Способы изготовления матриц для штамповки сталей

Изготовление матриц и пуансонов: технологический процесс

Сборка пресс форм представляет собой сложный технологический процесс, который осуществляется в несколько этапов. Сначала изготавливают заготовки, которые подвергают обработке на слесарных и металлорежущих станках. После этого получившиеся детали помещают в печь, разогретую до нескольких сотен градусов. Ответственные поверхности еще раз обрабатывают и хромируют формообразующие части. В завершение проводят сборку и испытание получившихся элементов.

Выбор заготовок и оборудования

Для основы пресс-форм обычно выбирают прокат, поковки или литье. Матрицы и пуансоны изготавливаются по стандартизованным значениям в строгом соответствии с технологическим процессом и проектной документацией. Оснастка, имеющая форму тел вращения — втулки, стержни, выталкиватели — подвергается предварительной токарной обработке. Плоские элементы фрезеруют и заранее оснащают крепежными отверстиями. Особое внимание уделяют цилиндрическим промежуткам, так как к их качеству предъявляются высокие требования. Для отделки часто применяют контурное фрезерование.

Самыми сложными в производстве являются формообразующие части деталей. Для их создания используют автоматизированное оборудование (станки ЧПУ) и ручной слесарный труд. Заготовки матриц и пуансонов получают различными способами: ковкой, объемной штамповкой, литьем под давлением, с применением металлических, гипсовых, песчаных форм, прессованием и горячим выдавливанием. Обязательно проводят предварительную обработку всех поверхностей. Для этого их подвергают фрезерованию и другому режущему воздействию. Гораздо реже специалисты пользуются холодным выдавливанием. Не смотря на свою популярность, оно также дает хорошие результаты. Конечно, оно имеет ряд ограничений, например, подходит не для всех видов стали, так как в отдельных случаях требует большой мощности пресса.

Простыми в создании являются матрицы в виде тел вращения, их функциональные элементы состоят из одноименных поверхностей. Их отделка включает в себя обтачивание, которое может производиться на токарном станке, шлифование, сверление отверстий, фрезерование пазов, гравировку, термическое воздействие, хромирование и полирование. Для сложных рабочих полостей используют специализированное высокотехнологичное оборудование, для небольших — вертикальные копировальные устройства. Они позволяют воздействовать на несколько одинаковых заготовок одновременно. Их принцип действия заключается в том, что они ориентируются на заданный эталон. Он может быть выполнен из гипса или дерева. Эти материалы являются легкообрабатываемыми. Подобные станки не обладают высокой точностью, поэтому рабочая поверхность пресс-формы требует последующей доводки.

Изготовление матриц и пуансонов удобно производить посредством станков ЧПУ. Они позволяют сократить объем слесарных работ, так как результат их воздействия имеет высокое качество. Их применяют для создания сложных формообразующих частей и для работы с труднообрабатываемыми материалами. Функционирование такого оборудование происходит через компьютерную систему. В нее загружается чертеж будущего изделия, вносятся коррективы. Для начала производства требуется осуществить запуск, нажав на соответствующую кнопку. Использование подобных устройств снижает риск возникновения человеческого фактора, а вместе с тем ошибок и появление брака.

Для чистовой обработки всех функциональных элементов прибегают к шлифовальным аппаратам различно конструкции. Они относятся к специальному инструменту и активно применяются в создании пресс-форм и штампов для координатно-пробивных прессов. Конечно, пользуются и консервативными методиками — зачисткой и шабрением отдельных участков. После этого обычно проводят термическую обработку: детали помещают в печь и закаливают. Как только они остынут, можно приступать к полировке и хромированию. Эти воздействия повышают твердость и износостойкость заготовок, способствуют сопротивлению коррозии. Чтобы приступить к обработке, пуансон и матрицу очищают от загрязнений специальным щелочным раствором и промывают горячей водой. Хромирование осуществляется двумя способами: размерным и безразмерным. В первом случае все поверхности шлифуют, полируют и протирают. Толщина наносимого хрома составляет 0,03-0,05 миллиметра. Во втором на шлифованную часть наносят слой металла такой же толщины, а затем еще раз шлифуют. В завершение такого воздействия оснастку промывают, протирают слабым раствором щелочи и высушивают.

