Какво е щамповане на метал? Разберете процеса на щамповане на ламарина

Щамповането на метал е производствен процес, който оформя металните части, захранващи ежедневни продукти, от автомобили и уреди до електроника и медицински изделия. В това въвеждащо ръководство ще разкрием как този процес продължава да подкрепя иновациите в различните индустрии и защо той остава от съществено значение за производството на надеждни метални части в голям мащаб.

Основи на щамповането на метал

Щамповането на метал е производствен процес който оформя метални листове или рулони в определени форми с помощта на преса и персонализирани матрици. Процесът може да включва няколко операции, като например:

• Заглушаване – изрязване на основната форма от лист
• Щанцоване – създаване на отвори или изрези
• Огъване – образуване на ъгли или криви
• Щамповане – повдигнати или вдлъбнати повърхностни елементи

Тези действия се извършват под високо налягане, често в студено състояние, за да се поддържа здравината и прецизността на материала. Тази техника за щамповане на метал се нарича “студено формоване”, което е най-разпространената техника. Въпреки това, “горещото щамповане” се използва и за специализирани приложения.

Съвременни приложения на щамповането компютърно управлявани преси и прецизни матрици за да отговарят на високопроизводителните стандарти. Автоматизацията и дигиталният дизайн вече позволяват по-бърза настройка, подобрена точност и по-ниски производствени разходи.

Ключови процеси за щамповане на метал

Заглушаване и пробиване

Заготовката и пробиването често са първите стъпки в щамповането на метал. Заглушаване изрязва плоски парчета, наречени заготовки, от по-голям лист. Тези заготовки стават основа за по-късни операции по формоване. Процесът използва матрица и щанца за чисто срязване на метала, произвеждайки части с точни ръбове и минимални отпадъци.

Пиърсинг създава дупки или отвори в заготовката, използвайки подобни инструменти. Премахва нежелан материал, вместо да формира нова форма. Производителите често извършват рязане и пробиване с един и същ ход на пресата, за да подобрят ефективността.

Подравняването на инструмента, хлабината на матрицата и дебелината на материала определят качеството на ръбовете и точността на размерите. Тези процеси използват високоякостна инструментална стомана и подходящо смазване, за да се намали износването и образуването на мустаци, което е от съществено значение за производството на качествени части в автомобилостроенето, производството на уреди и електроника.

Огъване и фланциране

Огъване променя формата на металните листове, без да променя дебелината им. Използва щанца и матрица, за да приложи сила по права линия, образувайки ъгли или криви. Процесът зависи от пластичността на материала, радиуса на огъване и тонажа на пресата.

Фланциране удължава ръба на детайла, като го огъва под определен ъгъл, често 90 градуса или по-малко. Това укрепва ръбовете, подобрява прилягането и позволява на частите да се свързват с други компоненти.

Както огъването, така и фланцирането изискват внимателен контрол на пружинното отстъпване, т.е. склонността на метала да се връща леко към първоначалната си форма. Операторите настройват геометрията на инструментите или използват прекомерно огъване, за да поддържат точност.

Щанцоване и сечене на монети

Щанцоване премахва материал от лист, за да създаде отвори, прорези или форми. Използва перфоратор и матрица, подобни на пробиването, но често с по-високи скорости за повтарящи се модели. Този процес поддържа производство в големи обеми с тесни допуски.

Монети компресира метала под изключително налягане, за да оформи фини детайли или да регулира дебелината. Усъвършенства повърхностното покритие и подобрява прецизността на размерите, като принуждава материала да се влее в кухината на матрицата.

Монетирането се използва широко за производството на релефни лога, контактни точки и прецизни шайби. То също така елиминира грапавини и остри ръбове, намалявайки вторичната обработка. Заедно, щанцоването и монетоването осигуряват точността, необходима за електрически конектори, крепежни елементи и декоративни компоненти.

Щамповане и дълбоко рисуване

Щамповане Повдига или вдлъбва специфични области от ламарина, за да създаде текстури, шарки или идентификационни знаци. Използва съвпадащи мъжки и женски матрици, които притискат материала в желания релеф, без да го режат. Процесът подобрява външния вид и може да увеличи твърдостта на тънките листове.

Дълбоко изтегляне Оформя плоски заготовки в кухи или чашковидни части. Разтяга метала в кухина на матрицата с помощта на щанца, като същевременно контролира потока на материала с държач за заготовки. Този процес е идеален за производство на резервоари за гориво, кутии и кухненски мивки, които често се изработват от материали с добра пластичност, като алуминий и неръждаема стомана.

