Холодной называют штамповку, осуществляемую при температуре ниже температуры рекристаллизации материала заготовки. Ее разделяют на листовую и объемную.

Листовая штамповка

Листовой штамповкой называют процесс изготовления деталей из листа, полосы или рулонного материала. Толщина деталей незначительно отличается от толщины листового материала и не превышает 10 мм.

Различают формоизменяющие операции, в которых заготовка не разрушается в процессе деформирования, и разделительные операции, где происходит разрушение металла.

Операции листовой штамповки:

Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах-ножницах и в штампах, применяют как заготовительную операцию. Основные типы ножниц: ножницы с поступательным движением режущих кромок ножа (гильотинные) и с вращательным движением (дисковые). Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть больше толщины заготовки в 30-70 раз, зазор между режущими кромками – 0,03-0,05 толщины листа. Ножи наклонены друг к другу под углом 1-5°.

Вырубкой оформляют наружный контур детали, а пробивкой – внутренний контур отверстия. Вырубку и пробивку осуществляют металлическими пуансоном и матрицей. Пуансон выдавливает часть заготовки в отверстие матрицы. Качество поверхности среза улучшают зачисткой (срезают стружку небольшой глубины).

Гибка – операция, изменяющая кривизну заготовки без изменения ее линейных размеров. В процессе гибки пластическая деформация сосредотачивается на узком участке, контактирующем с пуансоном, а участки, образующие полки детали упруго деформируются. В зоне пластической деформации наружные слои растягиваются, а внутренние сжимаются.

Вытяжка без утонения стенок – превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при уменьшении периметра вытягиваемой заготовки. Исходную вырубленную заготовку укладывают на плоскость матрицы. Пуансон надавливает на центральную часть заготовки и смещает ее в отверстие матрицы, периферийная часть, смещаясь, образует стенки изделия.

Вытяжка с утонением стенки – увеличивает длину полой заготовки за счет уменьшения толщины стенок исходной заготовки. При вытяжке с утонением стенки зазор между пуансоном и матрицей должен быть меньше толщины стенки, которая утоняется и одновременно удлиняется. Применяют для получения деталей, у которых толщина донышка больше толщины стенок. За один переход можно уменьшить толщину в 1,5-2 раза.

Отбортовка – получение бортов путем выдавливания пуансоном центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием в матрицу.

Обжим – операция, при которой уменьшается диаметр краевой части полой заготовки в результате заталкивания ее в сужающуюся полость матрицы. Обжимаемая заготовка получает форму рабочей полости матрицы (производство бутылок).

Формовка – операция, при которой изменяется форма заготовки в результате растяжения ее отдельных участков. Толщина заготовки этих участков уменьшается. Формовкой получают ребра жесткости, местные выступы и т.п. Деформирование осуществляется пуансоном и матрицами.

Преимущества листовой штамповки:

- Возможность изготовления прочных, легких и жестких тонкостенных деталей или изделий простой и сложной формы, получить которые другими способами невозможно,

- Высокая производительность и экономное расходование металла,

- Широкие возможности автоматизации технологических процессов,

- Взаимозаменяемость деталей и высокая чистота поверхностей.

Применяют следующие металлы и сплавы: низкоуглеродистые и легированные стали, медь, латунь, алюминиевые сплавы, медные сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких как кожа, целлулоид, оргстекло, фетр, текстолит и др.

Листовая штамповка в основном обеспечивает получение готовых для дальнейшей сборки деталей. Для листовых деталей после их штамповки чаще всего применяют единственную операцию по зачистке заусенцев, которую осуществляют механическим или электрохимическим путем.

Холодная объемная штамповка

Холодная объемная штамповка позволяет почти полностью исключить обработку резанием и обеспечивает по сравнению с последней уменьшение трудоемкости изготовления деталей на 30...80% и повышение коэффициента использования материала до 0,5.

Холодная объемная штамповка обеспечивают получение заготовок высокой точности, прочности и жесткости; производится из материалов, обладающих определенной степенью пластичности; осуществляется в штампах, которые проектируются и изготовляются для каждой конкретной детали.

К объемной штамповке относятся операции осадки, объемной формовки, калибровки, чеканки и выдавливания, которые осуществляют аналогично одноименным операциям горячей штамповки. Отличие состоит в том, что здесь отсутствует нагрев заготовки, усилия деформации резко возрастают, значения предельно допустимых деформаций снижаются.

Холодное выдавливание применяют для деталей из алюминия А0, А1, АД1, АД, сплава АМц, дуралюмина Д16, меди Ml, M2, МЗ, латуни Л61, Л68, цинка Ц1, Ц2 и Ц3, магниевых сплавов, конструкционных сталей, содержащих до 0,45 % углерода, и низколегированных сталей.

Таблица 1

Давление прессования q _х.в для холодного выдавливания, МПа

С помощью выдавливания можно получить довольно сложные по конфигурации детали. Точность изготовления детали выдавливанием зависит от её размеров, свойств материала, точности исполнения штампа и состояния пресса и находится в пределах 8...14-го квалитетов, а параметр шероховатости – R_а=10...0,63 мкм. Как правило, детали, полученные холодным выдавливанием, в дальнейшей механической обработке не нуждаются. Коэффициент использования металла близок к единице. Размеры заготовок рассчитывают, исходя из равенства объемов заготовки и получаемой детали, с учетом потерь материала на последующую обработку. В зависимости от размеров детали исходной заготовкой может быть листовой или прутковый материал. В тех случаях, когда высота заготовки менее 10 мм и отношение S/D=0,7...0,8, она вырезается из листового материала, в остальных случаях заготовку отрубают (отрезают) от прутка.

Холодная высадка – безотходный способ изготовления крепежных деталей (болтов, винтов, заклепок и др.) и малоотходный – при изготовлении деталей типа ступенчатых и шаровых пальцев длиной до 300 мм, роликов и шариков диаметром до 60 мм.

Для холодной высадки применяют калиброванный материал, преимущественно круглого сечения с допусками по 8...11 квалитетам. Наиболее часто для этой цели применяют материалы: стали марок от 08 до 45; инструментальные стали У10А, У12А; легированные стали 15Г, 20Г, 35Г2, 15Х, 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 40ХН, 15ХФ, 20ХФ, ШХ15; сплавы цветных металлов: дуралюмин Д1, Д16, латунь ЛС59-1, медь Ml, M2 и др.

Высадку крепежных деталей производят обычно на холодновысадочных автоматах: одно- и двухударных и одно- и многопозиционных. При отсутствии холодновысадочных автоматов высадку осуществляют в штампах на кривошипных и фрикционных прессах, аналогично горячей штамповке. Высадкой в штампах изготовляют также детали, требующие значительного числа переходов.

Точность размеров элементов детали, оформляемых в матрице или в полости пуансона, соответствует 8...11-му квалитетам, а при тщательном изготовлении инструмента и при несколько меньшей стойкости его – 6...8-му квалитетам. Точность размеров по длине может достигать 11... 14-го квалитетов. Параметр шероховатости поверхностей, полученных холодной высадкой, находится в пределах R_а = 0,32...3,2 мкм. Коэффициент использования металла равен или близок к единице.