Изготовление пуансонов и матриц для прессов

Современные пуансоны и матрицы представляют собой качественные многофункциональные металлические изделия, активно используемые в металлообработке и создании различных металлоконструкций и пресс-форм.

Пуансон, как вид металлического изделия

Пуансоном называют важнейший рабочий элемент инструментов, при помощи которых осуществляется маркировка, штамповка и прессование различных материалов, в т.ч. и металлов во время процесса металлообработки (так, например, во время штамповки пуансоном оказывается давление на плоскость обрабатываемого материала).

В зависимости от своего предназначения пуансоны подразделяются на несколько видов:

Изготовление металлоконструкций – сложный технологический процесс, поэтому пуансоны подвергаются различным механическим, температурным, силовым и другим рабочим нагрузкам. Именно они определяют тип материала, который будет задействован при создании пуансона.

Процесс создания пуансона и матрицы

Пуансон часто выступает в роли пресса, используемого для продавливания заготовок сквозь матрицу. Данный технологический процесс требует применения высокого давления, а в горячих цехах к давлению прибавляется температурная нагрузка. Именно поэтому, пресс изготавливают не из однородного материала, а из различных сплавов, имеющих разные технико-эксплуатационные характеристики.

Инструменты, применяемые в холодных цеховых процессах, создают из стали высокой прочности, имеющей повышенную степень прокаливания – этот параметр должен составлять не менее 53-67 HRC. Также в работе задействуется специальная инструментальная сталь (марка 6 х В2-С);

Все материалы, отобранные для изготовления пуансонов должны быть надежными и прочными. Металл должен обладать максимально высокими показателями устойчивости к эксплуатационному износу и коррозии, а также быть долговечным. Именно поэтому, легированные стали для изготовления пуансонов и матриц практически не применяют, поскольку постоянное нахождение металла в контакте с высокими температурами, делает его предельно хрупким и ломким.

Производство металлоконструкций в горячих цехах требует применения пуансонов, изготовленных из стального проката с высоким показателем износоустойчивости и прочности, способных выдерживать высочайшие температурные нагрузки.

В последние годы в рабочем процессе начинает использоваться эластичный полимер под названием полиуретан. Он отличается высоким показателем рабочей устойчивости, прочности на разрыв и твердости (она должна составлять не менее 97-98 единиц по шкале Шора).

Особенности промышленных станков

Конструкционные элементы вибропресса и штамповочных агрегатов, в зависимости от своего предназначения, могут представлять собой поверхности различных конфигураций, поэтому спектр выпускаемых на них элементов достаточно широк.

Что касается оснастки данных агрегатов, то ее плоскость должна быть ровной, не иметь заусениц, зазоров, сколов, трещин и рванин, в противном случае, детали, выпускаемые на оборудовании, будут требовать дальнейшей доработки, ведь все эти дефекты автоматически отпечатаются на поверхности изделия.

Пуансоны в форме цилиндра после изготовления, обязательно подвергаются шлифовке, как чистовой, так и черновой, а затем полируются и обтачиваются. Пуансоны фасонного типа создают посредством оттиска, кроме того, все детали закаляются при t от +780°С на протяжении 8 мин., после чего еще раз обрабатываются.

Сложная контурная форма оснастки создается на фрезерных и строгальных станках, которые также применяются для изготовления разноразмерных матриц. Чем качественней будет изготовлена прессовальная форма, тем чище и точнее будет линия среза матрицы а износ пуансона минимизируется.

Современные качественные промышленные станки, отличающиеся высокой производительностью и простотой эксплуатации, многофункциональностью и практичностью, требуют своевременного ухода, без которого он не сможет нормально функционировать. Самым простым способом является метод механической очистки, в котором используются щетки, шпатели различных конфигураций, скребки. Также станки следует регулярно споласкивать под проточной водой, смывая остатки рабочих материалов в виде бетонной и металлической крошки, а после этого сразу высушить.

Такой «полупрофессиональный» уход, конечно, не гарантирует вечную работу станка, но значительно продлевает ее, поэтому пуансон и матрицы изнашиваются только через 5-7 лет. После окончания этого периода, их, как расходные материалы, следует заменить.

Пуансон круглый со ступенчатым стержнем WZ 7084

Пуансон круглый со ступенчатым стержнем WZ 7086

Пуансон круглый со ступенчатым стержнем WZ 7085

Пуансон протяжный WZ 7087

Пуансон вырубной с раструбной головкой WZ 7076

Зенкер для вырубных пуансонов с раструбной головкой WZ 7076B

Зенкер для вырубных пуансонов WZ 7076C

Пуансон вырубной с конической головкой WZ 7077

Вырубные втулки (матрицы) без буртика WZ 7091

Вырубные втулки (матрицы) с буртика WZ 7092

Направляющая втулка (матрица) для пуансона WZ 7093

Круглый пуансон с цилиндрической головкой WZ 7012

Круглый пуансон со ступенчатым стержнем WZ 7016

Круглый пуансон с длинным ступенчатым стержнем WZ 7023

Ловитель WZ 7109

Круглый пуансон с цилиндрической головкой (по ISO 8020) PUC 2019 A

Круглый пуансон со ступенчатым стержнем PUC 2019 B

Круглый пуансон со ступенчатым стержнем PUC 2019 S

Круглый пуансон со ступенчатым стержнем PUC 2019 R

Круглый пуансон со ступенчатым стержнем PUC 2019 O

Пуансон с пружинным выталкивателем (по ISO 8020) WZ 7037

Вырубная втулка (матрица) WZ 7011

Вырубная втулка (матрица) WZ 7013

Пуансоны специальной формы WZ 7031

Съемник для пуансона WZ 8015

Вырубные втулки (матрицы) специальной формы WZ 7015

Режим работы:
Пн-Пт: 9:00-18:00 Сб-Вс: Выходной

— По чертежам заказчика

— Доставка по Москве и МО

Этапы производства:

Чертеж пуансона и матрицы

Способы изготовления матриц для штамповки сталей

Матрицы для горячей объемной штамповки на прессах

Наиболее часто используются кривошипные горячештамповочные прессы. Выбор пресса осуществляется по номинальному усилию, которое составляет 6,7 — 100 МН.

К особенностям конструкции пресса следует отнести жесткий привод, не позволяющий изменять ход ползуна, отсутствие ударных нагрузок.

Жесткий привод не позволяет производить переходы, требующие постепенно возрастающего обжатия с кантованием, (протяжка, подкат). Для фасонирования заготовки могут быть использованы заготовительные ручьи: пережимной, гибочный. Поэтому при штамповке на прессах сложных заготовок, имеющих удлиненную форму в плане (шатуны, турбинные лопатки), фасонирование осуществляется ковочными вальцами, свободной ковкой, высадкой на горизонтально-ковочных машинах.

Отсутствие ударных нагрузок позволяет не применять массивные шаботы, использовать сборную конструкцию штампов (блок-штампы).

При открытой штамповке на прессах части штампа не должны смыкаться на величину, равную толщине облоя. Полость штампа выполняется открытой и облойная канавка имеет вид, показанный на (рис.13).

Рис. 13. Вид облойной канавки при штамповке на прессах

Для закрытой штамповки используются штампы двух видов: с цельной матрицей, для изготовления поковок типа тел вращения, усилие распора в них воспринимается матрицей и не передается ползуну пресса; с разъемной матрицей, для легкого извлечения из полости штампа поковок, что позволяет значительно уменьшить штамповочные уклоны.

Поковки, полученные на прессах, характеризуются высокой точностью, которая достигается за счет снижения припусков на механическую обработку (в среднем на 20 — 30 % по сравнению с поковками, полученными на молотах) и допускаемых отклонений на номинальные размеры, снижения штамповочных уклонов в два — три раза. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а жесткость конструкции пресса делает возможным применение направляющих колонок в штампах, что исключает сдвиг.

