Формовка металла — это процесс преобразования плоского листового металла или рулонной заготовки в трехмерные детали посредством контролируемой пластической деформации. В отличие от операций резки или механической обработки, при которых удаляется материал, формовка изменяет форму металла, сохраняя при этом его объем. В результате получается структурная или функциональная деталь, геометрия, прочность и состояние поверхности которой определяются параметрами инструмента и пресса.
Мы предоставляем услуги обработки металлов давлением в рамках наших возможностей штамповки и точного производства. Операции формовки используются независимо и в сочетании с прогрессивными, составными и переносными штампами для производства сложных деталей в одной контролируемой последовательности.
Нужна формованная металлическая деталь? Отправьте свой чертеж, материал, толщину и объем в наш contact page для проверки формы и расчета стоимости.
Обработка металлов давлением, которую мы поддерживаем.
Обработка металлов давлением охватывает широкий спектр операций. Наиболее распространенными в нашей области штамповки и производства листового металла являются:
Ги•а
При изгибе применяется сила для создания угла или изогнутого профиля в плоском металле. Обычные операции ги•и включают V-образную ги•у, U-образную ги•у и ги•у с вытиранием. Упругость должна быть компенсирована при проектировании инструмента в зависимости от марки и толщины материала. Ключевые соображения при проектировании включают минимальный радиус изгиба (обычно 1 × толщина материала для пластичных металлов) и поддержание постоянного направления зерен относительно оси изгиба.
Глубокая вытяжка
При глубокой вытяжке используется пуансон и матрица для протягивания плоского листового металла радиально внутрь, образуя чашки, обечайки и цилиндрические корпуса. Процесс характеризуется степенью вытяжки, которая определяет отношение диаметра заготовки к диаметру пуансона. Материал должен иметь достаточное удлинение, чтобы обеспечить вытяжку без разрывов. Фланцы, стенки и основания могут быть выдержаны с жесткими допусками по размерам с помощью правильно спроектированных инструментов для вытягивания. См. также: глубокая штамповка.
Чеканка
Для точного определения размера элемента при чеканке используется очень высокое давление за счет сжатия металла между поверхностями пуансона и матрицы. В результате получается стабильная по размерам поверхность без заусенцев на выемчатом участке. Чеканка используется на элементах, где строгий контроль размеров, острые радиусы и качество поверхности имеют большее значение, чем общий допуск на формовку. Обычно его наносят на контактные поверхности, точки контакта и критические посадочные поверхности.
Тиснение
Тиснение вытесняет металл для создания приподнятых или утопленных элементов, таких как логотипы, ребра жесткости, идентификационные маркировки или регистрационные элементы. Материал не удаляется, а только локально формируется в рельефный узор. Рельефные элементы придают структурную жесткость тонким деталям, не добавляя при этом веса.
Флэнжер
При отбортовке край плоской или фасонной детали изгибается наружу или внутрь, образуя фланец. Фланцы используются для структурной жесткости, монтажных стыков, уплотнительных поверхностей или защиты кромок. Выдавливание отверстий (когда пробитое отверстие отфланцовано наружу для создания резьбового выступа) — это родственная операция.
Формирование и смещение
Общие операции формования преобразуют заготовку в сложные неплоские профили. Формирование со смещением создает Z-профили или ступенчатые элементы в плоских деталях. Они часто встречаются в корпусах разъемов, кронштейнах и опорах сборки.
Глажка
Гладение равномерно уменьшает толщину стенки вытянутой оболочки, чтобы уменьшить допуски на размеры внешнего диаметра или внутреннего отверстия. Часто используется в качестве вторичной операции после глубокой вытяжки для достижения точной геометрии стены.
Материалы, используемые при формовке металлов.
Формуемость во многом зависит от пластичности материала, толщины, зернистой структуры и состояния отпуска. Мы формируем детали из:
| Материал | Примечания по формованию | Типичные формованные детали |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь (SPCC, DC01) | Хорошая формуемость; может отскочить назад; свариваемые | Кронштейны, каркасы, крышки |
| Нержавеющая сталь (304, 301) | Повышенная упругость; работа утяжеляет; более прочный после формовки | Медицинские корпуса, пищевое оборудование, корпуса, чувствительные к коррозии |
| Алюминий (5052, 3003) | Отличная пластичность; низкий пружинящий эффект; легкий вес | Корпуса для электроники, автомобильные чехлы, корпуса для аэрокосмической отрасли |
| Медь (C11000) | Очень высокая формуемость; отлично подходит для глубокой вытяжки и чеканки | Клеммы, контакты, электрические корпуса |
| Латунь (C26000) | Хорошая формуемость; стабильность поверхности после формовки | Компоненты соединителей, декоративные фасонные детали |
Страницы, посвященные конкретным материалам: штамповка алюминия, штамповка нержавеющей стали, штамповка стали, штамповки медии штамповка латуни.
Формовка металла в процессах штамповки
Операции формовки металла редко бывают автономными. При производственной штамповке они интегрированы в последовательность инструментов:
- В прогрессивная штамповка штампаэтапы формования распределены по станциям на непрерывной полосе, что позволяет выполнять выру•у, прошивку, ги•у и чеканку последовательно в рамках одного инструмента.
- В приложениях с переносными штампами заготовка физически перемещается между формирующими станциями, что позволяет создавать более сложную геометрию, которую невозможно получить на полосе.
- В составных штампах выру•а и формовка происходят одновременно за один раз. ход, подходит для плоских или слегка формованных деталей.
- В процессах глубокой вытяжки последовательность формовки контролирует глубину вытяжки, постоянство толщины стенок и геометрию фланца на нескольких этапах.
Рекомендации DFM для фасонных деталей
Формирование конструкции влияет на сложность оснастки, согласованность деталей и стоимость производства. Важные соображения по DFM включают в себя:
- Минимальный радиус изгиба — слишком малый радиус приводит к растрескиванию или разрушению; обычно 0,5–1× минимальная толщина материала в зависимости от сплава
- Компенсация упругой отдачи — угол перегиба должен быть рассчитан для каждого материала и толщины для достижения заданного угла после отпускания
- Направление зерна в зависимости от оси изгиба — изгиб перпендикулярно направлению зерна снижает риск растрескивания в упрочненных материалах
- Близость элементов — отверстия, расположенные слишком близко к линии сгиба, деформируются во время формовки; выдерживать минимальное расстояние в 1,5 раза больше толщины материала от края
- Глубина формовки в зависимости от толщины материала — коэффициенты глубокой вытяжки должны соответствовать способности материала к удлинению
- Симметрия и баланс — асимметричные нагрузки при формовке вызывают смещение полосы или заготовки; оснастка должна компенсировать это сбалансированной геометрией штампа.
Отрасли, использующие услуги формовки металлов
- Автомобили — штамповки корпуса, кронштейны сидений, структурные опоры, детали, формованные зажимами. См.: автомобильная штамповка
- Электроника — клеммные корпуса, корпуса EMI, корпуса разъемов, прецизионные контакты. См.: штамповка электроники
- Медицинские применения — детали из нержавеющей стали прецизионной формовки, тянутые корпуса, компоненты хирургических инструментов. См.: штамповка медицинского оборудования
- Аэрокосмическая отрасль — штамповки конструкционные, панели ограждающих конструкций, фасонные опорные детали. См.: штамповка аэрокосмического металла.
- Бытовая техника — детали двигателя, панели управления, формованные корпуса. См.: штамповки бытовой техники
- Конструкция — формованные опоры, анкерные пластины, кронштейны. См.: Штамповка строительного металла
Часто задаваемые вопросы: Обработка металлов давлением
Что такое обработка металлов давлением при штамповке?
