Горячая штамповка металла 101: основы и лучшие практики

Металлическая штамповка превращает листовый металл в пригодные детали и инструменты для многочисленных отраслей. С почти таким же количеством стилей, как и отраслей, которым служит процесс, признание и понимание сложностей этого метода формирования деталей становится критическим аспектом выбора услуг для создания деталей.

Что такое металлическая штамповка?

Обычно металлическая штамповка берет холодный металл и помещает его между штамповками, хотя некоторые процессы используют нагретый материал. Давление формирует металл в желаемую форму. Часто эти формы создают инструменты или компоненты более крупных изделий. Иногда в промышленности обработки металла могут называть металлическую штамповку прессованием.

Штамповочные матрицы внутри станков либо режут, либо формируют металл. Эти матрицы имеют специфические дизайны для каждого проекта. Хотя изготовление матриц занимает время, после завершения матрицы процесс штамповки происходит очень быстро.

Этот процесс позволяет производить большой объем идентичных деталей. Штамповка может быть одним из многих этапов создания детали или служить единственным. Пробивка, вырезание, тиснение, фланцевание, гибка и чеканка — это некоторые из этапов, которые металл может пройти как часть процесса штамповки.

Универсальность штамповки делает ее идеальным производственным методом для таких отраслей, как автомобилестроение, военная, общественный транспорт, производственные секторы и многие другие.

Типы штамповки

Тип используемой штамповки зависит от желаемого готового продукта. Точная, горячая металлическая и прогрессивная матричная штамповки — это некоторые из наиболее часто используемых процедур штамповки.

1. Точная металлическая штамповка

Точная штамповка создает рельефные изображения или трехмерные детали и приводит к готовым продуктам с тесными допусками. По сравнению с другими формами штамповки, точная штамповка включает меньше перемещений материала между станками, что делает процесс намного быстрее.

Высокие уровни точности, возможные этим методом штамповки, позволяют формировать сложные дизайны, которые должны жестко соответствовать своим спецификациям. Вы можете использовать точную штамповку на компонентах с допусками 0,001–0,002 дюйма для длины и 0,0005–0,001 дюйма для круглости. Компоненты самолетов, детали двигателей, электроника, телекоммуникационные устройства и прототипы — все это обычно изготавливается с использованием точной металлической штамповки.

Вариация этого процесса — микр-точная штамповка. Этот метод создает сложные детали для электроники или медицинской отрасли, толщиной всего 0,002–0,005 дюйма.

2. Горячая металлическая штамповка

Горячая металлическая штамповка — это процесс формовки металла с использованием экстремального тепла. Металл, бористая сталь, нагревается до более чем 1700 градусов по Фаренгейту и закаляется в самой матрице. Результат — деталь из высокопрочной, легкой стали.

Одним из главных преимуществ детали из горячей штамповки является ее высокая предельная прочность на разрыв, которая варьируется от примерно 50 килопाउнд на квадратный дюйм (KSI) до примерно 200 KSI после завершения процесса. Горячая штамповка также позволяет формировать сложные детали за один раз, что означает меньше сварки или других мер по соединению. Детали, произведенные этим методом, также не испытывают обратной пружинистости и деформации так, как это происходит с другими деталями из высокопрочной стали. К сожалению, закаленная деталь трудно резать, что делает пост-формовку обрезку и резку вызовом. Обычно вам понадобится мощный лазер для этих процессов.

Для выполнения горячей металлической штамповки вам нужно несколько единиц оборудования, включая:

• Систему нагрева, способную нагреть металл до необходимой температуры
• Adeкватную систему охлаждения
• Автоматизированную систему перемещения, так как готовая деталь изначально будет слишком горячей для прикосновения
• Инструментальные материалы, высокоустойчивые к термическому шоку
• Гидравлический/сервопресс с возможностью задержки

Ваша прессовая система для штамповки очевидно должна соответствовать всем требованиям безопасности.

3. Прогрессивная металлическая штамповка

Прогрессивная штамповка, также известная как штамповка прогрессивной матрицей, пропускает металлические детали через несколько станций, каждая из которых выполняет отдельное действие на металле. На протяжении этих различных стадий металлическая деталь остается прикрепленной к длинной полосе материала. Последний станок вырезает готовую деталь из металлической полосы.

При выборе методов обработки для длительных процессов, требующих высокого объема, прогрессивная штамповка матрицей — отличный выбор. Матрицы служат долго, а процесс производит минимальные отходы.

При создании более крупных деталей, которым могут понадобиться разные прессы, вам нужно будет использовать передаточную штамповку матрицей. Этот процесс отличается от прогрессивной штамповки лишь в нескольких небольших аспектах. Деталь отделяется от металлической полосы ранее, а конвейерная лента передает деталь от станка к станку.

