Изготовление заготовок из листового металла

Обновлено: 05.07.2024

При производстве изделий из металла исходный материал — отливки, листовой и профильный прокат — не соответствует по размерам и форме чертежу конструктора. Чтобы отрезать лишний металл, высверлить, отштамповать, сварить или другим образом обработать заготовку, на нее наносят ключевые точки чертежа. Применяясь к этим точкам и линиям, и проводят обработку.

Разметка изделий из металла

Основное понятие и типы разметки

Как правило, размечают уникальные детали и изделия, производимые малыми и сверхмалыми сериями. Для крупносерийного и массового производства заготовки не размечают, вместо этого используют специальную оснастку и управляющие программы.

Что такое разметка

Операция нанесения размеров и формы изделия на заготовки называют разметкой. Цель операции — обозначить места, в которых следует обрабатывать деталь, и границы этих действий: точки сверления, линии загиба, линии сварных швов, обозначение маркировки и т.п.

Разметку производят точками, которые называют кернами и линиями, которые называют рисками.

Риски процарапываются в поверхности металла острым инструментом или наносятся маркером. Керны набиваются специальным инструментом — кернером.

Определение разметки Инструменты для разметки

По способу выполнения различают такие виды разметки, как:

Ручная. Ее делают слесари.
Механизированная. Выполняется с использованием средств механизации и автоматизации.

По поверхности нанесения различают

Поверхностная. Наносится на поверхность заготовки в одной плоскости и не связана с линиями и точками разметок, наносимых на другие плоскости.
Пространственная. Проводится в единой трехмерной системе координат.

Замечания по правке и разметке для тонколистового металла

Выбор между поверхностной и пространственной разметкой определяется, прежде всего, сложностью пространственной конфигурации детали.

Требования к разметке

Слесарная разметка должна отвечать следующим требованиям:

точно передавать ключевые размеры чертежа;
быть ясно видимой;
не стираться и не смазываться в ходе операций механической и термической обработки;
не ухудшать внешний вид готового изделия.

Разметка деталей должна проводиться качественным инвентарным инструментом и приспособлениями, подлежащими периодической поверке.

Нанесение рисок

Стандарт регламентирует порядок нанесения разметочных линий:

горизонтальные;
вертикальные;
наклонные;
криволинейные.

Нанесение криволинейных элементов после прямолинейных дает еще одну возможность проверить их точность. Дуги должны замыкать прямые, сопряжение должно быть гладким.

Прямые риски проводят хорошо заточенной чертилкой, без отрыва за один прием. Чертилку при этом наклоняют в сторону от линейки или угольника, чтобы не вносить искажений.

Параллельные прямые чертят, используя угольник и перемещая его вдоль опорной линейки на требуемую дистанцию.

Нанесение взаимно перпендикулярных и параллельных рисок Нанесение рисок под углом друг к другу

Если в заготовке уже есть отверстия, то для привязки разметочный линий к ним применяют специальный инструмент — центроискатель.

Для того чтобы разметить наклонные линии, используют разметочный транспортир с шарнирной линейкой, закрепленной в его нулевой точке.

Для особо точной разметки в слесарном деле применяют штангенциркули. Они позволяют измерять расстояния и процарапывать риски с точностью до сотых долей миллиметра.

Накернивание разметочных линий

Для того чтобы точнее провести риску, в ее начале и в конце ставят керны. Это позволяет визуально контролировать положение линейки во время прочерчивания.

На рисках большой протяженности вспомогательные керны ставятся также и через каждые 5-15 см.

Линии окружностей накернивают в четырех точках — концах перпендикулярных диаметров.

Если размечают уже обработанные поверхности, то кернение применяют только в начале и конце рисок.

Накернивание разметочных линий

После чистовой обработки риски продлевают на боковые поверхности и ставят керны уже на них.

Приемы разметки

В слесарном деле применяют следующие приемы:

По шаблону. Используется в случае мелкосерийного производства. Шаблон изготавливают из металлопроката, всю партию размечают (или даже обрабатывают) через единожды размеченные прорези и отверстия в этом листе. Для деталей сложной формы может быть сделано несколько шаблонов для разных плоскостей.
По образцу. Размеры переносят с детали — образца. Применяется при изготовлении новой детали взамен сломанной.
По месту. Используется при производстве сложных многокомпонентных изделий и конструкций. Заготовки размещаются на плоскости или в пространстве в том порядке, в котором они входят в конечное изделие и размечаются совместно.
Карандашом (или маркером). Используется для заготовок из сплавов алюминия, чтобы чертилка не разрушала пассированный защитный слой.
Точная. Делается теми же методами, но применяются измерительные и разметочные инструменты особой точности.

Приемы выполнения разметки металлических деталей

Выбор приемов проводят в соответствии с конструкторскими и технологическими указаниями.

Брак при разметке

Прежде всего, при разметке всплывает брак, допущенный на предыдущих стадиях изготовления. Продукция заготовительных участков или цехов, а также материалы, приобретенные на других предприятиях, обнаруживают:

нарушение размеров
искажение формы
коробление.