Формовка металла при штамповке относится к прессовым операциям, которые изменяют форму листового металла без удаления материала. Сюда входят ги•а, волочение, чеканка, тиснение, отбортовка и офсет. Операции формовки часто комбинируются с прогрессивными или составными штампами.
В чем разница между формовкой металла и резкой металла?
Операции по резке металла (выру•а, штамповка, резка) отделяют материал путем разрушения или сдвига. Операции обработки металлов давлением изменяют форму материала посредством пластической деформации без разделения. Большинство штампованных деталей требуют операций резки и формовки с помощью одного и того же инструмента.
Какие металлы легче всего получить?
Медь, алюминий и низкоуглеродистая сталь обладают самой высокой пластичностью и легче всего формуются. Нержавеющая сталь и высокопрочные стальные сплавы обладают большей упругостью и требуют более точной компенсации инструмента. Состояние материала и зернистая структура также существенно влияют на формуемость.
Какие допуски могут соблюдаться на формованных деталях?
Элементы стандартной формы обычно имеют ±0,1–0,3 мм в зависимости от сложности детали. Чеканные поверхности могут выдерживать ±0,01–0,05 мм. Угловые допуски на изгибах обычно составляют от ±0,5° до ±2° в зависимости от материала и метода формовки.
Как уменьшить упругость формованных деталей?
Упругость уменьшается за счет чрезмерного изгиба в конструкции инструмента, создания радиуса изгиба, проектирования с более малыми радиусами или использования материалов с более низким модулем упругости. Проверка DFM должна учитывать прогнозирование упругого возврата до создания инструмента.
Запросите цену на формовку металла.
Если вам нужен простой изгиб или сложная гильза глубокой вытяжки, наш процесс формовки начинается с понимания функциональных требований вашей детали и требований к допускам. Мы проверяем чертеж, подтверждаем подход к формовке и предоставляем инструменты и производственный план, обеспечивающие долгосрочную технологичность.
Проектирование оснастки для операций обработки металлов давлением
Качество формованной детали начинается с проектирования оснастки. Каждая операция формовки — будь то простой изгиб на 90° или сложная многоэтапная вытяжка — требует геометрии инструмента, которая учитывает поведение материала, упругость и требования к размерам:
- Радиус изгиба и отверстие матрицы — отношение отверстия матрицы к толщине материала (ширина V-матрицы) определяет необходимое усилие изгиба и внутренний радиус изгиба. Меньшие отверстия матрицы позволяют получить более узкие радиусы, но требуют большего усилия и увеличивают риск образования маркировки на поверхности.
- Компенсация упругой отдачи — все металлы демонстрируют упругое восстановление после формовки. Инструмент должен перегнуть деталь на прогнозируемую величину пружинения, чтобы готовая деталь вернулась к заданному углу после разгрузки. Прогноз упругого возврата зависит от материала и подтверждается в ходе пилотного производства.
- Конструкция вытяжной матрицы — операции глубокой вытяжки требуют тщательного контроля давления держателя заготовки, радиуса пуансона и радиуса матрицы во избежание разрывов, складок и дефектов поверхности в виде апельсиновой корки. Пределы коэффициента вытяжки зависят от пластичности и толщины материала.
- Инструменты для чеканки и калибровки — когда формованные элементы требуют более жестких допусков, чем могут обеспечить стандартные формовочные инструменты, инструменты для чеканки сжимают материал до точной толщины или уровня поверхности. Это добавляет станцию к штампу, но может достигать ±0,01–0,03 мм на чеканных поверхностях.
- Последовательность многоступенчатой формовки — изделия сложной геометрии, которые невозможно сформировать за один проход, требуют нескольких формовочных станций внутри прогрессивной или передаточной матрицы. Каждая станция постепенно формирует материал, чтобы избежать чрезмерного напряжения какой-либо отдельной области.
