Штамповка (также известная как прессование ) — это процесс помещения плоского листового металла в форме заготовки или рулона в штамповочный пресс , где инструмент и поверхность штампа придают металлу чистую форму. Штамповка включает в себя различные производственные процессы формования листового металла, такие как штамповка с использованием машинного или штамповочного пресса , вырубка, тиснение, гибка, отбортовка и чеканка. [1] Это может быть одноэтапная операция, при которой каждый ход пресса придает детали из листового металла желаемую форму, или это может происходить в несколько этапов.
Процесс обычно выполняется на листовом металле , но его можно использовать и с другими материалами, например, с полистиролом . Прогрессивные штампы обычно подаются из рулона стали, катушки для размотки рулона на правильную машину для выравнивания рулона, а затем в питатель, который подает материал в пресс и матрицу на заданную длину подачи. В зависимости от сложности детали можно определить количество станций в штампе.
Штамповка обычно производится на холодном металлическом листе. См. «Ковка» , чтобы узнать об операциях формовки горячего металла.
Считается, что первые монеты были отчеканены лидийцами на территории современной Турции в седьмом веке до нашей эры. До 1550 года метод чеканки монет оставался основным методом чеканки. Маркс Шваб в Германии разработал новый процесс чеканки, в котором участвовало 12 человек, вращающих большое колесо для прессования металла в монеты. В 1880-х годах процесс штамповки был усовершенствован. [2]
Штампованные детали использовались для велосипедов массового производства в 1880-х годах. Штамповка заменила ковку и механическую обработку, что привело к значительному снижению затрат. Хотя они и не были такими прочными, как штампованные детали, они были достаточно хорошего качества. [3]
Штампованные детали велосипедов импортировались из Германии в Соединенные Штаты в 1890 году. Затем американские компании начали использовать штамповочные машины, изготовленные по индивидуальному заказу американскими производителями станков. Благодаря исследованиям и разработкам компания Western Wheel смогла штамповать большинство деталей велосипедов. [4]
Некоторые производители автомобилей внедрили штамповку деталей. Генри Форд сопротивлялся рекомендациям своих инженеров использовать штампованные детали, но когда его компания не смогла удовлетворить спрос штампованными деталями, Форд был вынужден использовать штамповку. [5]
На протяжении всей истории штамповки, ковки и глубокой вытяжки прессы всех типов являются основой производства металлов. Процессы продолжают совершенствоваться, позволяя перемещать больше металла за один ход пресса. Пресс и взаимосвязанные устройства автоматизации повышают производительность, снижают трудозатраты и обеспечивают большую безопасность работников.
Прошивку и резку можно производить и на штамповочных прессах. Прогрессивная штамповка представляет собой комбинацию вышеперечисленных методов, выполняемую с помощью набора штампов, расположенных подряд, через которые полоса материала проходит один шаг за раз.
Процесс трибологии создает трение, которое требует использования смазки для защиты поверхности инструмента и штампа от царапин и истирания. Смазка также защищает листовой металл и готовую деталь от истирания поверхности, а также способствует эластичному течению материала, предотвращая разрывы, разрывы и морщины. Для этой задачи доступны различные смазочные материалы. К ним относятся сухие пленки на основе растительных и минеральных масел, животного жира или сала, графита , мыла и акрила. Новейшая технология в отрасли — синтетические смазочные материалы на полимерной основе, также известные как безмасляные или безмасляные смазочные материалы . Термин «смазка на водной основе» относится к более широкой категории, которая также включает более традиционные соединения на основе масел и жиров. [ нужна цитата ]
Моделирование формования листового металла — это технология, которая рассчитывает процесс штамповки листового металла, [7] прогнозируя распространенные дефекты, такие как расколы, морщины, пружинение и утончение материала. Эта технология, также известная как моделирование формовки, представляет собой специфическое применение нелинейного анализа методом конечных элементов . Эта технология имеет множество 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, проведенное исследовательской компанией Абердина (октябрь 2006 г.), показало, что наиболее эффективные производители тратят больше времени на предварительное моделирование [ необходимы разъяснения ] и пожинают плоды ближе к концу своих проектов. [8]
Моделирование штамповки используется, когда разработчик деталей из листового металла или изготовитель инструментов желает оценить вероятность успешного изготовления детали из листового металла без затрат на изготовление физического инструмента. Моделирование штамповки позволяет моделировать любой процесс формования детали из листового металла в виртуальной среде ПК за небольшую часть затрат на физическое испытание.
Результаты моделирования штамповки позволяют разработчикам деталей из листового металла очень быстро оценить альтернативные конструкции, чтобы оптимизировать свои детали для экономичного производства.
Хотя концепция штамповки компонентов из листового металла традиционно фокусировалась на макроуровне (например, в транспортных средствах, самолетах и упаковке), продолжающаяся тенденция миниатюризации привела к исследованиям микроформ штамповки. От ранней разработки микроштамповочных станков в начале и середине 2000-х годов до создания и испытаний машины для микрогибки в Северо-Западном университете в 2010-х годах инструменты для микроштамповки продолжают исследоваться в качестве альтернативы механической обработке и химическому травлению . Примеры применения микроштамповки листового металла включают электрические разъемы, микросетки, микропереключатели, микрочашки для электронных пушек , компоненты наручных часов, компоненты портативных устройств и медицинские устройства . Тем не менее, прежде чем будет реализована полномасштабная реализация технологии, необходимо решить ключевые вопросы, такие как контроль качества, применение в больших объемах и необходимость исследования механических свойств материалов. [9] [10] [11]
Штамповка металла может применяться к различным материалам в зависимости от их уникальных металлообрабатывающих качеств для ряда применений в широком спектре отраслей промышленности. Штамповка металла может потребовать формовки и обработки от недрагоценных металлов до редких сплавов из-за их преимуществ для конкретного применения. В некоторых отраслях промышленности требуется электрическая или теплопроводность бериллиевой меди в таких областях, как аэрокосмическая, электротехническая и оборонная промышленность, или применение высокопрочной стали и ее многочисленных сплавов в автомобильной промышленности.
В промышленности штамповка металла применяется для:
