Штамповка (также известная как прессование ) — это процесс помещения плоского листового металла в форме заготовки или рулона в штамповочный пресс , где инструмент и поверхность штампа формируют металл в чистую форму. Штамповка включает в себя различные производственные процессы формовки листового металла, такие как пробивка с использованием пресс-машины или штамповочного пресса , вырубка, тиснение, гибка, отбортовка и чеканка. [1] Это может быть одноэтапная операция, где каждый ход пресса создает желаемую форму на детали из листового металла, или может происходить через ряд этапов.
Процесс обычно выполняется на листовом металле , но может также использоваться на других материалах, таких как полистирол . Прогрессивные штампы обычно подаются из рулона стали, катушки для размотки рулона на выпрямитель для выравнивания рулона, а затем в питатель, который продвигает материал в пресс и штамп на заданную длину подачи. В зависимости от сложности детали, количество станций в штампе может быть определено.
Штамповка обычно выполняется на холодном листе металла. См. раздел Ковка для операций по формовке металла в горячем состоянии.
Считается, что первые монеты были отчеканены лидийцами на территории современной Турции в седьмом веке до нашей эры. До 1550 года основным методом изготовления монет оставался метод чеканки. Маркс Шваб в Германии разработал новый процесс штамповки, в котором участвовало до 12 человек, вращавших большое колесо для прессования металла в монеты. В 1880-х годах процесс штамповки был еще больше усовершенствован. [2]
Штампованные детали использовались для массового производства велосипедов в 1880-х годах. Штамповка заменила штамповку и механическую обработку, что привело к значительному снижению стоимости. Хотя они не были такими прочными, как штампованные детали, они были достаточно хорошего качества. [3]
Штампованные детали велосипедов импортировались из Германии в США в 1890 году. Затем американские компании начали использовать штамповочные машины, изготовленные на заказ американскими станкостроителями. Благодаря исследованиям и разработкам Western Wheel смогла штамповать большинство деталей велосипедов. [4]
Несколько производителей автомобилей перешли на штамповку деталей. Генри Форд сопротивлялся рекомендациям своих инженеров использовать штампованные детали, но когда его компания не смогла удовлетворить спрос коваными деталями, Форд был вынужден использовать штамповку. [5]
На протяжении всей истории штамповки, ковки и глубокой вытяжки металла прессы всех типов являются основой производства металлов. Процессы продолжают совершенствоваться, перемещая больше металла за один ход пресса. Прессы и взаимосвязанные устройства автоматизации повышают производительность, снижают затраты на рабочую силу и обеспечивают большую безопасность для рабочих.
Прокалывание и резка также могут выполняться в штамповочных прессах. Прогрессивная штамповка представляет собой комбинацию вышеперечисленных методов, выполняемых с помощью набора штампов в ряд, через которые полоса материала проходит по одному шагу за раз.
Процесс трибологии создает трение, которое требует использования смазки для защиты инструмента и поверхности штампа от царапин или истирания. Смазка также защищает листовой металл и готовую деталь от того же поверхностного истирания, а также способствует эластичному потоку материала, предотвращая разрывы, надрывы и складки. Для этой задачи доступно множество смазок. Они включают в себя сухие пленки на основе растительного и минерального масла, животного жира или сала, графита , мыла и акрила. Новейшая технология в отрасли — это синтетические смазки на основе полимеров, также известные как безмасляные смазки или немасляные смазки . Термин «водная» смазка относится к более широкой категории, которая также включает в себя более традиционные соединения на основе масла и жира. [ требуется цитата ]
Моделирование формовки листового металла — это технология, которая рассчитывает процесс штамповки листового металла, [7] [8] предсказывая распространенные дефекты, такие как трещины, складки, пружинение и истончение материала. Также известная как моделирование формовки, эта технология представляет собой особое применение нелинейного конечно-элементного анализа . Технология имеет много преимуществ в обрабатывающей промышленности , особенно в автомобильной промышленности , где время выхода на рынок, стоимость и бережливое производство имеют решающее значение для успеха компании.
Недавнее исследование исследовательской компании Aberdeen (октябрь 2006 г.) показало, что наиболее эффективные производители тратят больше времени на предварительное моделирование [ необходимо разъяснение ] и пожинают плоды ближе к концу своих проектов. [9]
Моделирование штамповки используется, когда конструктор или изготовитель инструментов из листового металла хочет оценить вероятность успешного изготовления детали из листового металла без затрат на изготовление физического инструмента. Моделирование штамповки позволяет моделировать любой процесс формовки детали из листового металла в виртуальной среде ПК за малую часть затрат на физическую проверку.
Результаты моделирования штамповки позволяют конструкторам деталей из листового металла очень быстро оценивать альтернативные конструкции, чтобы оптимизировать детали для снижения себестоимости производства.
В то время как концепция штамповки листовых металлических компонентов традиционно фокусировалась на макроуровне (например, транспортные средства, самолеты и упаковочные приложения), продолжающаяся тенденция миниатюризации привела к исследованию микроформ штамповки. С ранней разработки микроштамповочных машин в начале-середине 2000-х годов до создания и тестирования микрогибочной машины в Северо-Западном университете в 2010-х годах инструменты для микроштамповки продолжают исследоваться как альтернативы механической обработке и химическому травлению . Примерами применения микроштамповки листового металла являются электрические разъемы, микросетки, микропереключатели, микрочашки для электронных пушек , компоненты наручных часов, компоненты портативных устройств и медицинские приборы . Однако ключевые вопросы, такие как контроль качества, крупносерийное применение и необходимость исследования механических свойств материалов, должны быть решены до того, как будет реализована полномасштабная реализация технологии. [10] [11] [12]
Штамповка металла может применяться к различным материалам на основе их уникальных качеств металлообработки для ряда применений в широком спектре отраслей. Штамповка металла может потребовать формовки и обработки базовых обычных металлов до редких сплавов для их специфических преимуществ применения. В некоторых отраслях промышленности требуется электро- или теплопроводность бериллиевой меди в таких областях, как аэрокосмическая, электротехническая и оборонная промышленность, или высокопрочное применение стали и ее многочисленных сплавов в автомобильной промышленности.
В промышленности штамповка металлов применяется для:
