Материалы, применяемые для холодной штамповки

В качества исходного заготовок используются различные метал-лические и неметаллические материалы, обладающие достаточной пластичностью, в виде листа, полосы или ленты.

Из углеродистой стали обыкновенного качества групп А, Б и В штампуют детали, несущие малые нагрузки и бытовые изделия. Из качественной углеродистой стали марок 10, 15 и др. – детали с повышенными требованиями к прочности и качеству поверхности. Хорошими пластическими свойствами обладает низкоуглеродистые кипящие стали (05кп, 08кп, 10кп, 15кп и др.), однако при длительном хранении она стареет с повышением твердости и прочности и уменьшением пластичности. Это приводит к появлению в штампованных деталях поверхностных дефектов. Используя присадки и раскислители (алюминий, титан, ванадий и др.), получают нестареющие стали (08Фкп, 08Юпс и др.).

Горячекатанную листовую сталь общего назначения, имеющую в состоянии поставки слой окалины, штампуют редко, поскольку окалина приводит к быстрому износу пуансонов и матриц. Декапированную (отожженную, очищенную от окалины) листовую сталь толщиной 0,25 – 3 мм получают прокаткой мягкой конверторной или мартеновской стали, отжигают и очищают (травлением) от окалины. Она хорошо штампуется и из нее изготавливают малонагруженные детали, не предназначенные для последующего полирования хромирования или никелирования.

Холоднокатанную листовую сталь выпускают светлой без окалины. Такую сталь после горячей прокатки, отжига и очистки от окалины прокатывают в холодном состоянии до заданной толщины с промежуточным или окончательным отжигом в защитной среде.

Тонколистовую качественную углеродистую сталь по степени отделки поверхности подразделяют на четыре группы. На листах группы I с особо высокой отделкой поверхности на лицевой поверхности не допускаются дефекты. На листах группы II (высокая отделка поверхности) допускаются легкие царапины, небольшая рябизна. Листы этих групп изготавливают только холодной прокаткой. Листы группы III (повышенная отделка поверхности) могут быть как горяче-, так и холоднокатанными. На лицевой стороне листа допускаются царапины, риски, рябизна, отпечатки валков в пределах половины допуска на толщину листа. Листы группы IV с нормальной отделкой поверхности выпускаются горячекатанными. На обеих сторонах допускаются меткие поры и раковины, легкие царапины и риски, рябизна в пределах допуска на толщину листа.

По точности выполнения толщины листа сталь бывает трех групп: А – высокой точности (качественные холоднокатанные листы), Б – повышенной точности (обыкновенного качества и качественные холодно- и горячекатанные листы) и В – обычной точности (обыкновенного качества и качественные горячекатанные листы).

По способности к вытяжке в холодном состоянии различают листы групп: ВГ (для весьма глубокой вытяжки), Г (для глубокой вытяжки), Н (для нормальной вытяжки).

По степени твердости стальная низкоуглеродистая хо­лоднокатаная лента может быть особо мягкой (ОМ), мягкой (М), полумягкой (ПМ), пониженной твердости (ПТ) и твердой (Т); по качеству поверхности – I, II и III класса; по точности изготовления – Н (нормальной точности), ВШ (повышенной точности по ширине), ВТ (повышенной точности по толщине), В (повышенной точности по ширине и толщине); по характеру кромок – НО (необрезная лента), О (обрезная лента).

Черную отожженную полированную жесть изготовляют толщиной 0,18 –0,55 мм, а белую жесть – толщиной 0,21 – 0,55 мм. После прокатки, отжига и удаления окалины жесть дополнительно прокатывают для получения зеркальной поверхности, которую у черной жести оставляют темной, а у белой покрывают тонким слоем олова. Из черной жести штампуют тонкостенные детали бытовых изделий, подвергающиеся затем окраске. Из белой жести изготовляют консервные банки, коробки для упаковки пищевых продуктов, некоторые тонкостенные детали, поверхности которых должны быть защищены от коррозии.

Для изготовления ответственных деталей применяют легированные конструкционные стали марок 10Г2А, 12Г2А, 20ХГСА, 25ХГСА и др. Они обладают хорошей способностью к штамповке в отожженном состоянии и хорошо свариваются, что важно при создании штампосварных конструкций.

Детали с повышенной коррозионной стойкостью штампуют из коррозионно-стойких хромистых или хромоникелевых сталей (марок 12Х13, 12Х18Н9 и др.).

Совершенствование сортамента и повышение качества металло-продукции способствуют экономии металла. Металлургическая промышленность освоила выпуск многих новых материалов: двухслойных (в т.ч. биметаллических) и многослойных стальных листов с покрытием из пластмассы; листовой стали специального назначения и др.

В приборо- и аппаратостроении вместо коррозионно- и жаростойких сталей используют холоднокатаную полосу (сталь 08кп), диффузионно-хромированную в вакууме. Глубина защит­ного слоя 30 – 100 мкм. Сталь обладает хорошими пластическими свойствами и стойкостью во многих активных средах при повышенной температуре. Толщина полосы 1 – 1,5 мм, ширина – до 320 мм.

