Литые или штампованые диски зимой
Уже давно автолюбители спорят насчет выбора колесных дисков для зимних шин — одним нравится классическая «штамповка», другим — только «литье», и единое мнение в этом вопросе не достигнуто до сих пор. Попробуем разобраться, как ведут себя разные типы дисков в условиях зимней эксплуатации, и постараемся сделать правильный выбор.
Особенности дисков
Сейчас на автомобили устанавливаются стальные штампованные и цельнолитые колесные диски. Также популярны кованые диски, но из-за некоторых характеристик они схожи с литыми, поэтому их часто рассматривают вместе.
Штампованные диски изготавливаются из нескольких деталей, которые получаются методом штамповки из листовой стали, обладающей определенными свойствами. Такие изделия достаточно прочные, устойчивы к деформации при ударе и воздействию низких температур. Однако при этом они весьма тяжелые и их внешний вид не отличается привлекательностью. Главное достоинство таких дисков заключается в сочетании их высокой прочности и невысокой стоимости.
Литые диски производятся с помощью литья из легких сплавов (в основном — алюминиевых), поэтому у них небольшая масса и повышенная прочность. Но главным преимуществом является привлекательный внешний вид. Но такие диски недостаточно устойчивы к ударным нагрузкам — в результате на них могут образоваться трещины, сколы, а в ряде случаев даже раскалывание. Легкосплавные диски немного теряют свои прочностные характеристики при слишком низких температурах. Кроме того, они имеют более высокую стоимость, но она вполне окупает все их положительные свойства.
Такие различия в характеристиках дисков стали причиной разногласий по поводу того, какие из них лучше подойдут для использования зимой и летом. У обоих типов есть свои приверженцы, но зачастую выбор дисков осуществляется не по объективным причинам, а всего лишь на основании широко популярных мифов и предрассудков.
Мифы о зимней эксплуатации литых и штампованных дисков
Принято считать, что традиционная «штамповка» лучше подходит для эксплуатации зимой, чем летом. В пользу этого мнения свидетельствуют следующее доводы:
- Из-за сильных холодов литые диски могут разрушаться даже без воздействия значительных нагрузок;
- Зимой на дорогах скользко, поэтому высока вероятность получить боковой удар дисками о бордюры или иные препятствия, при этом «штамповке» после удара проще придать первоначальную форму, а «литье» обычно не подлежит восстановлению;
- Под снегом иногда скрываются ямы и другие преграды, при наезде на которые диски ломаются;
- Легкосплавные диски, особенно открытой конструкции, зимой забиваются снегом, что неизбежно приводит к нарушению балансировки и интенсивной коррозии ступичного подшипника, тормозных механизмов и других деталей;
- Под действием химических реагентов, которыми посыпают дороги, «литье» подвергается коррозии, утрачивает свой привлекательный внешний вид и все положительные характеристики.
Именно по этим причинам большинство автомобилистов перед приходом зимнего сезона устанавливают штампованные диски и не обращают внимание на то, что машина станет менее привлекательной и потеряет часть своих преимуществ, характерных для литых дисков. Но на самом деле нет смысла в такой замене, поскольку все доводы, приведенные выше — из разряда обычных слухов, многие из которых совсем не соответствуют действительности.
Эксплуатация литых и штампованных дисков в зимнее время
Чтобы понять, как в действительности ведут себя легкосплавные диски и автомобили на них зимой, нужно подробно разобрать каждый довод «против», приведенный выше.
1. Хрупкость «литья» при низких температурах. Принципиально такой аргумент верный — сплавы на основе алюминия при сильных холодах действительно становятся хрупкими и ломкими. Но на самом деле машины практически не сталкиваются с такими температурами, при которых диск может треснуть при ударе — такое возможно только в климатических условиях Крайнего Севера. Даже в Сибири столбик термометра зимой редко опускается ниже минус 40°C, поэтому при эксплуатации литых дисков никакого риска нет.
2. Боковые удары. Этот аргумент тоже имеет право на жизнь, но подобные ситуации случаются крайне редко. Если и происходят удары о бордюр или иное препятствие, то они не настолько сильные, чтобы нанести какие-либо повреждения диску.
3. Опасность под снегом. На такие препятствия можно наехать, если только двигаться по целине, покрытой не укатанным снегом. Но в настоящих городских условиях практически нереально наехать на яму, скрытую под снегом, или какой-нибудь кирпич, так как во дворах и на дорогах снег укатан и не способен провалиться под тяжестью машины. Этот факт существенно снижает вероятность поломки литых дисков, поскольку все дорожные неровности сглажены утрамбованным снегом. Но это, разумеется, не имеет отношения к городским дорогам, которые постоянно чистятся от снежной массы.
4. Снег, забившийся в диски. Лед и мокрый снег с одинаковым успехом забивает как «штамповку», так и «литье», однако последние обладают явным преимуществом — у них такая конструкция, которая позволяет самоочищаться во время движения. Это также облегчает мойку дисков и лучшее охлаждение тормозного механизма, что особенно актуально во время гололедов.
