Изготовление металлов включает в себя множество процессов. С помощью каждого процесса можно достичь широкого спектра конструкций деталей.
В этом руководстве мы рассмотрим некоторые распространенные процессы формовки металлов. Кроме того, вы также узнаете, как выбрать технологию изготовления металла, какие металлы вы можете изготовить и примеры деталей, а также другие важные аспекты.
Поэтому, прежде чем приступить к следующему процессу формовки материала, прочтите это руководство.
Что такое обработка металлов давлением?
Формовка металла — это процесс, который формирует металлические компоненты с использованием различных методов, таких как изгиб, растяжение или сжатие. Этот процесс облегчает производство различных продуктов, которые варьируются от кронштейнов до автомобильных деталей.
Позволяет манипулировать заготовкой с помощью контролируемой силы, чтобы изменять ее форму без увеличения или уменьшения ее массы. Поэтому она дает точные и прочные результаты.
Как выбрать технологию обработки металла давлением
· Тип материала
При выборе метода формовки металла первым фактором, который вы принимаете во внимание, является тип материала. Каждый металл имеет свои характеристики, такие как пластичность и прочность, которые определяют, как металл будет подвергаться формовке.
Например, если вы имеете дело с алюминием, вы можете выбрать гибку или штамповку, а если вы работаете со сталью, рекомендуется ковка.
Это связано с тем, что правильные результаты достигаются только в том случае, если технология соответствует материалу, и металл не должен быть поврежден в ходе этого процесса.
· Дизайн продукта
При выборе правильной техники обработки металла следует оценить дизайн вашего продукта. Детали с обширными складками или с дополнительными деталями на их поверхностях могут нуждаться в глубокой вытяжке или гидроформовка для точной формы.
Менее сложные конструкции могут потребовать только сгибания или даже прокатки. Вот почему, подбирая технику под потребности дизайна, вы достигаете требуемой формы и функциональности без дополнительных шагов или затрат.
· Объем производства
Когда дело доходит до выбора любого из этих методов обработки металла, объем производства является существенным фактором для рассмотрения. Но для массового производства штамповка или профилирование могут быть использованы, поскольку это дешевые методы, когда это делается в больших масштабах.
Для небольших партий или при необходимости изготовления отдельных деталей проще использовать ручную ковку или гибку.
Таким образом, вы можете адаптировать используемую технологию к требованиям вашего производства, избегая тем самым отходов и получая более низкие цены.
· Стоимость оснастки
Перед выбором метода обработки металла рекомендуется оценить стоимость инструмента. Некоторые методы, такие как штамповка, используют штампы и формы, которые являются довольно дорогими, поэтому больше подходят для массового производства.
Следует также отметить, что гибка или ручная формовка могут оказаться более экономически эффективными, если у вас небольшой бюджет или вы производите относительно небольшое количество изделий.
Например, вы можете внимательно рассмотреть Стоимость фрезерования с ЧПУ.
· Требования к допускам
Требования к допускам для вашего проекта должны быть приняты во внимание, когда точность имеет решающее значение. Точные компоненты могут быть изготовлены с жесткими допусками благодаря таким процессам, как гибка с ЧПУ и прецизионная штамповка.
Более простые методы, такие как ручная гибка, могут использоваться в случаях, когда высокая точность не так важна. Вы можете убедиться, что ваш готовый продукт соответствует требованиям качества без ненужного усложнения, сопоставив технику с вашими требованиями к допускам.
Распространенные примеры обработки металлов давлением
· Методы компрессионного формования
Прокатка металла
Когда вы прокатываете металл, вы пропускаете его через несколько роликов, чтобы уменьшить его толщину до плоского листа. Этот метод компрессионного формования лучше всего подходит для плоских и жестких деталей, таких как стальные пластины. Толщина контролируется давлением роликов; его можно адаптировать для использования в строительстве, автомобилестроении и производственных областях.
Роллинг идеально подходит для массового производства с сохранением равномерной толщины и прочности, что делает его более дешевым и эффективным методом изготовления различных металлических изделий.
Экструзия металла
Металлическая экструзия означает, что вы проталкиваете металл через матрицу для производства длинных цилиндрических элементов, например, стержней или трубок. Эта техника компрессионного формования позволяет вам создавать чрезвычайно сложные формы поперечного сечения.
Вы контролируете форму, используя различные конструкции штампов, что делает ее идеальной для производства металлических деталей для строительной, аэрокосмической и автомобильной отраслей. Экструзия обеспечивает возможность создания сложных конструкций без использования ненужных материалов, обеспечивая тем самым жесткие допуски для конечных изделий.
