Представляем технологический процесс штамповки полос из нержавеющей стали

Штамповка полос из нержавеющей стали — это процесс обработки заготовок из нержавеющей стали методом штамповки для получения компонентов или полуфабрикатов с заданной формой и размерами.

Штампованные полосы из нержавеющей стали

Полосы из нержавеющей стали обладают высокой прочностью, устойчивостью к коррозии, хорошей пластичностью и гладкой поверхностью. В сочетании с высокой эффективностью и точностью процесса штамповки они широко применяются в электронике, автомобилестроении, бытовой технике, медицинских приборах, а также в производстве металлических изделий.

Технологический процесс штамповки полос из нержавеющей стали заключается в преобразовании этих полос в детали с заданной формой, размерами и свойствами посредством серии последовательных операций штамповки. Весь процесс должен учитывать свойства материала, конструкцию штампа и параметры оборудования для обеспечения эффективного и высокоточного производства.

I. Этап подготовки

Выбор и проверка материала

Выберите марку ленты из нержавеющей стали (например, 304, 316, 430 и т.д.) на основе продукт требований (таких как коррозионная стойкость, прочность, формовочная способность при штамповке) и определите толщину ленты (обычно от 0,02 до 3 мм), ширину и состояние поверхности (например, зеркальная, матовая, состояние после холодной прокатки).

Проведите входной контроль ленты из нержавеющей стали: проверьте допуск по толщине (должен соответствовать требованиям ±0,01–±0,1 мм), дефекты поверхности (царапины, окалина, масляные пятна) и механические свойства (твердость, удлинение), чтобы убедиться в их соответствии требованиям пластичности для штамповки.

Проектирование изделия и формы

Разработайте план технологического процесса штамповки на основе чертежей детали, определите сочетание операций (например, одиночная штамповка или непрерывная штамповка) и составьте схему раскроя (оптимизация коэффициента использования материала и снижение отходов).

Спроектируйте специальные штампы

Простые детали (такие как прокладки и вырубные детали) могут использовать однопроцессовые штампы (штампы для вырубки, пробивки).

Сложные детали (например, пористые, изогнутые и вытянутые детали) требуют прогрессивных штампов (непрерывных штампов), чтобы объединить несколько процессов в одном комплекте штампов, обеспечивая непрерывное автоматизированное производство.

Выбор материала для штампа: учитывая высокую твердость и износостойкость нержавеющей стали, для режущих кромок штампов обычно используются Cr12MoV и быстрорежущая сталь (например, W6Mo5Cr4V2), применяется закалка (с твердостью HRC58–62) для увеличения срока службы.

Отладка оборудования

Выбор подходящего пресса на основе толщины полосы и процесса штамповки (например, вырубка, вытяжка): для мелких деталей используют настольный пресс или высокоскоростной прецизионный пресс (со скоростью 50–500 ходов в минуту), а для крупных деталей — четырехстоечный гидравлический пресс или механический пресс.

Настройка параметров пресса для вырубки: хода ползуна, скорости штамповки и высоты замыкания, чтобы обеспечить их соответствие штампу и избежать повреждения штампа или деформации детали из-за чрезмерной ударной силы.

II. Этап обработки штамповкой сердечника

В зависимости от сложности деталей процессы штамповки можно разделить на одностадийную штамповку (подходит для простых деталей) и последовательную штамповку (подходит для сложных деталей и массового производства). Основные процессы следующие:

1. Размотка и выравнивание

Размотка: рулонная полоса из нержавеющей стали разматывается с помощью разматывателя и совместно с механизмом подачи (например, роликовая подача или сервоподача) равномерно и непрерывно подается в штамп. Точность подачи контролируется в пределах ±0,05 мм (для обеспечения стабильности размеров деталей).

Выравнивание: Если заготовка из полосового материала изогнута или деформирована, внутренние напряжения следует устранить с помощью выравнивающего станка (многовалковое выравнивание), чтобы обеспечить плоскостность полосы и предотвратить отклонение размеров деталей или заклинивание штампа из-за деформации материала при штамповке.

2. Основной процесс штамповки

Вырубка/резка: Заготовка из нержавеющей стали продавливается или режется кромкой штампа для получения исходной заготовки детали (например, круглых или квадратных листов). Кромка штампа должна быть острой, чтобы избежать заусенцев (высота заусенцев должна быть ≤0,03 мм, в противном случае это повлияет на последующую сборку).