Такие отливки или прокат дальнейшим разметочным операциям не подлежат, а возвращаются в подразделение или организацию, допустившую брак, для его исправления.

На этапе собственно разметки брак может быть вызван следующими факторами:

Неточность чертежа. Слесарь, не задумываясь, отображает неправильные размеры на детали, и в ходе дальнейшей обработки выходит бракованная продукция.
Неточность или неисправность инструментов. Все разметочные инструменты подлежат обязательной периодической поверке в метрологической службе предприятия или в авторизованном метрологическом центре.
Неправильное использование инструмента или вспомогательных разметочных принадлежностей. Известны случаи, когда вместо мерных калиброванных подкладок для выставления уровня использовались обычные подкладки. В этом случае также возможна ошибочное нанесение углов и уклонов.
Неточность установки заготовки на разметочный стол или плазу. Приводят к перекосам при откладывании размеров, нарушению параллельности и соосности.
Неправильный выбор базовых плоскостей. Возможно также, что часть размеров наносилась от базовых плоскостей, а часть — от черновых поверхностей заготовки.

Брак при разметке

Отдельно в ряду причин брака стоят ошибки разметчика. К ним относится:

Неправильно прочитанный чертеж. Возможно нанесение радиуса вместо диаметра и наоборот, неточное нанесение центров отверстий относительно центровых рисок и т.п. В случае возникновения затруднений слесарь обязан обратиться за разъяснениями к бригадиру или мастеру.
Неаккуратность и невнимательность при кернении и нанесении линий.

Человеческий фактор, к сожалению, является наиболее распространенной причиной разметочного брака.

Халатность может допустить как сам слесарь, так и его руководители, не поверившие вовремя инструмент или выдавшие неподходящие разметочные приспособления.

Обычно разметочные операции поручают наиболее опытным и ответственным работникам, рассчитывая на то, что они не будут механически переносить размеры с чертежа на заготовку, а отнесутся к делу вдумчиво и вовремя заметят и устранят причины возможного брака самостоятельно или обратившись к своим руководителям.

Штамповка деталей из листового металла

Одна из самых распространенных технологий обработки металла – это штамповка. С ее помощью производят детали для всех отраслей народного хозяйства. Использование штамповки позволяет получать из плоского листа детали разных размеров и формы.

Штамповка листового металла

Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

Обработка деталей из листового металла – это процесс получения деталей необходимой формы и определенного размера. Работа по формированию деталей происходит на специальном оборудовании с применением инструмента под названием штамп.

Говоря о деталях, произведенных из листового металла, надо понимать, что на заготовку оказывается серьезное давление. Технологию штамповки начали применять еще в древние времена. Таким образом, производили орудия для обработки земли, посуду, украшения.

Штамповка деталей из металлических листов

В наши дни эта технология широко применяется при производстве деталей из листового металла, обладающих разными размерами и формой. Такой вид обработки широко применяется в автомобиле строении при производстве кузовных деталей.

Холодная и горячая листовая штамповка

Получение деталей из листового металла может быть выполнено в холодном или горячем виде.

Холодная штамповка

Применение холодной обработки давлением считают наиболее эффективным способом обработки листового металла. Применение такого способа выполняют в тех случаях, когда нет необходимости в дальнейшей механической обработке, например, резанием. Такой метод получения деталей применяют чаще всего при изготовлении автомобильных деталей, элементов конструкции авиационной техники и ряда других.

Использование метода холодной обработки металла давлением позволяет осуществить существенную экономию листового металла, разумеется, при грамотном раскрое листа и правильно изготовленной штамповой оснастки. Наибольшую эффективность штамповка показывает в крупносерийном и массовом производстве.

Такой способ показывает наибольшую эффективность при работе с такими сталями, как углеродистые и легированные. Кроме того, штамповкой получают детали из многих цветных металлов, например, медных или алюминиевых сплавов.

Холодная штамповка листового металла

Кроме листовых металлов, метод листовой штамповки допустимо использовать и при получении деталей из резины, картона и многих полимеров.

Кстати, такая обработка металла улучшает его прочностные параметры.

Горячая штамповка

Этот метод обработки листового металла применяют при производстве деталей котельных установок и некоторых деталей, используемых в корабельном деле. Для таких деталей применяют стальные листы толщиной в 3 – 4 мм.

Технологические операции применяемые в горячей штамповке во многом схожи с теми, которые применяют в холодной обработке листового металла. Инженеры, разрабатывающие технологии обработки листового металла должны учитывать то, что детали должны быть разогреты до определенной температуры. Соответственно должны быть учтены такие явления как утяжка листового металла, при выполнении отверстий, гибке и ряда других. Кроме того, при остывании деталей необходимо помнить и о возникающем короблении.

Горячая штамповка листового металла

Все это приводит к тому, что изменяются размеры допусков, на размеры получаемых из металла деталей.

Перед обработкой на прессовом оборудовании заготовки из металла проходят нагрев в печах различного типа, например, электрических или газопламенных.

Резка

Операция, в ходе которой происходит отделение части листового металла, от тела будущей детали называют резкой. Эту операцию применяют для изготовления и готовых деталей, и при выполнении раскроя листового металла на полосы заданных размеров. При выполнении этой операции необходимо обеспечить максимальное количество готовых деталей, таким образом, количество отходов будет минимизировано.