Формовка штампом
Штамповка — это процесс, в котором металлы формируются в определенные формы путем их сжатия в пресс-форме или штампе. Этот тип компрессионной техники оказывается полезным, когда речь идет об изготовлении небольших деталей сложной формы, например, автомобильных крыльев или холодильников. Вы выбираете штамповку, когда вам нужны сложные формы, которые точны до последней детали, и многие из них требуются.
Процесс гарантирует высокий уровень производительности, поскольку он минимизирует расход материала, обеспечивая при этом однородное качество. Делает ваш процесс подходящим для отраслей, которым требуются стандартизированные металлические изделия.
Ковка металла
Ковка — это процесс, который включает в себя изгиб металла с использованием давления и/или молота, что делает металл более прочным и устойчивым. Эта компрессионная техника подходит, в частности, для изготовления таких деталей, как шестерни, болты, инструменты и многое другое.
Вы получаете прочные детали, способные выдерживать значительные нагрузки давления за счет контроля давления и температуры. Ковка часто применяется в аэрокосмической, автомобильной и строительной промышленности, где требования к прочности и долговечности имеют решающее значение.
Отступы
Вы используете индентирование для создания дизайна или оттиска на металлах либо силой давления, либо ударом. Этот тип процесса формования помогает включить некоторую текстуру или подобные особенности в продукт, не меняя форму продукта. Его также можно использовать для брендинга, разработки функционального и формообразующего аспекта, а также для красоты.
Таким образом, вы гарантируете, что нанесенные отметки будут точными и останутся такими, добавляя ценности внешнему виду или удобству использования продукта. Большинство отраслей промышленности используют индентирование, и это метод, который применяется во многих секторах, таких как ювелирное дело и многие другие.
· Процессы формовки растяжением
Растяжение металлов
Растягивание — это процесс, при котором к материалу применяется растягивающее усилие, чтобы сделать его тоньше и длиннее, чем он был в исходном состоянии. Наилучшим применением этой техники является создание изогнутых форм из металлических листов, часто используемых в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Растягивание — это процесс управления формой металла.
Самое лучшее в этом то, что прочность вашего металла не страдает в процессе. Растягивание облегчает достижение сложных изгибов, поскольку техника гарантирует прочность и точность готовой детали.
Расширяющиеся металлы
В расширяющихся металлах они делают металлический лист тоньше, растягивая его или делая отверстия по всему листу. Это позволяет расширить площадь поверхности металла с небольшим добавлением материала, что делает его идеальным для изготовления легких, прочных деталей.
Он широко используется в строительстве, системах очистки воды и даже в архитектурных проектах.
Таким образом, увеличивая количество металлов, вы улучшаете показатели текучести, легкости и мощности, которые применяются для функциональности и внешнего вида в различных областях применения.
Углубление
Для углубления вы прикладываете силу растяжения к податливым металлическим листам, чтобы сформировать углубления или утопленные области в листе. Этот процесс обычно используется для создания канавок или полостей, которые облегчат крепление или улучшат структурную форму детали.
Углубление применяется в таких областях, как автомобилестроение и электронное производство, поскольку необходимо придать определенную форму деталям для сборки.
Глубина и форма требуемой формы регулируются, а «прочность» металла сохраняется, что позволяет широко использовать его как в декоративных, так и в функциональных предметах.
· Сочетание компрессионного и растягивающего формования
Формование металла
В процессе формования металла вы объединяете как компрессионное, так и растягивающее формование, чтобы согнуть металлический диск на вращающейся оправке. Это наиболее подходит для создания деталей цилиндрической формы, таких как конусы или чаши, среди прочих.
При регулировке давления и скорости достигается более тонкая резка без утончения материала.
Токарная обработка металлов применяется в аэрокосмической, автомобильной и кухонной промышленности, поскольку она позволяет получить необходимые симметричные и твердые формы.
Формовка фланцев
При формировании фланца вы выравниваете приподнятый край или обод с металлической деталью посредством приложения сжатия при растяжении. Этот процесс широко применяется для укрепления детали и обеспечения легкого соединения в таких изделиях, как трубы или резервуары. Вы можете решить, насколько высок фланец и под каким углом он должен быть, чтобы достичь наилучшего прилегания. Это довольно важно для отраслей, где требуются более значительные точки соединения, например, сантехника или отопление и вентиляция.
Глубокая вытяжка
Глубокая вытяжка также включает в себя вытягивание плоского металлического листа в глубокую полую форму с использованием сжимающих и растягивающих сил. Этот процесс часто используется при производстве артефактов, таких как банки, горшки или другие автомобильные детали.