Как работает металлическая штамповка

Металлическая штамповка относится к процессу формирования куска листового металла в готовую деталь через пробивку, вырезание, гибку и другие методы. Давайте посмотрим поближе, как работает этот процесс.

Какие материалы для металлической штамповки используют обработчики?

Для штамповки обработчики начинают с куска листового металла. Тонко изготовленный металл предлагает прочность для готовых продуктов, оставаясь достаточно гибким для процесса штамповки. Чаще всего металл имеет толщину от 0,001 дюйма до 0,625 дюйма.

Несмотря на тонкий размер металла, прессы должны оказывать значительное давление для резки и формирования материала. Например, сила, необходимая для вырезания круга 10 дюймов из стали толщиной 1/8 дюйма, составляет 78,5 тонн. В промышленности металлообработки эта сила соответствует низкой силе. Станки для металлической штамповки могут генерировать от 10 до 50 000 тонн — от 20 000 до 1 миллиона фунтов — давления.

Тип используемого металла определит силу, необходимую для его формовки и резки. Наиболее распространенные категории металлов включают следующее:

• Черные металлы: Железо-базированные металлы, такие как нержавеющая сталь, стоят меньше и снижают производственные цены.
• Цветные металлы: Никель, бронза, латунь и другие металлы, не содержащие железа, создают эту категорию.
• Нестандартные сплавы: Металлы в этих сплавах зависят от желаемых свойств конечного продукта.
• Благородные металлы: Золото, серебро и платина дороги, но нужны для специфических применений.

Знание типов прессовых сил и процессов для использования с теми или иными материалами — часть экспертных знаний, входящих в металлическую штамповку. Например, точная штамповка имеет тенденцию использовать специфические сплавы или благородные металлы в полосках, а не в рулонах.

Что происходит во время формирования?

Стадия формирования происходит, когда пресс гнёт или иначе формирует металл. Несколько методов формируют металл, в зависимости от толщины металла и того, как выглядит конечная деталь.

• Гибка: Гибка сгибает металл вдоль одной прямой оси.
• Чеканка: Чеканка прессует металл в готовую деталь с четкими краями.
• Вытягивание: Процесс вытягивания тянет металл через форму, растягивая материал. Масляные поддоны и металлические раковины — примеры продуктов, созданных вытягиванием.
• Тиснение: Когда металлу нужен дизайн, станок растягивает и тянет его на впадину. Буквы, дизайны и изображения требуют тиснения для создания на металлических поверхностях.
• Фланцевание: Похоже на гибку, фланцевание сгибает металл вдоль оси, которая изгибается вместо прямой линии, создаваемой гибкой.
• Забоивание: Забоивание создает сверхпрочный край с загнутым на себя низом.

Эти процессы формирования могут происходить во время штамповки, хотя другие типы металлообработки также могут использовать эти же методы.

Каковы процессы резки?

Резка металла может происходить до или после формирования, в зависимости от типа процесса штамповки. Например, прогрессивная штамповка матрицей обрезает готовый продукт в конце процесса, но передаточная штамповка матрицей отрезает металл в начале.

Используемые методы резки требуют разных режущих матриц для достижения желаемого результата.

• Вырезание: Вырезание удаляет основную форму необходимого материала, а остальной металл откладывается в сторону.
• Лансирование: В прогрессивной штамповке металл может требовать лансирования, которое создает маленькие разрезы в металле для большей гибкости материала при прохождении через прессы.
• Пробивка: Вместо сохранения вырезанной части металла, пробивка делает отверстие в металле. Материал, вырезанный из металла, будет иметь другое применение, в то время как металл вокруг отверстия продолжит процесс штамповки.
• Строжка: Строжка режет металл вдоль прямой линии, как ножницы режут бумагу.
• Обрезка: Обрезка отрезает готовую или почти готовую деталь от заготовки. Завод может переработать оставшийся металл, продать его на лом или переработать.

Плюсы и минусы металлической штамповки

Как и любой процесс, металлическая штамповка имеет преимущества и недостатки. Некоторые из основных плюсов и минусов включают следующее.

Преимущества металлической штамповки

Процесс штамповки предлагает множество преимуществ для тех, кто выбирает его для создания деталей.

После производства матриц металлообработчики могут производить большие объемы деталей за относительно малое время. Использование ЧПУ и других форм автоматизации делает производство еще быстрее.

При сравнении затрат, производство матрицы для металлической штамповки имеет более низкую цену, чем другие типы металлообработки. Кроме того, если используются черные металлы, цена проекта снижается еще больше.