5. Образование коррозии. Этот пункт неактуален для современных литых дисков — на них нанесено весьма надежное лакокрасочное покрытие, а некоторые модели покрыты еще более прочным химическим слоем. Поэтому таким дискам не страшны никакие реагенты, чего не скажешь о традиционных стальных дисках — зимой они разрушаются гораздо быстрее.
Особо следует отметить деформации дисков. Часто сторонники штампованных дисков приводят аргумент, что «штамповку» намного проще выправить и отремонтировать при повреждении, а «литье» после сильного удара придется выбрасывать. Однако зимой вероятность получить удар заметно снижается. А «штамповка» способна не только деформироваться, но и разбортовываться, тем самым становясь источником дополнительных проблем.
Поэтому не существует никаких видимых причин для того, чтобы отказываться от эксплуатации литых дисков в зимний сезон. Вопреки расхожему мнению, у штампованных дисков зимой нет никаких преимуществ перед литыми. Но здесь следует учесть один важный момент — это относится к качественным литым дискам, которые изготавливались с соблюдением всех норм и стандартов. Если же устанавливать на машину слишком дешевые диски ненадлежащего качества, то вряд ли удастся избежать проблем.
Выбор дисков для зимы
Какому же типу дисков лучше отдать предпочтение в зимний сезон? Ответ достаточно прост — нужно выбирать те диски, которые подходят лично для вас и вашего автомобиля. Если машина летом «обута» в «литье», то зимой нет смысла ставить «штамповку» — такая замена не даст никакого положительного эффекта. А если авто постоянно эксплуатируется на штампованных дисках, то на зиму «литье» ставить бессмысленно, особенно если нет желания лишние деньги.
Но здесь существуют некоторые нюансы. Например, для автомобилей, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, перед зимним сезоном есть смысл ставить «штамповку», которая лучше противостоит сильным морозам.
Также следует учесть вес литых дисков, который меньше штампованных, поэтому они обладают меньшей инерцией. Это дает некоторые преимущества: легкосплавные диски быстрее разгоняются или затормаживаются, что во время гололеда положительно сказывается на автомобильной управляемости, улучшает способность восстанавливать сцепление с дорожным полотном после срыва в занос и т. д. Поэтому такие диски зимой более безопасны, чем тяжелые штампованные, что является немаловажным фактором.
Как бы то ни было, выбор типа дисков для эксплуатации в зимний сезон — личное дело каждого водителя, и только вам решать, что устанавливать на автомобиль этой зимой.
Литье, ковка или штамповка? Какие диски выбрать?
Содержание
Вопрос, какие диски выбрать для своего автомобиля, достаточно сложен и индивидуален для каждого, нет в нем каких-то общих правил. А все потому, что определяющих факторов слишком много, тут вам и цвет, и дизайн, и технология изготовления … Но все же, чтобы выбрать свой вариант, надо знать плюсы и минусы каждого вида дисков.
Штампованные диски (штамповка)
Самый популярный вид дисков. Популярность, объясняется низкой ценой, которая в свою очередь обусловлена простотой изготовления. Такие диски изготавливаются из обычного металла, путем штамповки и сварки.
Штампованные диски отличаются пластичностью, что тоже играет немаловажную роль в их популярности. Дело в том, что при ударе (попадание в яму, наезд на бордюр), стальной диск принимает удар на себя, существенно облегчая “страдания” подвески.
Но в случае с пластичностью не все так однозначно, если значительную деформацию легко заметить и устранить, прокатав диск за сущие копейки, то мелкие перекосы и вмятины, сразу можно и не заметить. При езде такие мелочи вызывают дисбаланс.
Отвечая на вопрос, какие диски выбрать, стоит обратить внимание еще на один существенный минус стальных дисков, это их масса. Штампованный диск на 25% тяжелее литого и на 35% кованого. К тому же, штамповка имеет очень скромный внешний вид, подверженный коррозии.
Литые диски (литье)
Литые (легкосплавные) диски, изготавливаются из сплавов на основе алюминия, методом литья под давлением в специальных машинах, после чего, внешняя поверхность диска покрывается лаком.
Бесспорных плюсов “литья”, два, это их масса, (в отличии от штамповки, такие диски на четверть легче) и дизайн, позволяющий значительно улучшить внешнюю привлекательность автомобиля.
Есть у литых дисков и третий плюс, но довольно сомнительный. Некоторые источники, утверждают, что благодаря материалу из которого изготовлены диски, они гораздо лучше отводят тепло от тормозных колодок. Однако конкретных цифр и показателей никто не приводит.
К основным недостаткам, легкосплавных дисков, относится их хрупкость (трещины, расколы, деформации), низкая устойчивость к химическим реагентам на дорогах и привлекательность для любителей легкой наживы.