Производительность труда повышается в среднем в 1,4 раза за счет однократности и повышения мощности деформирующих воздействий. В результате себестоимость поковок снижается на 10 — 30%. Как показывают исследования, штамповка на прессах может быть экономически выгодной даже при загрузке оборудования на 35 — 45%. При штамповке на прессах деформация глубже проникает в заготовку, что позволяет штамповать малопластичные материалы, применять штампы с разъемной матрицей с боковым течением металла.

Процессу штамповки на прессах присущи недостатки: окалина вдавливается в тело поковки, для предотвращения этого необходимо проводить малоокислительный или безокислительный нагрев или полную очистку заготовки от окалины; из-за невысокой скорости деформирования время контакта металла с инструментом больше, чем на молотах, поэтому имеет место переохлаждение поверхности заготовки, что приводит к худшему заполнению полости штампа.

Условия эксплуатации штампов для объемной штамповки, в особенности для горячего деформирования, очень тяжелые. Штампы подвергаются многократному воздействию высоких температур и значительных нагрузок. Интенсивное течение металла в процессе формообразования поковки вызывает истирание (абразивный износ) поверхности ручья. Штампы для горячего деформирования в течение каждого цикла штамповки испытывают резкие колебания температуры, особенно при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей, что приводит к образованию на поверхности ручья разгарных трещин,

Штамповые стали должны обладать высокими механическими свойствами, сочетая прочность с ударной вязкостью, износостойкостью, разгаростойкостью, и сохранять эти свойства при повышенных температурах. Материалы штампов должны хорошо прокаливаться (при термической обработке), обрабатываться резанием и быть сравнительно дешевыми.

Выбор стали для штампа определяется условиями его эксплуатации (горячая или холодная штамповка, динамический или статический характер нагружения, способ смазки и охлаждения, величина удельных усилий штамповки, зависящая от сложности поковки и ее материала, схемы напряженного состояния в очаге деформации), габаритами штампа или вставки, серийностью производства и др. Поэтому для изготовления штампов применяют разнообразные по химическому составу и свойствам марки сталей. Однако их число стремятся свести на заводах к целесообразному минимуму, что облегчает заказ и получение штамповых материалов, изготовление штампов и их эксплуатацию [4].

Марки штамповых сталей

Марки штамповых сталей и химический состав регламентируются ГОСТ 5950-73 «Прутки и полосы из инструментальной легированной стали. Технические условия».

Для изготовления молотовых и прессовых штампов получили распространение стали 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС.5XНГМ. Полноценным заменителем дефицитных хромоникелевых сталей 5ХНВ и 5ХНМ является безникелевая сталь 4ХСМФ. Дешевыми сталями для высадочных штампов являются марки 4ХВ2С, 5ХВ2С, 7X3, 8X3.

При штамповке труднодеформируемых сплавов применяют высоколегированные стали 4ХЗВМФ, 4Х5В2ФС, 4Х5МФС, 4Х4ВМФС, 6ХЗВЗМФС, 5Х2ВМНФ и др. Эти же стали целесообразно применять для изготовления высоконагруженных детали штампов при выездке и выдавливании на ГКМ, ГШКП, горячевысадочных автоматах, высокоскоростных машинах.

Для повышения износостойкости и теплостойкости штамповых вставок, пуансонов и матриц широко применяют химико-термическую обработку поверхности ручья. Например, очень эффективно азотирование сравнительно небольших по габаритам вставок штампов ГШКП. Рабочие элементы обрезных штампов изготовляют из хромистых сталей типа 7X3, 6X3. Реже применяют стали 5ХНВ, 5ХГМ1, 4ХВ2С. Часто режущие кромки деталей штампа, выполненных из стали 45, наплавляют твердым сплавом.

Блоки для молотовых вставок, матриц для высадки изготовляю из сталей 40ХЛ, 40Л. При жидкой штамповке для инструмента используют стали 4Х5В2ФС, 4Х5ЭДФС, ЗХ2В8Ф; для изотермической штамповки титановых сплавов и сталей применяют жаропрочные сплавы на никелевой основе типа ЖС6К, ЖС6У, керамические и металлокерамические сплавы, сплавы на основе молибдена.