Газокислородная резка металла

Эффективность раскроя определяет коэффициент использования листа. Его рассчитывают как отношение площади полученных деталей к площади целого листа.

Для этой операции применяют разное оборудование, в том числе вибрационные, дисковые, гильотинные и другие виды прессового оборудования.

Вырубка

Так называют технологическую операцию по получении заготовки с замкнутым контуром.

Вырубка листового металла

Вытяжка

Операция в результате которой заготовку выполненную в плоском виде трансформируют в пространственную. Вытяжку используют при изготовлении деталей разной формы и цилиндрические, и конусные, и коробчатые.

Ротационная вытяжка металла

Для вытяжки применяют штамповую оснастку, которая состоит из пуансона, который втягивает листовой металл в отверстие расположенное в матрице.

Гибка

Эта операция позволяет получать из листовой заготовки детали с требуемой формой изгиба.

Пробивка

Эту операцию применяют при необходимости получения отверстий определенной формы.

Координатная пробивка и ее недостатки

Рельефная формовка

Так называют операцию, которая позволяет изменять форму в каком-то определенном месте, но при этом сохраняется внешний контур детали.

Рельефная формовка листового металла

Как пример можно привести производство ребер жесткости.

Оборудование и инструменты

Оборудование, которое необходимо для выполнения штамповки включает в свой состав – прессы, а в качестве рабочего инструмента применяют штампы.

Как правило, в цехах, где выполняют штамповку применяют пресса двух типов – механические и гидравлические. В станках первого типа, для выполнения операции используют энергию падающего шатуна, в оборудовании второго типа, для обеспечения необходимой нагрузки используют гидравлическую машину, которая создает усилие на штамповочном узле.

К механическим станкам относят и такие как кривошипно-шатунные, винтовые, гильотинные, комбинированные и некоторые другие.

Усилие, которое будет направлено на формование детали, в зависимости от модели пресса может составлять несколько килограмм (настольные прессы, пневматического действия), а может несколько сотен тонн, например, пресс марки КА9536. Его усилие составляет 400 тонн, дина хода шатуна составляет 250 мм, а максимальный размер штамповой оснастки составляет 1000 на 1000 мм в плане.

На территории нашей страны действует ГОСТ 6809-87. Он определяет технические параметры для прессового оборудования, применяемого в горячей штамповке.

Станок для штамповки листового металла должен быть установлен на отдельный фундамент, который не связан с основным фундаментом здания, в котором размещаю штамповочный цех.

Прессовое оборудование может быть использовано в производствах по крупносерийному или массовому изготовлению деталей.

Прессы, практически всех типов имеют два режима работы, ручной и автоматический. Последний, позволяет встраивать их в линии по производству сложных деталей.

Например, при изготовлении кузовных автомобильных деталей, в одной линии размещено несколько прессов. На каждом из них установлены индивидуальные штампы, последовательное использование которых позволяет получать из листа готовую деталь, например, крышку багажного отделения или дверь.

Точность обработки на таком оборудовании позволяет запускать полученные детали в дальнейшее производство без использования промежуточных операций, связанных с механической обработкой.

Принцип работы и устройство прессов различных типов

Прессовое оборудование механического типа может использовать в своей работе энергию сжатого воздуха. Для этого в штамповочных цехах применяют линии подачи сжатого воздуха. Рабочее давление в них составляет 8 – 12 атм. Станки этого типа оснащают системами очистки воздуха от воды и следов масел.

Прессовое оборудование механического типа

Сжатый воздух, принимает участие в раскрутке маховика, который поднимает шатун в верхнее положение. Нажимая на педаль или кнопки управления прессом, оператор открывает муфту, воздух выходит из системы и шатун под своим весом устремляется вниз.

Гидравлические прессы

Гидравлический пресс, представляет собой набор деталей, включающий в свой состав:

емкость для хранения масла;
насосную станцию, предназначенную для создания необходимого давления на шток пресса;
систему фильтров, отделяющих от рабочей жидкости воду и твердые частицы.

Гидравлические прессы для листового металла

Все прессы включают в состав своей конструкции шкафы управления, выносные пульты, с которыми непосредственно работает оператор пресса.

Радиально ковочный аппарат

Основное предназначение аппарата этого типа – это получение заготовок для валов определенной формы и размера.

Радиусная гибка листа

Чаще всего на оборудовании этого типа производят заготовки с диаметром порядка 150 мм и длиной до 1200 мм.

Электромагнитный пресс

Прессы этого типа появились относительно недавно. В качестве источника энергии для получения деталей заданной формы используют сердечник, который является частью электромагнита.

Электромагнитный пресс для листового металла

Именно он перемещает ползун, на котором установлена верхняя часть штампа, а возвращают его в исходное положение возвратные пружины. Эти станки показывают высокую производительность. Чаще всего применяют электромагнитные прессы с длиной хода в 10 мм, а усилие на штампе составляет 2,5 тонны.

Инструмент для штамповки

Для обработки деталей при помощи штамповки применяют инструмент под названием штамп.