Таким образом, вы гарантируете одинаковую толщину и прочность, а также немонголоидную идиографическую силу формования.
Другие процессы обработки металлов давлением
Методы гибки
Когда дело доходит до процесс гибки, вы можете использовать множество методов:
- Воздушная гибка: Он позволяет слегка оттянуть пуансон от материала и приложить усилие в нужном направлении для создания требуемого угла гиба металла.
- Дно: При штамповке металл тщательно вдавливается в матрицу, обеспечивая точные углы и минимальную отдачу.
- Чеканка: При горячем чекане металл вдавливается в штамп именно так, как вы хотите сделать постоянные изгибы.
- Изгиб рулона: Этот метод используется для изготовления изгибов большого радиуса, которые лучше всего подходят для создания изогнутых форм.
- Изгиб протирания: Вы сгибаете металл, приложив ту сторону, которую хотите согнуть, к фиксированному краю, что гарантирует быстрые и одинаковые результаты при выполнении небольших гибочных работ.
Стрижка
Стрижка это процесс, в котором два лезвия разрезают листы металла по прямой линии, не обязательно оставляя острую кромку. Верхнее лезвие совершает возвратно-поступательные движения в направлении вниз, а нижнее зафиксировано.
Этот процесс лучше всего подходит для резки больших листов на более мелкие части, при этом процесс не предполагает образования стружки или тепла. Вы заметили, что резка широко применяется в производстве, особенно там, где желательна резка с острым разрывом для дополнительной обработки металла.
Штамповка
При пробивке отверстий вы делаете отверстия в металле, где пуансон проходит сквозь металл в матрицу. Вы можете задать размер и форму пробойника, то есть вы можете создавать отверстия точного размера для болтов, крепежей или элементов дизайна.
Этот процесс быстрый и подходит для массового производства деталей со стандартными размерами отверстий в металлообрабатывающей промышленности.
Кастинг
При литье расплавленный металл помещается в форму, и когда металл остывает, его форма будет имитировать форму. Этот метод применяется при формировании сложных форм и крупнофигурных металлических изделий, как, например, в автомобильных двигателях или гигантских скульптурах.
Его используют, когда требуется, чтобы деталь имела тонкую, детализированную поверхность и в то же время обладала жесткостью или прочностью.
Глажка
Гладить — это процесс, при котором металлу придают форму с помощью пуансона и матрицы, чтобы сделать его тоньше, но прочнее предыдущей формы. Гладить используют в таких областях, как производство банок, где очень важно утончение до нужной толщины. Это делает поверхность детали однородной и свободной от полос, одновременно делая деталь прочнее и минимизируя расход материала.
Методы сварки
- Дуговая сварка: Дуговая сварка подразумевает использование электрической дуги для расплавления двух металлов в точке соединения, где они затем соединяются, образуя твердое вещество.
- Сварка МИГ: Сварка MIG подразумевает использование сплошного проволочного электрода, который непрерывно подается для получения прочных и точных сварных швов.
- Сварка TIG: Вольфрамовый электрод используется для более тонких, точно изготовленных сварных швов, подходящих для тонких пластин.
- Точечная сварка: Точечная сварка — это процесс, при котором для соединения двух металлических листов используется давление и тепло. Этот процесс часто используется в автомобилестроении.
- Сварка порошковой проволокой: Похож на MIG, но с полой проволокой, пропитанной флюсом; используется для сварки в условиях сильного ветра.
Методы резки
- Лазерная резка: Для резки металлов используется сфокусированный лазерный луч, что обеспечивает высокую скорость и подходит для создания сложных рисунков на материале.
- Плазменная резка: Используется высокоскоростная струя ионизированного газа (плазмы), которая больше подходит для токопроводящих материалов, например, для резки толстого металла.
- Гидроабразивная резка: Это механический метод, при котором для резки металлов используется струя воды под высоким давлением с абразивами без выделения тепла.
- Газокислородная резка: При смешивании кислорода с топливными газами получается пламя, обладающее достаточной температурой, чтобы расплавить сталь и с легкостью ее разрезать.
Штамповка
В штамповке штамп используется для отпечатывания или формования металла путем прессования или пробивки его в определенную форму. Вы используете штамповку при производстве большого количества деталей, таких как детали автомобилей, приборы или монеты. Это быстрый и точный процесс, который может легко генерировать большое количество однородных, сложных форм с небольшими отходами материала.
Лучшие металлы для операций формовки
Алюминий
Алюминий особенно подходит для операций формовки благодаря своему малому весу, относительной пластичности и стойкости к коррозии.