Проектирование оснастки для операций формовки — это то, где технические возможности напрямую влияют на качество детали и стабильность производства. Мы разрабатываем все инструменты для формовки собственными силами, чтобы обеспечить контроль над последовательностью формовки и стратегией компенсации пружинения.
Поведение материала при формовке
Различные металлы по-разному реагируют на формовочное напряжение. Понимание поведения материала имеет важное значение для разработки формовочного инструмента, позволяющего производить однородные детали:
- Предел текучести и предел прочности на разрыв. — Более прочные материалы требуют большей формовочной силы и обладают большей упругостью. Материалы с пределом прочности на разрыв более 500 МПа часто нуждаются в корректировке зазоров матрицы и более строгом контроле процесса.
- Удлинение и уменьшение площади — эти показатели пластичности определяют, насколько материал можно растянуть или вытянуть перед разрушением. Материалы с низким удлинением ограничивают глубину вытяжки и жесткость радиусов изгиба.
- Показатель деформационного упрочнения (значение n) — материалы с более высоким значением n распределяют деформацию более равномерно, что полезно для операций волочения и растяжения. Материалы с низким значением n имеют тенденцию раньше локализовать деформацию и шейку.
- Коэффициент пластической деформации (значение r) — указывает на устойчивость материала к истончению во время волочения. Материалы с высоким значением R вытягиваются более успешно и являются предпочтительными для операций глубокой вытяжки.
- Состояние поверхности и покрытие — шероховатость поверхности, масляное покрытие и оцинкованные слои влияют на трение во время формовки. Обработка поверхности инструмента и смазка должны соответствовать состоянию поверхности материала.
Данные о материалах из сертификатов заводов и нашей внутренней базы данных испытаний используются во время проверки DFM для прогнозирования поведения при формовке и установления реалистичных ожидаемых допусков до начала проектирования оснастки.
Часто задаваемые вопросы
Что такое обработка металлов давлением при штамповке?
Формовка металла при штамповке относится к прессовым операциям, которые изменяют форму листового металла без удаления материала. Сюда входят ги•а, волочение, чеканка, тиснение, отбортовка и офсет. Операции формовки часто комбинируются с прогрессивными или составными штампами.
В чем разница между формовкой металла и резкой металла?
Операции по резке металла (выру•а, штамповка, резка) отделяют материал путем разрушения или сдвига. Операции обработки металлов давлением изменяют форму материала посредством пластической деформации без разделения. Большинство штампованных деталей требуют операций резки и формовки с помощью одного и того же инструмента.
Какие допуски могут соблюдаться на формованных деталях?
Элементы стандартной формы обычно имеют ±0,1–0,3 мм в зависимости от сложности детали. Чеканные поверхности могут выдерживать ±0,01–0,05 мм. Угловые допуски на изгибах обычно составляют от ±0,5° до ±2° в зависимости от материала и метода формовки.
Как уменьшить упругость формованных деталей?
Упругость уменьшается за счет чрезмерного изгиба в конструкции инструмента, создания радиуса изгиба, проектирования с более малыми радиусами или использования материалов с более низким модулем упругости. Проверка DFM должна учитывать прогнозирование упругого возврата до создания инструмента.
Какие металлы можно получить штамповкой?
Холоднокатаную сталь, нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы, медь, латунь, фосфористую бронзу и стали с предварительно нанесенным покрытием можно формовать методом штамповки. Каждый материал имеет разные пределы формования, характеристики упругости и требования к инструментам, которые оцениваются во время проверки DFM.
Можно ли создавать сложные трехмерные фигуры методом штамповки?
Да. Сложные трехмерные формы создаются посредством многоэтапных последовательностей формования с помощью прогрессивных или передаточных штампов. Глубокая вытяжка, формовка с растяжением и поэтапная ги•а могут создать геометрию, которую будет сложно или дорого изготовить путем механической обработки или литья.
Свяжитесь с нами, чтобы начать свой проект обработки металлов давлением — пришлите свой чертеж, материал и объем, и мы ответим обзором и ценой.