Материали за метални щамповащи операции

Често използвани видове метали

Производителите често използват стомана, неръждаема стомана, алуминий, мед и месинг за щамповане на метал. Всеки има специфични предимства в зависимост от приложението.

• Въглеродна стомана е здрав, достъпен и лесен за оформяне, което го прави полезен за автомобилни и промишлени части.
• Високоякостна нисколегирана (HSLA) стомана осигурява здравина, без да добавя много тегло.
• Неръждаема стомана предлага устойчивост на корозия и издръжливост за хранителни, медицински и морски компоненти.
• Алуминий е лек и устойчив на корозия, което го прави идеален за транспорт и аерокосмическа индустрия.
• Мед и месинг осигуряват отлична електрическа проводимост за електронни и ОВК части.

Други метали, като например титанови, никелови сплави и цинкови сплави появяват се в специализирани приложения, където се изисква устойчивост на топлина, здравина или сложни форми.

Свойства и пригодност на материалите

Най-добрият материал зависи от механични свойства необходими за детайла. Якостта, пластичността и твърдостта влияят върху това как металният лист се формира под налягане.

Формовъчност определя колко лесно металът се огъва или разтяга без напукване. По-меките метали като алуминий и нисковъглеродна стомана се формоват добре, докато по-твърдите сплави може да се нуждаят от повече сила или специализирана инструментална екипировка. Трябва обаче да се отбележи, че във всеки вид метал, специфичните степени и състояния предлагат различни нива на формовъчност.

Устойчивост на корозия има значение, когато частите са изложени на влага или химикали. Неръждаемата стомана и покритите стомани предпазват от ръжда, докато алуминият естествено е устойчив на окисляване.

Проводимост е важно за електрическите компоненти, което прави медта и месинга предпочитан избор. Тегло също влияе върху избора; по-леките метали намаляват общата маса на продукта и потреблението на енергия.

Балансирането на тези фактори помага да се гарантира, че щампованите метални компоненти отговарят както на целите за производителност, така и на разходите.

Оборудване и производство на щамповане на ламарина

Метални щанци и видове инструменти

Щанцова матрица е специализиран инструмент, използван в преса за рязане или оформяне на метални листове в специфични форми. Състои се от две основни части: комплект матрици (долна секция) и поансон (горна секция). Заедно те контролират формата и размерите на крайния детайл.

Чести видове щанци за щамповане включват:

Всеки тип матрица поддържа различни производствени нужди. Прогресивните матрици често се използват за големи обеми, докато еднопозиционните матрици са подходящи за по-прости или по-малки обеми части.

Видове щамповащи преси

Щамповащи преси осигуряват силата, необходима за оформяне на метални листове с помощта на матрици. Те се предлагат в два основни вида: механични преси и хидравлични преси. Механичните преси осигуряват постоянни, бързи ходове, което ги прави идеални за производство с голям обем. Хидравличните преси използват налягане на течността за по-голям контрол и са предпочитани за по-дебели или по-сложни части.

Високоскоростни преси работят с много по-висока честота на ходовете – често стотици ходове в минута. Те използват усъвършенствани системи за подаване, които придвижват металните намотки през матрицата бързо и прецизно. Тези преси са често срещани в автомобилното и електронното производство, където малки, детайлни компоненти трябва да се произвеждат в големи количества.

Многослайдно и прогресивно щамповане

Многослайдово щамповане използва няколко движещи се плъзгачи, които удрят метала от различни ъгли. Тази настройка позволява сложни огъвания и форми с една операция. Тя намалява необходимостта от вторична обработка и може да обработва ефективно сложни геометрии.

Прогресивно щамповане подава метална лента през серия от матрици, като всяка станция извършва специфично действие, като например щанцоване, огъване или рязане. Крайната станция произвежда готов детайл. Този метод е ефикасен за непрекъснато производство и поддържа строги допуски в хиляди еднакви части. За разлика от това, щамповане с трансферна матрица използва отделна механична система за преместване на отделни части от една станция на следващата.

И двата метода подобряват използването на материалите и намаляват времето за обработка. Те се използват широко за конектори, скоби и малки механични части, където прецизността и повторяемостта са от съществено значение.