Одним из значительных преимуществ использования штамповки листового металла является перерабатываемость материала. Любой лом, оставшийся после создания готовых деталей, обработчики могут переработать для будущих продуктов.

Недостатки металлической штамповки

Процесс, позволяющий крупносерийное производство идентичных деталей, также способствует самому значительному недостатку штамповки — созданию индивидуальных матриц.

Изготовление матрицы под спецификации вашего проекта увеличивает предпроизводственное время для металлической штамповки. Кроме того, любые изменения в матрице добавят к времени обработки. Другими словами, как только производство с готовой матрицей начинается, его остановка становится дорогой и сложной, хотя не невозможной.

Хотя штамповка все еще может производить меньшие заказы или краткосрочные проекты, использование прессов может не оправдать такой маленький заказ. Для небольших проектов обработка может предоставить более экономичный альтернативный вариант. Для получения дополнительной информации поговорите с нами о специфике вашего проекта, чтобы увидеть, является ли штамповка или обработка правильным выбором.

Применения металлической штамповки

Штамповка создает как высокоспециализированные детали машин, так и повседневные компоненты потребительских товаров, промышленного оборудования и многого другого.

Применения металлической штамповки зависят от отрасли, но некоторые детали могут выигрывать от штамповки или обработки. Следующие качества проекта могут поощрять использование штамповки вместо обработки.

• Тесные допуски: Точная штамповка может создавать детали с точными измерениями и малыми погрешностями.
• Крупный объем: После того как производитель изготавливает матрицу, штамповка происходит быстро и может создать большой объем деталей.
• Размер детали: Для более мелких деталей, особенно микр-точно штампованных компонентов, штамповка может быть лучшим вариантом, чем обработка.
• Форма детали: Если вам нужны круговые формы, вам понадобятся штампованные детали, потому что этот процесс — единственный, создающий такие формы.
• Поздние процессы: Процесс штамповки предлагает больший контроль над тем, что происходит с деталями, что может помочь обеспечить лучшую производительность компонента при сборке или сварке.

Отрасли, использующие металлическую штамповку

Многие отрасли используют штамповку для некоторых элементов своих инструментов или деталей.

• Автомобилестроение: Горячая металлическая штамповка делает автомобильные крыши легкими и устойчивыми к сжатию при переворотах. Многие другие OEM и запчасти также используют штамповку для производства.
• Электроника: Самые мелкие металлические детали внутри электроники могли начаться как металл, подаваемый в микр-точный штамповочный пресс.
• Аэрокосмическая: Точная штамповка может создавать детали двигателей и авиационные компоненты в больших количествах.
• Мебель и бытовые приборы: Масс-маркетинговая мебель и потребительские приборы могут иметь металлические компоненты, которые металлообработчик штамповал.

Важность работы с качественным партнером по штамповке листового металла

Процесс штамповки требует высокой степени знаний о металле, о том, как он работает и как с ним работать. Тип металла и желаемый результат оба значительно влияют на то, как компания по металлической штамповке подойдет к проекту. Для достижения ваших целей наличие правильного оборудования критично. Опытные штамповочные компании имеют и оборудование, и квалифицированный персонал, чтобы выполнить работу, которую вам нужно.

Например, некоторые проекты потребуют горячей штамповки, потому что готовая деталь должна иметь дополнительную прочность. Качественная компания по металлической штамповке будет знать, когда использовать этот процесс и когда выбрать другую форму штамповки. Некоторые проекты будут требовать процедур, выходящих за рамки только штамповки. И эти, и более простые штамповочные заказы требуют компании, которая может дать вам единый источник производства.

В Fairlawn Tool, Inc. мы предлагаем решения «под ключ» и имеем сертификацию ISO 9001:2015. Наша сертификация демонстрирует нашу постоянную приверженность качеству. Мы проходим регулярные обзоры наших услуг для сохранения сертификации. С этой международной поддержкой наших услуг вы можете доверять нам свои проекты.

Ваше решение из одного источника для металлической штамповки

Если вы заинтересованы в деталях металлической штамповки, Fairlawn Tool может помочь. У нас есть многолетний опыт во всех типах металлообработки, включая штамповку. Вы можете положиться на нас в получении высококачественных деталей быстро и по цене, соответствующей вашему бюджету. Наши услуги включают горячую штамповку, холодную штамповку, гибку труб, ЧПУ турельную пробивку, автоматизированную сварку и многое другое. Мы — ваш магазин под одной крышей для всех потребностей в металлообработке.

Чтобы узнать больше о горячей штамповке и о том, как она может принести пользу вашему бизнесу или как Fairlawn Tool может помочь вам с потребностями в металлообработке, звоните нам по телефону 410-374-1100 или свяжитесь с нами онлайн сегодня.