Весьма перспективно при горячей объемной штамповке применение литых штампов, изготовляемых вместе с ручьями. Для литых штампов используют стали, в основном, подобные по составу сталям для ковочных штампов. Применение литых штампов повышает стойкость инструмента, снижает трудоемкость изготовления штамповой оснастки, позволяет более экономно расходовать стали за счет многократного переплава изношенного штампа и др.

Детали штампов для холодного объемного деформирования изготовляют из высокоуглеродистых (У10А), среднелегированных (9ХС, ХВГ) и высоколегированных (Х12М, Х12Ф1, Х6ВФ, Р18 и др.) сталей. Стали У10А, 9ХС, ХВГ обладают сравнительно невысокой прочностью, поэтому их используют в основном для малонагруженных элементов штампа (выталкивателей, опорных прокладок и т.п.). Высоколегированные стали после термической обработки приобретают высокие показатели твердости, прочности и вязкости [5].

Изготовление матриц для пресса

Ежемесячно наша компания изготавливает более 30 заказов — ПОСМОТРИТЕ ФОТО ИЗГОТОВЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ .

Изготовлением матриц для пресса высокого качества занимается предприятие ООО Уралоснастка. Одной из основных функциональных деталей пресса является матрица. Ее прямое предназначение – создание формы внешней поверхности изделия. Применяют матрицы совместно с пуансонами. Сложность осуществления штамповального процесса обуславливает строгие критерии и требования, предъявляемые к качеству и степени точности матриц.

Завод ООО «Уралоснастка» предлагает изготовление матриц для пресса. Отправьте запрос на [email protected] или звоните 8 (3439) 389 801, 380 081.

В зависимости от сферы применения различают формовочные, вырубные, пробивные и гибочные матрицы. Вырубные матрицы предназначены для выпуска разного рода деталей, пробивки и вырубки отверстий.

К процессу изготовления матриц для пресса предъявляют особые требования, вследствие чего, для улучшения качества конструкции, многие вырубные матрицы делают разъемными. Для производства деталей круглой формы и пробивки аналогичных отверстий используют круглые матрицы. Придать листовому металлу объемной нестандартной конфигурации можно при помощи формовочных матриц. Для гибки листового материала применяют гибочные разновидности матриц. Существует возможность производства самых различных форм и видов матриц – профильных, круглых, прямоугольных, разъемных, цельных и многих других. Наибольшие сложности вызывают работы, связанные с обработкой рабочего профиля при изготовлении деталей.

В зависимости от сферы применения матрицы отличается и металл, из которого осуществляется производство. Так, изготовить матрицы для пресса небольшими партиями лучше всего из низкоуглеродистых марок закаленной стали. В массовом производстве оптимальным вариантом являются твердые сплавы и инструментальная легированная или углеродистая сталь. Если термическая обработка матриц не обусловлена функционально, в качестве основного материала можно использовать высоколегированные стали. Твердость практически всех матриц должна варьироваться в пределах 57-65 HRC.

Изготовление матриц для пресса возможно только на оборудовании высокой точности. Благодаря постоянному совершенствованию производственной технологии и использованию инновационного оборудования, предприятие ООО Уралоснастка способно выполнить производство высококачественных матриц, соответствующих отечественному стандарту, требованиям заказчика и технологическим нормам. Существует возможность изготовления матриц для пресса в ограниченном количестве на основании уникальных чертежей заказчика.

Изготовление матриц и пресс-форм подразумевает собой сложный технологический процесс. Путем прессования или горячего выдавливания получают заготовку матрицы. В первую очередь заготовки поддаются предварительной обработке на слесарных станках. Следующий этап – чистовая металлообработка изделия и закалка в печи. При необходимости создания формообразующих поверхностей для заготовок из твердых сплавов, целесообразно применение электроэрозионной обработки. Заключительный этап – хромирование рабочих поверхностей.