При этом ремонтопригодность у таких дисков довольно низкая. На специальном оборудовании, путем сварки и методом горячего проката, восстановить диски возможно, но цена такого ремонта довольно высока, а гарантии что диск не развалится при следующем ударе, нет!
Кованые диски (ковка)
В случае с коваными дисками, разговор стоит начать с недостатков, точнее с одного единственного недостатка, это высокая стоимость кованых дисков, она непомерно высока.
В остальном же, кованые диски самые-самые! Самые прочные, самые эстетичные, самые легкие … и все благодаря материалу и технологии изготовления. Кованые диски изготавливаются из специальных алюминиевых сплавов (так называемый, “авиационный алюминий”) методом горячей объемной штамповки (процесс отдаленно напоминает ковку, от чего и пошло такое название), после чего нужный рисунок формируется на металлорежущем оборудовании. Данная технология изначально применялась только в авиационной промышленности, но прижилась и “на земле”.
Какие диски выбрать? Итог.
Штамповка идеальный вариант для тех кто не располагает излишками средств и вопрос эстетики не так уж важен. Для тех же чей бюджет позволяет решить и эстетический вопрос, лучше всего подойдут литые диски. Ну и наконец ковка, для особых случаев, когда любовь к автомобилю непомерно велика, а бюджет позволяет проявлять эту самую любовь в дорогих деталях.
Горячее тиснение 101 | Macrodyne
Что такое горячее тиснение?
Горячая штамповка, известная как закалка под прессом в Европе и горячая штамповка в Азии, представляет собой процесс термической формовки листового металла, при котором формование и металлургическая термообработка происходят во время процесса штамповки. Закалка под прессом была первоначально разработана в 1970-х годах для производства сельскохозяйственных инструментов из закаленной стали, но с тех пор она оказала большое коммерческое влияние на производство легких и высокопрочных белых кузовов в автомобильной промышленности. Снижение расхода топлива и безопасность транспортных средств привели к универсальному использованию компонентов из сверхвысокопрочной стали, что стало возможным благодаря появлению процесса горячей штамповки.
Раннее развитие и продвижение горячей штамповки было сосредоточено на низкоуглеродистой стали 22MnB5, легированной марганцем и бором, из-за традиционного использования и доступности в секторе белого тела. При нагреве листа 22MnB5 выше 900 °C микроструктура металла преобразуется из ферритной стали в аустенитную, затем при быстром охлаждении в штампе стальная фаза превращается в мартенситную с пределом прочности до 1500 МПа [220 KSI ]. С тех пор были разработаны более высокоуглеродистые марки стали со специальными покрытиями и усовершенствованными химическими составами с пределом прочности до 2000 МПа [29]. 0 KSI] и множество существенных преимуществ процесса и свойств материала.
Для горячей штамповки требуется программируемый сервогидравлический пресс с высокой скоростью подачи и возможностью выдержки для многократного контроля веса в процессах горячей штамповки и охлаждения. Вспомогательное оборудование обычно включает в себя печь с роликовым подом или штабелированную печь для нагрева листового металла, робототехнику или устройства подачи материала, систему охлаждения матрицы и операции обрезки деталей. Тип рамы пресса, системы направляющих, скорость, грузоподъемность, направление подачи материала, быстрая смена штампа и возможность загрузки вне центра должны быть тщательно оценены, чтобы убедиться, что пресс оптимизирован для конкретных операций горячего тиснения.
Материалы Соображения
Любой металл, поддающийся термообработке или трудно поддающийся формованию, может выиграть от горячей штамповки, когда производство сложных высокопрочных деталей является преимуществом.
| Material | Grade | Strength | ||||||||||||||||
| Boron Alloy Steel, 0.22% C | 22MnB5 | 1500 MPa | ||||||||||||||||
| Boron Alloy Steel, 0.30% C | 30MnB5 | 1800 MPa | ||||||||||||||||
| Boron Alloy Steel, 0.37% C | 37MnB5 | 2000 MPa | ||||||||||||||||
| Aluminum Alloy, 6000 series | 6061-T6 | 300 MPa | ||||||||||||||||
| Aluminum Alloy, 7000 series | 7075-T76 | 500 MPa | ||||||||||||||||
| Magnesium Alloy | AZ31B-H | 300 MPa | ||||||||||||||||
| Titanium Alloy 9Таблица 1
Не все металлы будут демонстрировать высокую прочность, характерную для борсодержащих сталей, при горячей штамповке. Добавление бора в углеродистые стали способствует фазовому превращению в мартенсит при быстром охлаждении.
Коррозия, обезуглероживание и образование накипи на листовых материалах при высоких температурах в печи являются проблемой для горячей штамповки. Для стали без покрытия требуется атмосфера инертного газа, чтобы свести к минимуму образование накипи. Коррозионно-стойкие покрытия, такие как алюминий-кремний, часто наносят на листовую сталь, чтобы исключить необходимость удаления окалины. Добавление определенных легирующих элементов также может уменьшить коррозию и в некоторых случаях снизить потребность в охлаждении, необходимом для поддержания твердости, и сделать возможным многоэтапное формование.