Штамп для листового металла

Он состоит из двух частей, верхняя закрепляется на подвижном ползуне, нижняя на неподвижном столе, который является неотъемлемой частью станины.

Для производства штампов применяют инструментальные стали типа У8, ХВГ и некоторых других.

Листовая штамповка

Люди издревле делали из металла тонкостенные изделия, сосуды и украшения. Они изготавливались из листа металла методом чеканки-придания формы холодному или разогретому листу пластичного металла путем обстукивания его молотком вокруг деревянной модели будущего изделия. Швы запаивались или чеканились. Такой обработке подвергалась чаще всего медь, реже серебро или золото. Полученные таким образом изделия ценились чрезвычайно высоко, поскольку все операции были ручными и на изготовление одного кувшина у мастера уходил не один день.

Пытливый человеческий ум искал пути ускорить и удешевить производство до середины 19 века, когда появился такой мощный источник энергии, как пар. С тех пор технология производства тонкостенных изделий из металлического листа путем деформации его под давлением, или листовая штамповка, существенно усовершенствовалась. Сегодня этим методом производят миллиарды различных деталей — от частей телефонов до корпусов автомобилей.

Холодная листовая штамповка — гарантия получения высокоточных деталей

Листовая штамповка из листа при комнатной температуре называется холодной штамповкой. Ее применяют при малых толщинах листа и в случае пластичных сплавов. Если же штампуют из толстого листа (от 5 мм) или из сплавов с малой текучестью, то для повышения пластичности лист заготовки нагревают.

Листовая штамповка гарантирует получение большого количества абсолютно идентичных по форме и размерам деталей с высокой точностью.

Холодная объемная штамповка позволяет получать высокоточные тонкостенные детали практически любой формы при себестоимости существенно ниже, чем в случае использования литья или механической обработке. Намного выше получается и коэффициент использования металла. Кроме того, холодная объемная штамповка гарантирует не только прочность, но и однородность свойств материала детали, что особенно важно в ответственных конструкциях.

Как объемная, так и листовая штамповка экономически эффективна в рамках больших серий. Это объясняется большими затратами на подготовку производства.

Характеристика листовой штамповки

холодная листовая штамповка является на сегодня одной из самых широко распространённых технологий обработки металлов, пластмасс и некоторых других материалов. Диапазон применения технологии — от крупных конструкций в судостроении до тонкостенных деталей бытовой техники

Технология характеризуется следующими неоспоримыми преимуществами:

Исключительные возможности для механизации и автоматизации производственных процессов.
Снижение себестоимости изготовления массовых изделий.
Высокий коэффициент использования листового металла.
Возможность точного изготовления тонкостенных, но прочных изделий практически любой формы.
Минимальная потребность в последующей механической обработке.

Однако, кроме явных достоинств, холодная листовая штамповка металла обладает и недостатками. Это, прежде всего:

Высокая трудоемкость проектирования технологического процесса.
Высокая стоимость подготовки производства изготовление пресс-форм.
Высокая квалификация отладчиков прессового оборудования.

Следует отметить, что при больших сериях выпускаемых изделий эти недостатки нивелируются за счет известного из экономики эффекта масштаба, и себестоимость производимой продукции оказывается ниже, чем при альтернативных способах обработки металлов.

Виды оборудования для листовой штамповки

Для различных видов операций листовой штамповки применяется широкий спектр оборудования.

Так, для операций резки используют вибрационные, или гильотинные ножницы.

Для выполнения формообразующих операций применяют основное штамповочное оборудование — станок для листовой штамповки или пресс. По типу они различаются на:

Кривошипно-шатунные.
Гидравлические.
Радиально-ковочные.
электромагнитные.

Самым простым в устройстве и обслуживании является пресс с кривошипно-шатунным приводом. Он пригоден для выполнения несложной листовой штамповки — тонкостенных деталей малого и среднего размера простой формы.

Пресс с кривошипно-шатунным приводом

Гидравлические прессы позволяют развивать намного большее усилие (до 2 тысяч тонн) и точнее регулировать ход пресса. Этот тип оборудования применяют для операций гибки или объемной штамповки из листа большой толщины.

Радиально-ковочные комплексы используют для листовой штамповки деталей, имеющих форму тела вращения.

Электромагнитные прессы — достаточно новый тип оборудования. Давления на заготовку производится за счет массы электромагнитного сердечника, направляемого к пуансону электромагнитным импульсом. Импульс противоположной полярности возвращает сердечник в исходное положение. Такой привод намного проще в изготовлении и обслуживании, чем гидравлический, но пока не достигает его мощности.

Принцип работы

Физический принцип работы штамповочного оборудования — это пластическая деформация листовой заготовки под давлением. Форма будущей детали задается двумя деталями — матрицей и пуансоном, которые прижимают к листовой заготовке с двух сторон под большим давлением. Там где у матрицы находится выпуклость — у пуансона расположена соответствующая ей по форме и размерам впадина. Деформируясь, листовая заготовка повторяет форму матрицы и пуансона.

Вместе с этим может происходить просечка отверстий, вырубка отдельных деталей из материала листа. При проектировании технологического процесса холодной штамповки деталей из листового металла конструктор оснастки и технолог комбинируют и по возможности совмещает формоизменяющие разделительные операции, чтобы обойтись минимальным числом рабочих проходив штампа и снизить, таким образом, себестоимость изготовления изделия.

В случае тонких листов осуществляется холодная листовая штамповка. При работе с толстыми листами или с мало пластичными сплавами заготовку предварительно нагревают, чтобы повысить ее пластичность.

Какие операции подразумевает холодная штамповка

Все рабочие операции холодной листовой штамповки делятся на две большие группы: разделительные и формоизменяющие.

Разделительные операции листовой штамповки

К разделительным операциям листовой штамповки относятся операции, связанные с нарушением целостности материала листа. Наиболее употребительные из них-

Резка-отделение части заготовки по прямой или искривленной линии. Применяется как для получения готовых изделий, так и для разделения листа на заготовки нужного размера с целью дальнейшей обработки.
Вырубка-отделение части заготовки по замкнутому контуру. Внутри контура также может быть вырублена часть металла.
Пробивка — получение в заготовке отверстий круглой или произвольной формы.

Формоизменяющие операции листовой штамповки

К формоизменяющим операциям листовой штамповки относятся операции, изменяющие пространственную форму листа без нарушения его целостности, такие, как:

Гибка — придание плоской заготовке изогнутой вдоль продольной оси формы. Различают V образную, U- образную и более сложные формы гибки.
Вытяжка-преобразование плоской заготовки в полую пространственную форму. При вытяжке может меняться толщина заготовки.
Отбортовка-создание бортиков по наружному или внутреннему контуру изделия.
Обжим-обжатие материала заготовки в конической матрице с целью уменьшения размеров концевой части детали.
Формовка-Изменение формы части детали с сохранением линии наружного контура.

При проектировании технологии листовой штамповки технолог комбинирует операции из обеих групп.

Технология процесса

Процесс холодной листовой штамповки начинается с совместной работы технолога и конструктора оснастки. Они рассматривают все изменения, которые должны произойти с плоской заготовкой на ее пути к готовому изделию, планируют и группируют разделительные и формообразующие операции. После такой группировки определяются операции, выполняемые при каждом проходе пресса (если деталь не удается отштамповать за один проход). Под этот конкретный перечень операций проектируется пара матрица — пуансон.

Матрицы и пуансоны, как правило, изготовляют методом фрезерования на многокоординатных обрабатывающих центрах. От точности изготовления напрямую зависит точность соблюдения размеров штамповки и конечное качество изделия. В качестве материалов используют высоколегированную сталь — пресс- форма должна выдержать сотни, а то и миллионы циклов штамповки и при этом не измениться в размерах. Часто пресс-формы делают состоящими из нескольких частей, которые потом надежно соединяют.

Иногда в пресс-форму устанавливают вставку из более прочного материала, например, в той части, где будет осуществляться вырубка или вытяжка и которая будет подвержена существенно большим напряжениям, чем остальная часть пресс-формы.

Исключительно важный этап технологии — это наладка прессов для листовой штамповки. Каждый рабочий проход пресса нуждается в строгом соблюдении предписанного технологией усилия, чтобы, с одной стороны, точно отформовать заготовку, а , с другой стороны ,не повредить ее.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

Штамповка резиной. Используется для заготовок малой толщины и высокой пластичности. Роль матрицы или пуансона выполняет твердая резина. Упрощается изготовление пуансона, подходит для малых серий штамповки.

Схемы листовой штамповки эластичными средами

Штамповка жидкостью. Роль пуансона играет жидкость, подаваемая под давлением. Она прижимает заготовку к матрице и заставляет лист в точности повторять ее форму. Метод используют для вытяжки изделий сложной пространственной формы.

Штамповка взрывом. В защищенной камере производят подрыв небольшого заряда взрывчатых веществ. Возникающее в результате высокое давление вдавливает заготовку в матрицу. Метод используют для деталей больших размеров и замысловатой конфигурации, которые затруднительно изготовить по-другому. Достигается существенная экономия в стоимости оснастки.

Электрогидравлическая штамповка листового метал

Электрогидравлическая штамповка. Роль механического давления выполняет ударная волна в жидкости, которая вызывается разрядом высокого напряжения. Метод отличается высокой точностью и экономичностью.

Схема магнитно-импульсной штамповки листового металла

Магнитно-импульсная штамповка. Магнитные импульсы высокой интенсивности формируют высокоэнергетическое магнитное поле, воздействующее на заготовку, вызывающее в ней вихревые токи и вынуждающее ее принимать заданную форму. Таким способом проводят обжатие труб, формовку сложных рельефов.

Жидкая штамповка

В отличие от предыдущих способов, относящихся к холодной объемной штамповке, данный метод является комбинацией двух технологий: штамповки и литья. Вначале в матрицу заливают необходимый объем расплавленного металла, после чего в нее опускают пуансон.

Происходит выдавливание жидкого металла в зазор между матрицей и пуансоном, который и представляет собой форму будущего изделия. Способ используют при изготовлении больших тонкостенных деталей корпусов из легкоплавкого и пластичного сплава.

Изделия из металлического листа

Изделия из металлического листа используются во многих промышленных и производственных сферах: в машиностроении, сельском хозяйстве, строительстве. Они незаменимы благодаря своим универсальным свойствам – простоте обработки, прочности, коррозионной стойкости.

В зависимости от типа металлопроката, способа обработки заготовки, вида готового изделия применяется различное оборудование: гибочные станки, сверлильные, оборудование для лазерной резки и т. д. Из нашего материала вы узнаете о типах изделий из металлического листа и способах их производства.

Виды и сферы применения листового металла

Благодаря своим характеристикам плоский металлопрокат широко используется во многих производственных сферах. Листовая сталь делится на виды, исходя из различных критериев:

в зависимости от толщины листа выделяют тонкие (от 0,35 до 3,99 мм) и толстые (от 4 до 160 мм) листы;
в соответствии с технологией производства сталь бывает холодно- и горячекатаная с маркировками ХК, ГК, оцинкованная, нержавеющая и просечно-вытяжная;
исходя из назначения выделяют электротехническую, судостроительную, броневую, котельную, жаропрочную и пр.;
в зависимости от профиля листовая сталь делится на прямую, штампованную или гофрированную, включая кровельную черепицу.

Изделия из плоского металлического листа используются в основном в строительстве и машиностроении. Предъявляемые к листовой стали требования меняются в зависимости от условий, в которых предполагается эксплуатация готовой продукции.

Изделия из толстолистового горячекатаного металлического листа используют в машиностроительной сфере. Обработка антикоррозионными составами придает деталям высокую прочность, долговечность, отличное качество, расширяя сферу их применения. Из металлических листов изготавливают профильные конструкции и заготовки для холоднокатаного проката.

Из холоднокатаного листового металла изготавливают автомобильные корпуса. Поскольку безопасности в автомобилестроении уделяется пристальное внимание, в процессе производства листы подвергаются постоянному контролю качества. Толщину листового железа определяет производитель автомобилей, она зависит от марки/модели будущего транспортного средства. Также изделия из тонколистового металлического листа используются в строительстве для ограждения стройплощадок, предотвращения проникновения на них посторонних лиц.

Кроме того, среди изделий из металлических листов можно отметить корпуса приборов, электрошкафы, сварные трубы и пр.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Для гладких оцинкованных листов характерны высокая устойчивость к коррозии, перепадам температуры (от -70 °С до +250 °С), небольшой вес и приемлемая цена. Из них производят детали для авиастроительной и автомобильной промышленности, строительной сферы, конструкции для наружной рекламы.

На поверхности перфорированных металлических листов расположены отверстия, отличающиеся по форме и размерам. Изделия из перфорированного металла применяются для создания декоративных элементов фасадов, в дизайне интерьеров, для производства рекламных конструкций.

Кроме того, изделия из перфорированного металлического листа используются при изготовлении мебели, в производстве воздуховодов, сепарационного и фильтрационного сельскохозяйственного оборудования, в пищевой и химической промышленности.

Из нержавеющих металлических листов производят продукцию, которую предполагается эксплуатировать во влажной или агрессивной среде. Они используются для создания медицинского оборудования, инструментов, столов для приготовления пищи, баков и емкостей для хранения жидкостей. Более высокая стоимость нержавеющей стали окупается ее эксплуатационными характеристиками.

Гладкий стальной лист с окрашенной поверхностью может иметь разную толщину, габариты, вес, используется как в бытовых целях, так и на крупных производствах. Изделия из металлических листов используют для облицовки отдельных элементов фасадов зданий, а также для создания рекламных конструкций, вывесок, баннеров, указателей и пр.

Виды изделий из металлического листа

Изделия из металлического листа находят применение в самых разных сферах. Из материала изготавливают баки, шкафы, контейнеры, различные металлические емкости, кровельную металлочерепицу, превосходящую по уровню прочности и долговечности обычную черепицу.

Специальные станки с числовым программным управлением позволяют придавать металлическим заготовкам различную форму и размеры в соответствии с требованиями заказчика. Оборудование способно резать, изгибать, сверлить металл, придавать ему нужную форму.

Конечные изделия из металлического листа могут создаваться путем соединения нескольких заготовок.

Исходя из размеров готового продукта, проектировщик определяет наиболее подходящий способ соединения отдельных элементов листового металла. Для этого используются винты, заклепки, специальный клей, сварка и др. При выборе оптимального варианта соединения учитывается толщина, марка металла, а также дальнейшее использование изделия.

Нюансы проектирования изделий из листового металла

Некоторые инженеры по старинке вручную чертят схемы изделий из металлического листа и только потом приступают к компьютерному 3D-моделированию.

Однако практически все предприятия уже перешли на 3D-моделирование, так как использование CAD позволяет сэкономить время, при этом не переживая за качество будущих деталей из металлического листа.