Стоит учитывать, что изготовление матриц из металла является чрезвычайно сложным процессом. Так, для производства формообразующих поверхностей этих деталей необходимо использование не только современного оборудования, но и ручная слесарная работа, выполняемая высококвалифицированными работниками.

Проще всего изготовить матрицы для пресса, представляющие собой тела вращения. Производственный процесс состоит из нескольких этапов металлообработки. Для производства сложных поверхностей на предприятии ООО Уралоснастка используют специализированные станки. Так, если необходимо изготовить мелкогабаритные матрицы, работы производятся на вертикальных фрезерных станках. Для производства более крупных деталей используют горизонтальные фрезерные станки. Формообразующие матричные полости изготавливают на станках, оборудованных ЧПУ, отличающихся высокой точностью выполнения работы.

При изготовлении матриц для пресса существует потребность в закалке заготовки для будущей детали. Термическая обработка придаст детали большей пластичности. Еще одним из важнейших моментов в производстве матриц является их чистовая обработка, которая заключается в шлифовке формообразующих участков. В основном для этого используют высокоточные профилешлифовальные станки.

Как сделать пресс форму для штамповки металла

Штамповка – один из самых выгодных способов обработки сталей давлением. Для нее необходимы пресс, шайба и матрица, пресс-форма, ножницы. В зависимости от операции (гибка, резка, вытяжка и пр.) нужны разные пресс-формы. Металл подвергается штамповке, как в горячем, так и в холодном виде.

Изготовление пресс-формы – длительный и затратный процесс, требующий высокий уровень подготовки. Без пресс-формы не обойтись при изготовлении многосерийный деталей: дорогое оборудование долго служит и ведет к удешевлению конечного продукта.

Выбор материала

Для пресс-форм используют высокопрочные стали, способные выдерживать ударные нагрузки. Эти стали хорошо закаливаются и обладают высокой вязкостью. Чаще всего применяют 40Х13 и 5ХНМ. Для штампов выбирают прочные стали Ст45, Ст40Х, У8.

Для холодной штамповки применяют гидравлический пресс из-за разнообразия его конфигураций и небольшого расхода металла. Для вырубки и пробивки выбирают инструмент с большим ходом шайбы.

ВАЖНО! Стали У8А и 8ХФ не применяются для изготовления деталей пресс-форм. Сталь У10А тверда после термообработки, но изготовляемые с ее помощью детали придется подвергать дополнительной механической обработке.

Способы изготовления

Есть три способа изготовления формы для штамповки:

• Переделывание имеющейся пресс-формы;
• Изготовление с нуля;
• Сборка из готовых материалов.

Первый вариант встречается крайне редко из-за затрат, проще сделать самостоятельно. В странах СНГ создают формы от колонков до формообразующих. Есть тенденция на изготовление пресс-форм по специализации. На разных заводах изготавливают все части формы, в конечном месте их собирают в готовый продукт.

Изготовление форм для штамповки алюминиевых деталей удешевляется путем повторного безремонтного использования пресс-форм, уже отработавших срок на более высокоточных деталях. Алюминиевые детали не имеют жестких допусков, поэтому такой вариант приемлем.

Изготовление пресс-форм с нуля

Для создания формы необходимо 2 листа или бруса стали в зависимости от формы изделия. Одна часть будет отвечать за подвижную часть конструкции (пуансон), а вторая за матрицу.

Выбрав материалы для заготовок и инструмента, можно создавать форму для штамповки. Имея чертежи детали, проектируется оснастка. С помощью лазера или токарного станка вырезаются отверстия и выемки в заготовках для пресс-формы. Для надежности нужно плотно скрепить две плиты и зафиксировать до окончания работ. Тщательно отладьте литниковую систему. Чтобы изготовить некоторые детали сложного рельефа, может потребоваться фрезерный станок и последующая ручная работа напильником.

Готовое изделие проверяют в работе на пробных изделиях. Это дает возможность узнать результат и подогнать пресс-форму в случае каких-либо неточностей. Литниковая система должна быть налажена для лучшего результата.

Изготовление пресс-формы – процесс сложный, но необходимый для серийного производства деталей.