Техники за прецизно щамповане

Прецизно щамповане фокусира се върху постигането на изключително строги допуски и гладки повърхности. Често се използва фино щанцоване, микрощамповане или сервозадвижвани преси, за да се подобри контролът върху налягането и движението. Тези техники позволяват чисти ръбове и точни размери без допълнителни довършителни стъпки.

Производителите използват CAD (Компютърно проектиране) и CAM (Компютърно подпомагано производство) за да се поддържа последователност. Инженерите използват CAD софтуер за моделиране на матрици, симулиране на деформация на материала и проверка на допустимите отклонения преди производство. CAM софтуерът след това преобразува тези цифрови проекти в машинни инструкции за производство на инструменти. Тази интеграция намалява грешките в проектирането и ускорява производството на инструменти.

3D моделирането позволява на инженерите да визуализират комплекти матрици и да оптимизират оформлението за ефективен поток на метала. В комбинация с компютърни симулации, те помагат за прогнозиране на точките на износване, подобряване на точността и съкращаване на сроковете за изпълнение при производството на матрици.

Контрол на качеството и последваща обработка

Инспекция и осигуряване на качеството

Контролът на качеството при обработката на метали започва с инспекция и тестване на множество етапи на производство. Техниците използват инструменти като шублери, микрометри и координатно-измервателни машини (CMM), за да проверят размерите и допустимите отклонения на детайлите.

Контрол на качеството в процеса на производство (IPQC) Проверките помагат за ранно откриване на отклонения, предотвратявайки големи партиди дефектни части. Диаграмите за статистически контрол на процесите (SPC) често се използват за проследяване на производствените данни и поддържане на стабилността на процеса.

Типичен план за инспекция може да включва:

Последователното документиране на резултатите подпомага проследимостта и съответствието с индустриалните стандарти, като например ISO 9001.

Етапи на довършителни работи и последваща обработка

След щамповане и проверка, частите често изискват последваща обработка за подобряване на качеството и производителността на повърхността. Често срещаните стъпки за довършителни работи включват обезкостяване, полиране, галванично покритие и покритие. Тези процеси премахват остри ръбове, повишават устойчивостта на корозия и подготвят компонентите за сглобяване или боядисване.

Термична обработка може да се прилага и за укрепване на метала или облекчаване на вътрешни напрежения от щамповането. Процесите на почистване, като ултразвуково измиване, премахват масла и частици, останали от производството.

Производителите избират методи за довършителни работи въз основа на функцията на детайла и вида на материала. Например, частите от неръждаема стомана могат да бъдат пасивирани, докато алуминиевите компоненти могат да бъдат анодирани за допълнителна защита и външен вид.

Приложения на метално щамповане

Избор на Moldie за услуги за щамповане на метал

Изборът на надеждна услуга за щамповане на метал включва оценка на техническите възможности, контрола на качеството и опциите за персонализиране. Квалифициран доставчик използва усъвършенствани технологии за проектиране и производство за да се осигурят постоянни резултати. Купувачите трябва да прегледат и да се свържат с компанията относно сертификатите, производствения капацитет и допустимите отклонения, преди да направят поръчки.

Добре установени производствени процеси и опит, заедно със силната поддръжка на клиентите и ясната комуникация, спомагат за съгласуване на дизайнерските цели с производствените резултати. Някои доставчици предлагат и разработване на прототипи и производство в големи количества, което позволява на клиентите да тестват и мащабират ефективно.

В Moldie имаме точно това, от което се нуждаете: доказан опит в различни практики и индустрии за производство на метали. Свържете се с нас още днес за вашите надеждни части и по-добра дългосрочна стойност!

Често задавани въпроси

Кои са ключовите съображения при проектирането при създаването на детайл за щамповане на метал?

При проектирането на детайл за щамповане, фокусът трябва да се постави върху фактори като избор на материал, радиуси на огъване (за да се избегне напукване), размери на отворите и прорезите (спрямо дебелината на материала) и включването на елементи като ребра или мъниста за укрепване на детайла.

Как да избера между прогресивна матрица и трансферна преса?

Изборът често зависи от размера и сложността на детайла. Прогресивните щанци са идеални за по-малки, по-плоски части, които могат да се пренасят върху метална лента през множество станции. Трансферните преси са по-подходящи за по-големи части или такива, които изискват значително 3D формоване, тъй като механична система прехвърля детайла от една станция на следващата, освобождавайки го от носещата лента.