Металлурги и производители стали приложили значительные усилия для улучшения материалов, используемых для горячей штамповки. На рисунке 1 ниже показано соотношение между удлинением и пределом прочности на разрыв для борсодержащей стали 22MnB5 в отожженном и горячештампованном состояниях по сравнению с другими составами стали, такими как мягкая сталь и обычные высокопрочные стали. Наложенная справа фазовая диаграмма температура-время иллюстрирует условия, необходимые для производства мартенситной стали, а также временные и температурные зоны, в которых в 22MnB5 могут возникать другие фазы. Рис. 1: Свойства материала и циклы охлаждения для 22MnB5.Преимущества горячей штамповки Преимуществами конструкционных компонентов горячей штамповки являются исключительный предел прочности при растяжении в состоянии после формования и сложные геометрические формы, которые могут быть сформированы. Повышенная прочность горячештампованных деталей позволяет снизить вес компонентов за счет использования более тонкого листового металла, сохраняя при этом как структурную целостность, так и ударопрочность.
Когда использовать горячее тиснение Горячая штамповка работает лучше всего, когда требуются сверхвысокопрочные сплавы с высокой прокаливаемостью, которые очень трудно формовать при комнатной температуре, для удовлетворения строгих требований к продукту. В качестве распространенного примера низкоуглеродистые стали, легированные бором, и другие стальные сплавы с улучшенными составами используются для изготовления белых кузовных деталей легковых автомобилей, таких как стойки, бамперы, дверные балки и рейлинги на крыше. На этом высококонкурентном и строго регулируемом рынке продолжает расти количество деталей кузова, изготовленных методом горячей штамповки, и степень снижения веса.
Использование в авиации, аэрокосмической промышленности, обороне и на других развивающихся рынках начинает ощущать преимущества более высокой прочности и меньшего веса, которые стали возможными благодаря горячей штамповке труднодеформируемых усовершенствованных сплавов. Рассмотрение процесса Принятие решения о том, является ли горячая штамповка предпочтительным процессом изготовления деталей, является сложной задачей. Необходимо учитывать объемы производства, производительность, стоимость детали, функцию детали и производственные допуски. Особое внимание необходимо уделить выбору подходящего сорта материала, который может извлечь выгоду из процесса термообработки для получения наилучшей возможной детали. Альтернативные процессы Процессы, позволяющие достичь аналогичных результатов, включают; Штамповка металла [Холодный]: если формуемый материал достаточно пластичен при комнатной температуре, то аналогичные высокопрочные детали можно изготавливать без необходимости нагревания и отжига листового металла. Для производства точных деталей обычно требуются более традиционные методы проектирования деталей и штампов для управления возвратом пружины.
Горячая штамповка: Обычно используется для сплавов цветных металлов, которые трудно деформировать при комнатной температуре. После формовки часто требуется контролируемый процесс охлаждения и старения для восстановления микроструктур, затвердевших на твердый раствор, которые присутствовали до отжига листа путем нагревания.
Гидроформинг: Усовершенствованный процесс формования листов и труб, в котором используется гидравлическое давление вместо фиксированного пуансона для получения геометрических форм, не подходящих для штамповки, включая формы с подрезами или выпуклости.
Изготовление: Для прототипирования или мелкосерийного производства детали могут быть изготовлены из нескольких листов с помощью сварки или других способов соединения. В большинстве случаев изготовление подходит только тогда, когда объем производства недостаточно высок, чтобы оправдать стоимость специального инструмента. Процесс горячей штамповки Обзор Горячая штамповка включает быструю закалку сверхвысокопрочных сталей, которые были нагреты и отформованы. Процесс начинается с раскладки заготовки, которую загружают в печь или топку для нагрева. Нагретая заготовка с помощью системы подачи пресса передается в гидравлический пресс для горячей штамповки, который очень быстро закрывается для создания тоннажа, а затем удерживает деталь, пока она не остынет. Рис. 3: Элементы процесса прямого и непрямого горячего тиснения Прямое горячее тиснение более распространено в промышленности. Непрямая горячая штамповка добавляет стадию холодной штамповки перед нагревом. Факторы успехаПрямое горячее тиснение более распространено в промышленности. Непрямая горячая штамповка добавляет стадию холодной штамповки перед нагревом. Всестороннее изучение всех параметров, влияющих на горячее тиснение, выходит за рамки данной статьи. Вместо этого мы рассмотрим несколько ключевых факторов, влияющих на приемлемую экономику процесса: свойства материалов, закалочные инструменты, производительность и снижение дефектов.
Свойства материала: Высокая прокаливаемость материала обеспечивает более высокую прочность, что напрямую снижает вес детали.
