пресс-форм по вашим технологическим требованиям.

Примеры наших работ