Помимо визуальной составляющей, при проектировании изделий необходимо ориентироваться на их технологичность. Специалисты могут сделать развертку деталей из любого типа металлических листов. При этом готовый продукт будет полностью соответствовать требованиям заказчика по внешнему виду, форме и технологическим характеристикам.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Специализированное программное обеспечение позволяет моделировать различные изделия из металлических листов, получаемые при помощи такой технологии обработки металла, как гибка. Ознакомиться с командами, позволяющими работать с листовыми материалами, можно в меню «Операции» на панели «Элементы листового тела». Благодаря наглядности и простоте управления сделать детали простой формы можно за несколько секунд. Но и для создания развертки сложного фигурного изделия из металла потребуется совсем немного времени.

Преимуществом компьютерного моделирования продукции из листового металла является также простота вносимых в чертежи изменений или создание новых вариантов детали на основе предыдущих. Полученная 3D-модель может использоваться неоднократно, при добавлении новых элементов можно очень быстро создавать уникальные изделия за короткое время.

Программы для моделирования позволяют 3D-специалистам проверять наличие пересечений между одной или несколькими частями будущих изделий из металлического листа.

Работник, занимающийся проектированием деталей из листового металла, должен обладать не только соответствующей квалификацией, но и опытом. При разработке проекта он должен ориентироваться не только на свойства материала, из которого будет создана заготовка, но и на то, как готовая деталь должна функционировать. С учетом этого он создает развертку изделия, способного выполнять свои функции в течение всего предполагаемого срока эксплуатации.

Для этого необходимо выполнить многочисленные расчеты, включая расчет прочности и силовых нагрузок. Чтобы их рассчитать, специалист должен определить как номинальную нагрузку (максимальную или наиболее длительно действующую), так и переменные рабочие нагрузки. На работоспособность изделий влияет ряд характеристик, включая прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость. После того как будут выполнены все необходимые действия, можно будет определиться с формой детали и подходящим листовым металлом.

Множество изделий из металлического листа изготавливают с использованием технологии гибки. Это означает, что деталь можно разогнуть и получить ее развертку, т. е. ту самую модель. К детальным чертежам конструкции металлического листа предъявляются специфические требования, которые обычно включают в себя два комплекта конструктивных спецификаций. Один из них создается для плоской развертки детали, второй – для готового продукта.

Чертежи изделий из металлического листа напоминают схемы для зданий (развертки стен) или сложные конструкции оригами, состоящие из большого количества слоистых размеров. При создании планов деталей из листового материала специалистам нельзя забывать об ограничениях, накладываемых при использовании того или иного вида металла, а также о его способности к трансформации и возможности придания ему различных форм.

3D-модели изделий из металлического листа позволяют представить и понять самые сложные чертежи. Раньше для этого требовалось создать три эскиза будущей детали – вид спереди, вертикальную проекцию и вид сбоку. Также благодаря 3D-моделированию можно получить изометрические изображения продукции и ее виды в разрезе.

Способы изготовления изделий из металлического листа

Для обработки изделий из металлического листа используются токарные и фрезерные станки, оборудование лазерной резки и гравировки. Для работы с листовым металлопрокатом применяют технологии профилирования, гибки, штамповки, сварки и пр.

На сегодняшний день одной из наиболее эффективных технологий обработки металлических листов считается лазерная резка. С ее помощью можно получать изделия, точно соответствующие требованиям заказчика, при этом в процессе раскроя металла не нарушается его структура, края разреза остаются гладкими, без заусенцев.

Оборудование для лазерной резки позволяет изготавливать высококачественные детали с ровной кромкой и минимальной погрешностью. Кроме того, с помощью лазера можно не только выполнять раскрой листового металла, на и гравировать его, т. е. наносить на металлическую поверхность изображения и надписи.

За счет числового программного управления и высокой точности лазерного луча получаемые при помощи соответствующего оборудования изображения отличаются превосходным качеством и четкостью.

Гибочные станки используются для производства металлического профиля, который в дальнейшем находит применение в строительной сфере, в создании металлоконструкций, для изготовления пластиковых окон и пр.

Готовые изделия из металлического листа окрашивают или покрывают специальными полимерными составами. Конструкции, состоящие из нескольких элементов, на заключительном этапе собирают.

Многие компании, занимающиеся производством изделий из металлического листа, предлагают заказчикам как готовую продукцию, так и индивидуальное создание деталей в соответствии с предъявляемыми требованиями.

При индивидуальной работе заказчики могут дополнительно получить 3D-макет или 3D-визуализацию готового изделия, также в качестве дополнительной услуги компании предлагают разработку дизайн-проекта, подготовку чертежей, предоставление прочих дизайнерских и проектировочных работ.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Способы раскроя металла

В технологической цепочке изготовления конструкций из металла важное место занимает раскрой профильного металлопроката. От того, насколько точно и правильно выполняется данная операция, зависит трудоемкость дальнейшей обработки и сборки, а также качество готовой продукции. За длительную историю металлообработки разработано большое количество различных технологий. В нашей статье мы рассмотрим основные способы раскроя металла, которые применяются на современных производственных предприятиях.

Как подбирается наиболее экономичный способ раскроя металла

При раскрое особое внимание уделяется расположению заготовки на полосе или листе металла. Чаще всего заготовки изделий имеют форму близкую к прямоугольной, но нередко встречаются и детали, которые имеют более сложный контур.

