Другие способы листовой штамповки

В единичном и мелкосерийном производствах применять жесткие штампы экономически невыгодно. В этих случаях широко применяются штамповка в универсальных штампах эластичной средой, штамповка взрывом, электрогидравлическая (ЭГШ) и магнитноимпульсная штамповки, давильные работы и др.

Штамповка эластичной средой имеет две разновидности: вытяжка резиновым пуансоном (рис. 21.5, а) и вытяжка резиновой матрицей (рис. 21.5, б).

Заготовку укладывают на матрицу (рис. 21.5, а) или на пуансон и прижим (рис. 21.5, б). Резина, опускаясь, прижимает заготовку к матрице или прижиму и вдавливает ее в матрицу или обтягивает по пуансону, формуя деталь.

В последнее время резину заменяют полиуретаном, который обладает весьма высокой твердостью, эластичностью и износостойкостью (выдерживает до 50 000 штамповок), что позволяет существенно увеличивать срок службы таких штампов.

Штамповка взрывом применяется для изготовления крупногабаритных деталей при толщине более 2 мм. Преимуществом данно;

Рис. 21:5. Штамповка эластичной средой:

а — вытяжка резиновым пуансоном; б — вытяжка резиновой матрицей; I — начальная стадия процесса; II — конечная стадия процесса го способа является высокая экономическая эффективность в результате резкого снижения капитальных затрат и сокращения сроков и стоимости подготовки производства. Другим достоинством является возможность штамповки деталей из высокопрочной стали.

Штамповка взрывом (рис. 21.6) основана на деформации листовой заготовки 2 давлением ударной среды, образующейся при взрыве бризантных взрывчатых веществ 1.

В зависимости от размеров и формы штампуемых деталей штамповка взрывом осуществляется различными способами: при больших габаритах деталей — штамповкой в бассейнах с водой; при штамповке небольших деталей — штамповкой в наземных установках в бронекамерах.

Штампы для штамповки взрывом состоят из матрицы 3_У имеющей рабочую полость соответственной формы, с отверстием для удаления воздуха. Для небольших деталей применяют металлические литые или сварные матрицы. Для крупногабаритных деталей, в целях удешевления, матрицы выполняют из дерева или железобетона с поверхностной облицовкой рабочих поверхностей (металлом или стеклопластиком).

Известны случаи применения для штамповки взрывом матрицы, изготовленной изо льда (обычно для крупногабаритных деталей). Вода замораживается жидкой углекислотой. После штамповки появившиеся в матрице трещины заливают водой и вновь замораживают. Штамповка производится при 10—15°С.

Электрогидравлическая штамповка (ЭГШ). В основу ЭГШ положен электрогидравлический эффект образования ударных волн при мощных электрических разрядах в несжимаемых жидкостях (рис. 21.7). Заготовку 3 укладывают на матрицу 4, имеющую полость, соответствующую конфигурации желаемой детали, и сверху закрывают контейнером 5. В контейнер введены электроизолированные электроды, подсоединенные к сети высоковольтных кон;

Рис. 21.6. Схема штамповки взрывом:

• 1 — заряд; 2 — заготовка;
• 3 — матрица

Рис. 21.7. Схема электрогидравлической штамповки:

1 — камера; 2 — электроды; 3 — заготовка; 4 — матрица; 5 — контейнер; 6 — источник тока денсаторов большой емкости. Полость матрицы вакуумируют, а в полость контейнера закачивают воду. При мгновенном разряде конденсаторной батареи (время разряда 4- 10^J с) в жидкости возникает ударная волна, деформирующая заготовку, которая принимает форму матрицы.

Рис. 21.8. Магнитноимпульсная штамповка:

1 — источник тока; 2 — индуктор; 3 — заготовка; 4 — матрица Магнитно-импульсная штамповка (рис. 21.8) характеризуется тем, что давление на деформируемую металлическую заготовку создается непосредственным воздействием импульсного магнитного поля, без участия промежуточных твердых, жидких или газообразных сил. Это позволяет штамповать детали из полированных и лакированных заготовок без повреждения поверхности, а также деформировать заготовки, заключенные в герметическую пластмассовую оболочку.

Магнитно-импульсная обработка основана на мгновенном разряде электроэнергии, накопленной в мощной конденсаторной батарее 1, через индуктор, являющийся рабочим органом. При этом в цепи индуктора 2 протекает импульс тока, а в прилегающем пространстве возникает импульсное магнитное иоле, которое индуцирует в металлической заготовке 3 вихревые токи противоположного направления.

При взаимодействии мощного магнитного ноля индуктора с индуцированным в заготовке током и его магнитным полем возникают электромеханические силы взаимодействия, стремящиеся оттолкнуть заготовку от индуктора и вызывающие ее деформацию. Магнитный импульс длится от 10 до 20 мкс, создавая давление от 3500 до 39 000 кг/см². Так же как и при штамповке взрывом, длительность магнитного импульса во много раз меньше времени деформации заготовки. Поэтому импульсное поле непосредственно действует на заготовку лишь в начальный момент (период разгона), после чего дальнейшая деформация заготовки происходит под действием полученного ею запаса кинетической энергии.

Движущаяся с высокой скоростью заготовка (300—400 м/с) ударяется о матрицу 4, в результате чего возникают огромные силы соударения, деформирующие заготовку. Импульсная магнитная штамповка получила довольно большое применение в промышленности для вытяжки, пробивки отверстий, обжатия и раздачи труб, сборки трубчатых деталей с оправками и т. п.

Давильные и давильно-раскатные работы. В некоторых случаях холодноштамповочные операции сочетаются с давильными (рис. 21.9) или накатными операциями, выполняемыми на спсци;

Рис. 21.9. Схема давильных работ:

1 — оправка; 2 — заготовка; 3 — упор; 4 — давильный ролик; 5 — форма изделия альных станках при вращательном движении заготовки (детали) или деформирующего инструмента.

Заготовку 2 устанавливают осесимметрично между оправкой 1 и упором 3 и зажимают силой Р. Давильный ролик 4 воздействует на вращающуюся заготовку, последовательно меняя ее форму. По окончании процесса готовая деталь 5 имеет форму оправки.

Давильными процессами получают пустотелые детали выпуклой конфигурации весьма сложной формы. Иногда для этого требуется применение разборных оправок, позволяющих извлекать их, но частям из полученной детали.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Назовите стадии процесса разделительных операций.
• 2. Каким образом можно повышать качество резки (точность и чистоту поверхности реза)?
• 3. Какие типы деталей получают с помощью формообразующих операций?
• 4. Как распределяются напряжения в сечении заготовки при гибке?
• 5. Каким образом можно уменьшить величину угла иружинения?
• 6. Объясните механизмы формирования давления при электрогидравлической и магнитоимпульсной штамповке. Каковы их различия?
• 7. Какие технологические преимущества обеспечивает штамповка эластичной средой?