Инструменты для формовки и закалки: Хорошо спроектированный инструмент для формовки и закалки имеет решающее значение для успешного производства детали. Зоны высокой прочности должны быть быстро закалены, чтобы получить желаемые свойства материала. Изолированные зоны компонентов, требующие большей пластичности, охлаждаются медленнее, а в некоторых случаях инструмент нагревается для достижения надлежащей микроструктуры. Специализированные стали для инструментов для горячей обработки, которые могут выдерживать суровые условия многократного термоциклирования, необходимы для минимизации износа матрицы и уменьшения выхода инструмента из строя.
Производительность: Закалка под прессом — это значительно более медленный процесс, чем традиционная штамповка, главным образом из-за времени, необходимого для закалки детали. Типичная скорость цикла прессования составляет от 10 до 30 секунд, при этом более толстые материалы занимают больше времени из-за дополнительного времени, необходимого для закалки. Дополнительная задержка также может быть связана с необходимостью лазерной обрезки, когда закаленная деталь слишком тверда для постобработки прессом и штамповки. Одним из методов, который использовался для сокращения времени цикла, является добавление кремния в состав сплава, что позволяет обеспечить более высокую температуру закалки для облегчения более быстрого многоэтапного формования с штамповкой горячим прессованием и обрезкой.
Уменьшение дефектов: Горячая штамповка приводит к тому, что в результате процесса отжига становится возможным формование глубоких и сложных форм, но высокие температуры делают сталь липкой. Высокая температура также означает, что на лист нельзя наносить смазку, и трение представляет собой серьезную проблему. Кроме того, покрытия материалов, используемые для предотвращения обезуглероживания и образования накипи во время нагрева заготовки, могут быть очень абразивными по отношению к поверхностям инструмента. В результате управление трением имеет решающее значение, чтобы избежать чрезмерного утончения, расщепления и растрескивания детали, а также чрезмерного износа штампа в результате истирания. Конструкция деталей и инструментов для предотвращения дефектов Конструкция деталей и пресс-инструментов для уменьшения и предотвращения дефектов в процессе горячей штамповки в первую очередь сосредоточена на поддержании температуры формования и управлении потоком материала.
Сведение к минимуму отрицательного воздействия трения и поддержание текучести материала является серьезной проблемой для горячей штамповки. Повышенные температуры не позволяют использовать какие-либо формовочные смазки, а в горячем состоянии металл становится очень мягким и липким. Насколько это возможно, конструкция должна минимизировать контакт поверхности между геометрией детали и заготовкой из листового металла. Минимизация контакта позволит обеспечить более свободный поток материала, однако поток также необходимо контролировать во время цикла, чтобы предотвратить образование складок на фланце и смещение деталей.
Поддержание температуры листового металла, достаточной для предотвращения затвердевания и растрескивания в процессе формовки, является еще одной серьезной проблемой. Некоторые общие методы для продвижения успешной детали и дизайна инструментов перечислены ниже в таблице 2.
Таблица 2: Стратегии проектирования деталей и инструментов. Обновлено в сентябре 2021 г. Конфигурация пресса Основные параметрыНастройка пресса для производства горячештампованных деталей начинается с требований к процессу изготовления детали. Для конфигурации требуется информация о типе материала, спецификациях деталей, объеме производства, скорости производства и целевых ценах. Затем эти факторы оказывают непосредственное влияние на требования к обработке, формованию и закалке, которые, в свою очередь, влияют на характеристики установки и оснастки. На приведенной ниже диаграмме зависимости температуры от времени процесса показаны этапы процесса, которые будут определять требования к процессу и достижимую производительность. Рис. 4: Температура в зависимости от времени процесса горячего штамповкиПри покупке пресса для горячего тиснения или полностью автоматизированной линии для горячего тиснения следует учитывать несколько ключевых переменных.
Размер станины Станина пресса должна вмещать в себя самый большой предполагаемый набор инструментов. Тоннаж и скорость Система управления гидравлическим прессом для горячей штамповки должна обеспечивать полностью программируемое и воспроизводимое управление тоннажем для оптимизации процесса и снижения энергопотребления. Пресс должен быть в состоянии произвести достаточное усилие, чтобы сформировать деталь и удерживать/затвердеть, но следует избегать чрезмерного усилия. Тоннаж, который применяется сверх необходимого, может привести к избыточному потреблению энергии и износу инструмента. Типичный диапазон тоннажа для горячей штамповки составляет от 500 до 1500 тонн.