Его можно легко формовать с помощью различных методов, таких как гибка, штамповка и экструзия, и он в основном используется в автомобильной, аэрокосмической и упаковочная промышленность. Эта характеристика алюминия означает, что его можно формовать, не ломая, тем самым повышая эффективность по отношению к стоимости.
Сталь
Сталь часто используется в формовочных операциях из-за ее высокой прочности и долговечности, а также относительно низкой стоимости. Вы можете изготавливать ее с помощью прокатки, ковки и штамповки и производить прочные строительные и автомобильные и машинные запасные части.
Возможность легирования также придает ему определенный уровень толерантности в стремлении соответствовать определенным характеристикам.
Медь
Медь — один из самых желательных металлов для использования, когда требуется вещество, которое является хорошим проводником электричества и при этом достаточно податливо для обработки. Его можно легко формировать путем изгибания, растяжения или волочения, что делает его применимым в электрических деталях и трубах. Медь относительно мягкая, чтобы ее можно было формовать в различные формы, не ставя под угрозу ее прочность.
Латунь
Латунь — это сплав меди, укрепленный добавлением цинка, который также довольно легко формуется. Вы выбираете его для процессов формовки, таких как штамповка и глубокая вытяжка при изготовлении украшений, фурнитуры или музыкальных инструментов.
Его можно использовать в различных отраслях промышленности и бизнеса, поскольку он обладает хорошими коррозионными свойствами и прост в обработке.
Титан
Титан хорошо подходит для формовки событий в аэрокосмической, медицинской и химической промышленности благодаря своей формуемости, соотношению прочности к весу и коррозионным свойствам. Вы можете формировать его посредством ковки, штамповки или экструзии, вмешиваясь в детали, которые имеют небольшой вес, чтобы выдерживать жесткие условия работы.
Примеры формованных металлических деталей
Автомобильные панели
Вы часто используете формовку металла для производства автомобильных дверей, капотов и крыльев. Такие процессы, как штамповка и глубокая вытяжка, помогают вам формовать эти детали правильным образом для долговечности и безопасности.
Деформированные автомобильные панели обеспечивают мощность и малый вес, необходимые для достижения лучшей экономии топлива и защиты в автомобильных авариях.
Трубы и трубки
С помощью процессов экструзии или прокатки можно формировать металлические трубы и трубки, которые могут удовлетворить потребности в сантехнике, газе и других промышленных требованиях. Эти детали используются для транспортировки жидкостей или газов и должны быть надежными и либо устойчивыми к коррозии, либо сосудами под давлением.
Металлические банки
Когда вы хотите сделать металлические банки, глубокая вытяжка часто используется для преобразования плоского металлического листа в цилиндрическую форму. Эти банки в основном используются в пищевой промышленности и секторе напитков, а также в химической промышленности для безопасной упаковки, поскольку они легкие.
Компоненты самолетов
Например, в аэрокосмическом бизнесе обработка металлов имеет решающее значение для производства легких, но прочных деталей, таких как крылья, двигатели и компоненты фюзеляжа. Основными материалами, используемыми в производстве Ford, являются титан и алюминий. И они в основном формируются либо ковкой, либо штамповкой, чтобы обеспечить прочность и легкий вес для повышения топливной эффективности.
Кухонные принадлежности
Процессы штамповки и прокатки используются для производства различных кухонных принадлежностей, кастрюль и сковородок с использованием металлических материалов. Эти предметы обычно изготавливаются из нержавеющей стали или алюминия, поскольку они прочные, термостойкие и легко чистятся, что идеально подходит для ежедневного приготовления пищи.
Часто задаваемые вопросы
Что такое объемная штамповка металла?
Объемная штамповка металла позволяет преобразовывать большие объемы металла в детали с помощью таких методов, как ковка, экструзия и прокатка.
Как соотносятся горячедеформируемые и холоднодеформируемые металлы?
Горячая обработка производится при высоких температурах, так как это облегчает формование, в то время как холодная обработка производится при комнатной температуре, что делает металл прочнее за счет деформационного упрочнения.
Каковы требования безопасности при обработке металлов давлением?
Чтобы исключить такие риски, как ожоги, порезы и травмы, связанные с работой на станках, необходимо использовать соответствующие средства индивидуальной защиты, содержать инструменты и оборудование в порядке, защищать места защемления и обеспечивать достаточную вентиляцию.
Заключение
Процессы формовки металлов позволяют проектировщику выбрать подходящий тип формовки для использования в конкретном проекте, чтобы обеспечить точность, повышенную скорость и избежать опасных ситуаций. При использовании этих методов можно изготавливать качественные детали, а также износостойкие металлы.