Стальные полосы с полимерным покрытием (металлопласт) применяют в химической, автомобильной, пищевой, радиотехнической промышлен-ности. Они обладают высокими коррозионно- и износостойкостью, электро- и звукоизоляционными свойствами. Толщина пластмассового покрытия 0,3 мм при толщине стального листа 0,5 – 1 мм.

Алюминий и его сплавы (дуралюмины) находят широкое применение при изготовлении различных деталей приборов, бытовых изделий и т. д. Эти материалы отличаются легкостью, пластичностью, хорошо проводят теплоту и электрический ток. Наиболее часто применяют алюминий марок Al, A2, A3, АД, АД1 и дуралюмин марок Д1, Д6, Д16.

Из медных листов и лент (марок Ml, M2, МЗ) штампуют в основном детали электротехнической аппаратуры. Латунь (главным образом марок Л62, Л68, Л70) применяется при штамповке деталей часов, радиодеталей, посуды и др. Для холодной штамповки применяют также алюминиевые, бериллиевые и кадмиевые бронзы, упрочняемые термической обработкой.

Никель марок HI, H2, НЗ и его сплавы (мельхиор и нейзильбер) применяют для изготовления химической посуды, приборов, деталей часов, ювелирных изделий.

Магниевые сплавы отличаются легкостью, прочностью, удовлетворительной пластичностью при комнатной температуре и высокой пластичностью при нагреве до 350 – 380°С. Магний в 1,5 раза легче алюминия и в 4,5 раза легче стали. Сплавы магния марок МА1 и МА8 (повышенной коррозионной стойкости) широко применяют для штамповки самых разнообразных изделий. Из деформируемых магниевых сплавов изготовляют детали электротехнического оборудования, РЭС и ЭОС.

Титан и его сплавы, обладающие высокой прочностью при малой плотности, все шире используется в штамповочном производстве для изготовления ответственных деталей РЭС и ЭОС. Некоторые операции штамповки титана проводят с подогревом. В основном применяют деформируемые сплавы титана марок ВТ1-1, ВТ1-00, ВТ-5, ВТ-6, ОТ4.

Неметаллические материалы используют для штамповки главным образом прокладок, изоляционных и декоративных элементов, деталей, не подвергающихся большим механическим и термическим воздействиям. Наибольшее применение находят пластические массы, резина, эбонит, материалы на основе бумаги (картон, фибра), материалы минерального происхождения (слюда, миканиты).

Наиболее распространенными листовыми материалами из пластмасс являются: гетинакс, текстолит, органическое стекло, винипласт, полистирол, фторопласт, полиуретан, целлулоид и др.

Гетинакс (прессованная бумага, пропитанная фенолформальдегид-ными или эпоксидными смолами) поддается лишь вырубке, а текстолит (прессованная ткань, пропитанные такими же смолами) – вырубке, а при нагреве – гибке и вытяжке.

Винипласт и органическое стекло (полиметилметакрилат) – материалы с высокими электроизоляционными и антикоррозионными свойствами – хорошо штампуются в подогретом состоянии.

Листовой целлулоид бывает технический белый, технический прозрачный, авиационный (прозрачный) и галантерейный (различного цвета). Целлулоид легко штампуется, особенно при нагреве.

Из резины штампуют главным образом прокладки и детали, необходимые для герметизации пневматических и гидравлических систем, электроизоляции, уменьшения вибраций, шумов. Из-за высокой эластичности резины ее штамповка затруднена, поэтому в основном изделия вырезают. Вулканизированная резина с большим содержанием серы – твердый и вязкий эбонит, обладающий очень высокими электро-изоляционными свойствами, при нагреве поддается штамповке.

Основными листовыми материалами, получаемыми на основе бумаги, являются картон и фибра. Картон прессуют из бумажной массы, а фибру получают обработкой специальной бумаги раствором хлористого цинка. Картон и фибру можно вырезать на штампах обычного типа. Штампуют также фетр, кожу, войлок, прессшпан и др.

Материал, поступающий в цехи холодной штамповки, имеет специальный документ – сертификат, в котором завод-поставщик указывает его марку, химический состав, механические свойства, размеры листов, полос или прутков, массу партии. Перед использованием материала в производство он подвергается целому ряду проверок. К ним относятся общие проверки – установление размеров и состояния поверхности, а также при необходимости химические, металлографические, механические и технологические испытания.

Химический анализ устанавливает соответствие состава материала требованиям ГОСТ. Металлографические исследования, т. е. исследования макро- и микроструктуры, позволяют установить в металле наличие усадочных раковин, рыхлостей, волнистости, трещин, включений, а также определить направление волокон (что важно при гибке и других операциях) и характер среза при вырубке. Определяют размер зерен и характер структуры. По этим данным судят о штампуемости материала.

Для определения пригодности материала к той или иной обработке давлением проводят технологические испытания – пробы. Листовые материалы, предназначенные для штамповки, испытывают на срез, изгиб, перегиб, пригодность к вытяжке и др.