Пробивка/обрезка: Пробивка необходимых отверстий (круглых или произвольной формы) в полосе или заготовке либо удаление излишков материала по краю для обеспечения точности расположения отверстий (допуск по положению ±0,02–±0,1 мм) и получения гладкого края.

3. Формообразующий процесс штамповки

Гибка: Полоса изгибается под определённым углом (например, 90°, U-образно, Z-образно) с помощью гибочного штампа. В зависимости от характеристик пружинения нержавеющей стали (особенно аустенитной нержавеющей стали, которая имеет более высокий коэффициент пружинения), требуется компенсация матрицы (например, проектирование избыточного угла изгиба), чтобы обеспечить соответствие размеров после гибки требованиям.

Вытяжка: Подходит для деталей сложной трёхмерной формы (например, чашеобразных и цилиндрических). С помощью вытяжного штампа полоса вытягивается на необходимую глубину. Необходимо контролировать коэффициент вытяжки (степень уменьшения диаметра при каждой вытяжке), чтобы избежать растрескивания материала из-за чрезмерной вытяжки (аустенитная нержавеющая сталь обладает наилучшими характеристиками вытяжки и может подвергаться многократной вытяжке).

Отбортовка/выдавливание ребер: края деталей загибаются (например, отбортовка круглых отверстий с образованием фланцев) или выдавливаются усиливающие ребра (для повышения жесткости деталей). При отбортовке необходимо обеспечить отсутствие складок на краях и равномерность глубины выдавливания ребер.

4. Точная отделка (опционально)

Для деталей с высокими требованиями к точности (например, электронные разъемы) требуется вторичная обработка, включая тонкую вырубку (для улучшения качества поверхности после вырубки), правку (для устранения отклонений размеров после гибки или вытяжки) и заусечистку (удаление заусенцев с помощью шлифования, электролиза или лазера).

III. Этап последующей обработки

Очистка и обезжиривание

Масло для штамповки, используемое в процессе штамповки (для смазки и охлаждения), необходимо удалить с помощью очистки. Общие методы очистки включают:

Очистка растворителем (например, спирт, моющие средства): подходит для мелких деталей;

Ультразвуковая очистка: подходит для деталей со сложной структурой, обеспечивает тщательное удаление масляных загрязнений из щелей и отверстий.

Поверхностная обработка

Выберите процесс обработки поверхности в зависимости от требований к продукту

Пассивация: обработка с помощью азотной кислоты или раствора хромата, в результате которой на поверхности нержавеющей стали образуется оксидная пленка, повышающая коррозионную стойкость (особенно для аустенитных нержавеющих сталей, таких как 304 и 316).

Полировка: улучшает гладкость поверхности (например, зеркальный эффект), используется для декоративных деталей или деталей, контактирующих с пищевыми продуктами.

Гальваническое покрытие: например, никелирование или хромирование, для повышения твердости поверхности или изменения внешнего вида (используется редко для нержавеющей стали, поскольку она уже обладает высокой коррозионной стойкостью).

Контроль и упаковка

Контроль: размеры, допуски по форме и качество поверхности деталей проверяются с помощью измерительных инструментов (штангенциркули, микрометры), приборов для измерения изображений и т.д., несоответствующие изделия удаляются.

Упаковка: выберите метод упаковки (например, блистерные коробки, лотки) в зависимости от характеристик деталей, чтобы предотвратить царапины или деформацию из-за сжатия при транспортировке.

IV. Характеристики процесса и ключевые контрольные параметры

Высокая эффективность и непрерывность: за счет использования многооперационных штампов и автоматических систем подачи можно достичь непрерывного производства. Дневной выпуск одной производственной линии может достигать от десятков до сотен тысяч штук, что делает процесс подходящим для крупносерийных стандартизированных деталей.

Критические контрольные точки

Точность пресс-формы: напрямую влияет на размерный допуск деталей. Требуется регулярное обслуживание режущей кромки, чтобы предотвратить износ, вызывающий отклонение размеров.

Эффект смазки: штамповочное масло должно соответствовать материалу из нержавеющей стали и технологическому процессу (например, масло с высокой вязкостью и экстремальным давлением для вытяжки), чтобы предотвратить царапины на материале или перегрев пресс-формы.

Контроль пружинения: за счет оптимизации параметров процесса (таких как скорость штамповки и температура) или компенсации матрицы уменьшается отклонение формы формованных деталей.