PCBWay: преимущества штамповки металлов

Штамповка широко используется в самых разных отраслях — от производства потребительских товаров и автомобилестроения до аэрокосмической отрасли и медицинской промышленности. Главные достоинства штамповки заключаются в возможности быстрого и недорогого крупносерийного производства металлических изделий. В этой статье рассмотрим основы штамповки, сферы применения и способы снижения стоимости.

Что такое штамповка металлов

Штамповка — это технологическая операция, предусматривающая преобразование исходного материала в плоские или объемные изделия различной формы под давлением. Штамповочные операции включают резку, рубку, пробивку, тиснение, гибку, отбортовку, чеканку и другие. Формоизменяющие штамповочные операции зачастую называются формовкой. Наиболее распространена холодная листовая штамповка, но в отдельных случаях материал предварительно нагревают — так называемая горячая штамповка в основном используется на крупных предприятиях, так как это значительно более сложный и дорогой процесс.

Основные достоинства штамповки как производственного процесса — низкая стоимость и высокая скорость, обуславливающие популярность штамповки в крупносерийном производстве многих типовых металлических компонентов.

Виды штамповки металлов

Большинство компаний, занимающихся штамповкой металла, работают по одной и той же схеме: листовой металл в форме рулонов или заготовок помещается в штамповочный пресс, а затем пресс придает материалу желаемую форму. В качестве примеров множества разнообразных штамповочных процессов приведем последовательную (прогрессивную) штамповку, вытяжку и четырехстороннюю штамповку.

Последовательная штамповка предусматривает выполнение последовательности операций с помощью нескольких станций. По мере подачи материала каждая из них выполняет отдельную задачу, например вырубку, сгибание или пробивку.

Вытяжка позволяет получать из плоских заготовок полые детали за счет пластической деформации, сопровождаемой смещением значительной части обрабатываемого металла по высоте изделий. Этот метод часто используется в производстве цилиндрических компонентов разных диаметров и значительно выигрывает по себестоимости у токарной обработки. Когда высота получаемого изделия превышает его диаметр, вытяжка называется глубокой. Простой пример изделия, полученного вытяжкой — обычная кастрюля, хотя получаемые таким способом детали используются и в высокотехнологичных отраслях, вплоть до аэрокосмической.

Четырехсторонняя штамповка (она же мультислайд) основана на использовании кулачковых пресс-автоматов с четырьмя синхронизированными инструментами, одновременно придающими заготовке необходимую форму. Этот процесс позволяет получать детали со сложными разрезами и изгибами, но используется в основном в производстве небольших компонентов.

Преимущества штамповки

У любого производственного процесса есть свои плюсы и минусы, с том числе и у штамповки. Начнем с достоинств.

Точность

Хорошо настроенное и обслуживаемое оборудование позволяет не только получать детали с высокой размерной точностью, но и достигать высокой степени повторяемости, что немаловажно в серийном производства.

Эффективность

Штамповка хорошо подходит для производства малогабаритных изделий высокой сложности, что довольно проблематично при использовании других методов металлообработки. Высокая степень автоматизации, присущая штамповочным процессам, также играет положительную роль, помогая снижать себестоимость. Особенно ярко это проявляется в крупносерийном производстве, где наиболее очевиден эффект масштаба.

Производительность

Штамповка — довольно шустрый процесс, способствующий быстрой окупаемости начальных инвестиций. Многие крупные производства выдают тысячи деталей в минуту, так что штамповка как нельзя лучше подходит для массового производства.

Производственная гибкость

Спектр возможных форм штампованных изделий очень широк — от простых пластинок миниатюрных размеров до изделий сложной геометрической формы с разными изгибами и технологическими отверстиями. Опять-таки, идеальных технологий не бывает, но штамповка справляется с большинством задач по производству металлических изделий.

Недостатки штамповки

Основные недостатки штамповки связаны с высокой стоимостью самого оборудования и оснастки — прессов и штампов. Процесс переоснащения новыми штампами тоже достаточно трудоемок.

Способы снижения стоимости штампования

Используйте более мягкие материалы. Чем тверже металл, тем сложнее с ним работать. Это замедляет производство и приводит к росту себестоимости, поэтому не стоит использовать твердые сплавы там, где они не нужны.

Используйте только необходимые материалы. Как и в предыдущем пункте, материалы стоит подбирать, исходя из их возможностей, но без перебора. Уровень эффективности материалов, как правило, сопряжен со стоимостью, поэтому не стоит использовать слишком дорогие материалы там, где можно обойтись более дешевыми аналогами. Верно и обратное: если материалы будут слишком дешевыми, шансы таковы, что пострадает долговечность изделий, значит запасные части потребуются раньше, а это дополнительные расходы.

Оптимизируйте процесс. Чем меньше операций необходимо выполнить, тем дешевле будет результат, лишь бы он при этом соответствовал техническому заданию.

Масштабируйте производство. Не забывайте про эффект масштаба: амортизация оборудования и стоимость изготовления оснастки входят в стоимость конечных изделий, так что чем больше партия, тем ниже себестоимость отдельных образцов. В этом вся суть дешевизны массового производства.

Материалы и применение

Медь в чистой форме и в составе сплавов, например бронзы, латуни и медно-никелевых сплавов — исторически один из первых металлов в штамповке, широко использующийся и по сей день благодаря высокой пластичности, электропроводности и другим полезным свойствам.

В аэрокосмической отрасли приходится полагаться на строгие правила производства, так как от качества изделий зачастую зависят жизни экипажей и пассажиров. И в авиастроении, и в космической сфере широко используется штамповка, регулируемая такими стандартами, как MilSpec и RoHS. Один из излюбленных материалов — алюминий, а точнее сплавы на его основе.

В медицинской промышленности подход не менее строгий, чем в аэрокосмической, но и здесь можно найти массу алюминиевых и стальных изделий, выполненных штамповкой — от подносов и пинцетов до хирургических фиксаторов и зубных имплантатов.

Представить автомобилестроение без штамповки вообще невозможно: даже в эру широкого применения композитов многие комплектующие, например кузовные детали, продолжают изготавливаться штампованием стали, так как это быстро, точно и недорого.

Наконец, достаточно взглянуть на бытовые приборы — холодильники, микроволновые печи, кондиционеры, кухонные плиты и другая техника обычно оснащается штампованными корпусами и многими внутренними компонентами. То же самое касается кухонной утвари, мебели и множества других предметов повседневного обихода — от обувных рожков до ключей от квартиры или дома.

Что дешевле — штамповка металла или литье?

Штамповка, как правило, обходится дешевле, по крайне мере когда речь идет о массовом производстве. Это более быстрый процесс, к тому же оснастка более долговечна — все это положительно сказывается на себестоимости производимых товаров.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.