Нагретая заготовка начинает быстро остывать сразу после извлечения из печи, поэтому очень важно, чтобы пресс закрывался и создавал массу для очень быстрого формования детали. Ход и дневной свет Между полностью втянутым пуансоном и поверхностью штампа должно быть достаточно дневного света, чтобы можно было снять готовую деталь с пресса. На практике это соответствует дневному свету, который примерно в три раза превышает ход пресса. Если пресс будет использоваться для производства более чем одной детали, ход и дневной свет должны соответствовать ожидаемому размеру инструмента. Дополнительные зазоры могут потребоваться для обеспечения охлаждения штампа, нагрева штампа, доступа к роботу или подающему устройству, а также быстросменного инструмента. Расширенные возможности Некоторые расширенные возможности горячей штамповки включают:
Ссылки на изображения
Посетите нашу страницу «Прессы горячего тиснения», чтобы узнать больше о специальных прессах горячего тиснения. Свяжитесь с нами, чтобы узнать о ваших потребностях в гидравлическом прессе. Что такое штамповка металла? Руководство по процессам, этапам и типам прессов Штамповка металла — это процесс холодной штамповки, в котором используются штампы и штамповочные прессы для придания листовому металлу различных форм. Куски плоского листового металла, обычно называемые заготовками, подаются в штамповочный пресс для листового металла, который использует инструмент и поверхность штампа для придания металлу новой формы. Изображение предоставлено: DRN Studio/Shutterstock.com В этой статье описывается процесс и этапы штамповки металла, представлены типы обычно используемых штамповочных прессов, рассматриваются преимущества штамповки по сравнению с другими производственными процессами, а также объясняются различные типы операций штамповки и их применение. Основные понятия штамповки металловШтамповка металла, также называемая штамповкой, представляет собой недорогой высокоскоростной производственный процесс, позволяющий производить большое количество идентичных металлических компонентов. Операции штамповки подходят как для коротких, так и для длинных производственных циклов и могут проводиться вместе с другими операциями по обработке металлов давлением и могут состоять из одного или нескольких из ряда более конкретных процессов или методов, таких как:
Штамповка и вырубка относятся к использованию штампа для резки материала в определенные формы. Тиснение — это процесс создания выпуклого или углубленного рисунка на листовом металле путем прижатия необработанной заготовки к штампу, имеющему желаемую форму, или путем пропускания заготовки через роликовый штамп. Чеканка — это метод гибки, при котором заготовка штампуется, когда ее помещают между штампом и пуансоном или прессом. Это действие приводит к тому, что кончик пуансона проникает в металл, что приводит к точным повторяемым изгибам. Глубокое проникновение также снимает внутренние напряжения в металлической заготовке, что приводит к отсутствию пружинящего эффекта. Гибка относится к общей технике придания металлу желаемой формы, такой как L-, U- или V-образные профили. Процесс гибки металла приводит к пластической деформации, при которой напряжения выше предела текучести, но ниже предела прочности при растяжении. Отбортовка — это процесс установки раструба или фланца на металлическую заготовку с помощью штампов, прессов или специального оборудования для отбортовки. Машины для штамповки металла могут делать больше, чем просто штамповка; они могут отливать, штамповать, резать и формовать металлические листы. Станки могут быть запрограммированы или иметь компьютерное числовое управление (ЧПУ), чтобы обеспечить высокую точность и повторяемость для каждой штампованной детали. Электроэрозионная обработка (EDM) и программы автоматизированного проектирования (CAD) обеспечивают точность. Доступны различные инструментальные станки для штампов, используемых при штамповке. Прогрессивная, формовочная, компаундная и твердосплавная оснастка удовлетворяет особые потребности в штамповке. Прогрессивные штампы можно использовать для одновременного создания нескольких деталей на одной детали. Различные типы прессов: Гидравлический штамповочный пресс.Изображение предоставлено: Romul014/Shutterstock.com Виды штамповочных операцийПрогрессивная штамповка В прогрессивной штамповке используется последовательность штамповочных станций. Рулон металла подается в возвратно-поступательный штамповочный пресс с прогрессивными штампами. Матрица движется вместе с прессом, и когда пресс движется вниз, матрица закрывается, штампуя металл и формируя деталь. Когда пресс движется вверх, металл перемещается горизонтально к следующей станции. Эти движения должны быть точно выровнены, так как деталь все еще соединена с металлической полосой. Конечная станция отделяет только что изготовленную деталь от остального металла. Прогрессивная штамповка идеальна для больших тиражей, потому что штампы служат долгое время, не повреждаясь, а процесс легко воспроизводим. На каждом этапе процесса на металле выполняются различные операции по резке, изгибу или штамповке, что позволяет постепенно достигать желаемой формы и дизайна конечного продукта. Штамповка трансферной штамповкиШтамповка с переносом аналогична прогрессивной штамповке, но деталь отделяется от металлического стержня на ранней стадии процесса и перемещается от одной штамповочной станции к другой с помощью другой механической транспортной системы, такой как конвейерная лента. Этот процесс обычно используется для более крупных деталей, которые необходимо перенести на другие прессы. Штамповка с четырьмя слайдами Четырёхходовое тиснение также называют многоползунковым или четырёхходовым тиснением. Этот метод лучше всего подходит для создания сложных компонентов с многочисленными изгибами или изгибами. Он использует четыре скользящих инструмента вместо одного вертикального ползуна, чтобы формировать заготовку посредством множественных деформаций. Два ползуна или ползуна ударяют по заготовке горизонтально, чтобы придать ей форму, и штампы не используются. Штамповка с несколькими слайдами также может иметь более четырех движущихся слайдов. Штамповка с четырьмя слайдами является очень универсальным типом штамповки, так как к каждому слайду можно прикрепить разные инструменты. Он также имеет относительно низкую стоимость и быстрое производство. Тонкое гашениеПрецизионная вырубка, также известная как вырубка тонких кромок, ценна тем, что обеспечивает высокую точность и гладкие края. Обычно выполняемые на гидравлическом или механическом прессе или их комбинации, операции точной вырубки состоят из трех отдельных движений:
Прессы для чистовой вырубки работают при более высоких давлениях, чем те, которые используются в обычных штамповочных операциях, поэтому инструменты и оборудование необходимо проектировать с учетом этих более высоких рабочих давлений. Кромки, изготовленные методом тонкой штамповки, избегают трещин, поскольку они производятся с использованием обычных инструментов, а плоскостность поверхности может превышать плоскостность, получаемую при других методах штамповки. Типы штамповочных прессовТри распространенных типа штамповочных прессов включают в себя механические, гидравлические и механические сервоприводы. Обычно прессы связаны с автоматическим податчиком, который пропускает листовой металл через пресс либо в рулонах, либо в виде заготовок. Механический Механические прессы используют двигатель, соединенный с механическим маховиком, для передачи и хранения энергии. Их пуансоны могут иметь размер от 5 мм до 500 мм, в зависимости от конкретного пресса. Скорость механического прессования также варьируется, обычно от двадцати до 1500 ударов в минуту, но они, как правило, быстрее, чем гидравлические прессы. Эти прессы бывают самых разных размеров, от двадцати до 6000 тонн. Они хорошо подходят для создания более мелких и простых деталей из рулонов листового металла. Они обычно используются для прогрессивной и трансферной штамповки с большими тиражами. ГидравлическийГидравлические прессы используют гидравлическую жидкость под давлением для приложения усилия к материалу. Гидравлические поршни вытесняют жидкость с уровнем силы, пропорциональным диаметру головки поршня, что позволяет лучше контролировать величину давления и более стабильное давление, чем механический пресс. Кроме того, они имеют регулируемый ход и скорость и обычно могут обеспечивать полную мощность в любой точке хода. Эти прессы обычно различаются по размеру от двадцати до 10 000 тонн и предлагают размеры хода от 10 мм до 800 мм. Гидравлические прессы обычно используются для небольших производственных циклов для создания более сложных и глубоких штамповок, чем механические прессы. Они обеспечивают большую гибкость благодаря регулируемой длине хода и контролируемому давлению. Механический сервопривод Механические сервопрессы используют двигатели большой мощности вместо маховиков. Они используются для создания более сложных штамповок с большей скоростью, чем гидравлические прессы. Типы штамповШтамповочный пресс с ЧПУИзображение предоставлено: DRN Studio/Shutterstock.com Матрицы, которые используются в операциях штамповки металлов, могут быть охарактеризованы как однопозиционные или многостанционные. Однопозиционные штампы включают как составные, так и комбинированные штампы. Составные штампы выполняют более одной операции резки в одном прессе, например, в случае нескольких разрезов, необходимых для создания простой шайбы из стали. Комбинированные штампы — это штампы, в которых как режущие, так и нережущие операции выполняются за один ход пресса. Примером может быть матрица, которая производит разрез, а также фланец для данной металлической заготовки. Многопозиционные штампы включают в себя как прогрессивные штампы, так и передаточные штампы, в которых операции надрезания, пробивки и резки выполняются последовательно с одного и того же набора штампов. Стальные линейки, также называемые ножевыми штампами, изначально использовались с более мягкими материалами, такими как кожа, бумага или картон, но также нашли применение при резке и формовании металлов, включая алюминий, медь и латунь. Материал стальной полосы, используемый для режущей поверхности, спроектирован так, чтобы соответствовать желаемой форме, а в башмаке штампа вырезается прорезь для удержания материала стальной линейки. Характеристики разрезаемого материала, такие как его толщина и твердость, помогают установить толщину стальной линейки, которая будет использоваться в режущем лезвии. Вопросы материаловКольца РашидаИзображение предоставлено Wisconsin Stamping Выбор используемых металлических штамповочных материалов зависит от желаемых свойств готового изделия. Обычно металлы сохраняют свою ковкость и пластичность после штамповки. Те, которые используются для точной штамповки, обычно варьируются от мягкой до средней твердости и имеют низкий коэффициент текучести. Некоторые из обычных металлов и типов металлов, изготовленных штамповкой, включают:
Черные металлы обычно используются в операциях штамповки, так как их низкое содержание углерода означает, что они являются одним из наименее дорогих доступных вариантов, что приводит к низким затратам на единицу продукции. При выполнении операций штамповки металла необходимо учитывать несколько важных факторов и конструктивных соображений. Отделочные операцииПроизводственные операции после штамповки могут включать удаление заусенцев с штампованного изделия, нарезание резьбы, развертывание и раззенковку. Они позволяют добавлять другие детали к штампованной детали или исправлять дефекты отделки или удалять острые кромки, которые могут повлиять на безопасность. Удаление заусенцев включает удаление осколков отрезанного материала, оставшихся на заготовке после завершения операции штамповки. Острые кромки могут потребовать шлифовки для удаления заусенцев или может потребоваться закраина, чтобы получить сглаженную кромку и направить заусенец во внутренний сгиб, где он не вызовет травм и не будет замечен косметически. Концепции дизайна Как правило, в штампованных изделиях следует избегать слишком узких выступов, поскольку они могут легче искажаться и влиять на восприятие качества готового изделия. По возможности конструкции должны основываться на использовании существующих штампов для стандартных форм и изгибов. Необходимость создания специальной матрицы для штамповки увеличит первоначальные затраты на инструменты. Избегание острых внутренних и внешних углов в конструкциях штампованных изделий может помочь снизить вероятность образования более крупных заусенцев в этих областях и острых краев, для удаления которых требуется вторичная обработка. Кроме того, в острых углах существует большая вероятность концентрации напряжений, что может привести к растрескиванию или последующему выходу из строя детали при длительном использовании. Габаритные размеры готового изделия будут ограничены доступными размерами листов или заготовок из листового металла, и эти ограничения необходимо учитывать для материала, израсходованного в складках на краях или фланцах, а также для любого дополнительного удаления или использования материала. Очень большие продукты могут быть созданы в несколько этапов и механически соединены друг с другом на втором этапе производственного процесса. При выполнении перфорации учитывайте как направление перфорации, так и размер перфорируемого элемента. Как правило, лучше всего делать штамповку в одном направлении, чтобы все острые края, создаваемые пуансоном, находились на одной стороне заготовки. Затем эти края можно скрыть для внешнего вида и убрать из общего доступа рабочих или конечных пользователей продукта, где они могут представлять опасность. Перфорированные элементы должны отражать толщину исходного материала. Общее правило заключается в том, что перфорированные элементы должны быть как минимум в два раза больше толщины материала. Для изгибов минимальный радиус изгиба листового металла примерно равен толщине материала. Меньшие изгибы более трудны для достижения и могут привести к точкам концентрации напряжения в готовой детали, что впоследствии может вызвать проблемы с качеством продукта. При сверлении или пробивке отверстий выполнение этих операций на одном этапе поможет обеспечить их позиционирование, допуски и повторяемость. Операции по гибке следует выполнять с осознанием риска деформации материала, так как материал на внутренней и внешней поверхностях точки изгиба сжимается и растягивается соответственно. Минимальный радиус изгиба должен быть примерно равен толщине заготовки, опять же во избежание накопления концентрации напряжений. Рекомендуется, чтобы длина фланца в три раза превышала толщину заготовки. Преимущества и недостатки штамповки Некоторые из преимуществ штамповки включают более низкую стоимость матрицы, более низкие вторичные затраты и высокий уровень автоматизации по сравнению с другими процессами. Металлические штампы для штамповки, как правило, относительно дешевле в производстве и обслуживании, чем штампы, используемые в других распространенных процессах. Вторичные затраты, такие как очистка и нанесение покрытия, также дешевле, чем аналогичная обработка для других процессов изготовления металла. Одним из недостатков штамповки является более высокая стоимость прессов. Штампы также должны быть приобретены или созданы, а изготовление штампов для штамповки металла на заказ — более длительный подготовительный процесс. Матрицы также бывает трудно заменить, если дизайн необходимо изменить во время производства. ПриложенияШтамповка используется в различных приложениях, особенно в том, что касается трехмерных рисунков, надписей или других элементов гравировки на поверхности. Такие штампованные изделия обычно производятся для производителей бытовой техники, автомобильных компаний, светотехнической промышленности, телекоммуникационных услуг, военной и оборонной промышленности, аэрокосмической промышленности, производителей медицинского оборудования и компаний, производящих электронику. Конкретные продукты и компоненты могут варьироваться от простых штампованных элементов, таких как металлические зажимы, пружины, грузы, шайбы и скобы, до более сложных конструкций, таких как те, что используются в основаниях двигателей или фрикционных дисках. Этот процесс используется для производства как деталей для крупного оборудования, так и невероятно детализированных мелких деталей. Штамповка с микроточной точностью позволяет создавать детали диаметром до 0,002 дюйма. Электронные штамповки — это электронные компоненты, изготовленные методом штамповки металла. Они используются в самых разных отраслях, от бытовой электроники и бытовой техники до телекоммуникаций и аэрокосмической отрасли. Электронные штамповки доступны для ряда металлов, включая медь, медные сплавы, алюминий и сталь, а также более дорогие металлы, такие как платина и золото. РезюмеВ этой статье представлены сведения об операциях штамповки металлов и машинных прессах. Для получения дополнительной информации о сопутствующих услугах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. Источники:
Другие изделия из металла
|