В процессе изготовления заготовок из металла образуются отходы, объем которых определяется правильным выбором способа раскроя.

Существует два вида отходов, получаемых в ходе производства продукции из металла:

Технологическими отходами называют материал, который теряется за счет оплавления при резке (оплавление при высокотемпературном раскрое и стружка или неровности при механической резке).
Отходы раскроя составляет материал листа, ленты, прутка и т. д., который остается нетронутым при определенном способе изготовления заготовок.

Получение отходов раскроя обусловлено двумя факторами, по которым их можно разделить на две группы:

Отходы формы представляют собой материал, который расположен между контурами нескольких заготовок внутри прямоугольника, который охватывает их формы и остается неиспользованным (к примеру, между прямоугольником abed и периметром заготовки).

Отходами некратности называют неиспользованный металл листового или другого проката, габариты которого больше суммы размеров заготовок.

Чтобы из проката металла получить как можно большее количество заготовок необходимо подобрать наиболее оптимальный способ раскроя, который сопровождается наименьшим объемом отходов. Для этого нужно принять во внимание особенности технологии получения заготовок.

Основные способы раскроя металла

На производстве для оптимизации раскроя металла подбирают наиболее выгодную технологию разделения металлопроката на заготовки. К примеру, преимущество использования газовой резки или дисковых ножниц заключается в том, что заготовки для производства изделий могут размещаться в любом месте листового металла. Если же для раскроя материала применяются гильотинные ножницы, то появляется ряд ограничений по выбору места расположения контура заготовки. Она должна располагаться таким образом, чтобы обеспечивалась возможность выполнения прямолинейного реза по длине и ширине листа и прямого раскроя под углом.

Для промышленного производства больших партий изделий логичнее применять комбинированный способ раскроя. В этом случае заготовки различной формы комбинируют таким образом, чтобы их можно было сложить в прямоугольники с минимально возможными размерами. С помощью таких прямоугольников производится оптимизация заполнения листа металла.

Методика рационального заполнения листа по ширине обеспечивает снижение объемов отходов некратности. Неиспользованная часть листа в этом случае будет иметь меньший размер, чем при расположении форм по длине листа. Необходимо подобрать комбинацию заготовок таким образом, чтобы сумма их размеров способствовала наиболее полному заполнению меньшей стороны листа. Такую же методику применяют и для выполнения разметки по длине листа.

Способ разметки путем формирования размерных последовательностей предполагает размещение заготовок для раскроя от более габаритных к мелким. Задачу оптимизации раскроя металла решают особые технологические группы. Они получают от производственных единиц заявку на месяц, в которой указываются требуемые виды заготовок. Заявка содержит номер заказа, чертежи готовых изделий, марку металла и нормативы его расхода. На основании полученных чертежей сотрудники технологических групп группируют изделия по маркам металла и необходимой толщине заготовок.

После этого, с учетом размеров листов металла, который присутствует на складе предприятия, составляются карты раскроя. Вначале рассчитывается приблизительное количество необходимых листов металла. Затем технологи вычерчивают в наиболее удобном масштабе их габариты. В таком же размере необходимо выполнить раскрой шаблонов для изготовления заготовок на бумаге. Вырезанные трафареты комбинируют на чертежах листов металла таким образом, чтобы минимизировать объемы расходов.

После завершения работ над технологичными картами раскроя оформляется комплектовочная ведомость. На основании данных такого документа нужно подобрать металл и передать его вместе с документацией в цех. Для исполнителя процесса производства заготовок рабочим документом выступает карта раскроя. Если для того, чтобы изготовить нужное количество заготовок понадобится лишь часть целого листа металла, то оставшийся материал, который называют «деловым отходом», возвращается на склад с внесением соответствующей записи в учетные документы.

Описанный выше способ раскроя металла называют оперативным, так как он основан на получении информации о наличии материала на складе. На производстве может использоваться и способ перспективного раскроя. Он применим для серийного производства повторяющихся изделий. Технологичные карты в этом случае составляются ориентировочно за 6 месяцев до даты выпуска партии продукции и по ним оформляют заказ на мерный лист.

Карты раскроя не составляются, если заготовки производятся не из листового, а из профильного проката. Прутки, швеллеры, уголки и другой прокат выдается на производственные участки в мерах длины с учетом размеров заготовок и норм припуска на раскрой. После завершения резки остатки маркируются и передаются на склад. Чтобы оптимизировать расход профильного проката, заготовки из металла следует производить централизованно. Подбор материалов осуществляется в зависимости от марки, профиля и размеров таким образом, чтобы заготовка была кратной габаритам металлопроката.

Основные методы раскроя металла резкой

Рубка гильотиной. В сфере производства изделий из металла используется разнообразное оборудование, позволяющее эффективно выполнять раскрой металла разными способами. Для резки материалов толщиной 0,45–2,5мм используются простые механические приспособления, а для более толстых металлов (20 мм) – электрические или пневматические ножницы гильотинного типа (такое оборудование позволяет выполнять прямой чистый рез).

Доступное по цене механическое гильотинное оборудование (к примеру, станки для раскроя листов металла) пользуется популярностью в строительной сфере для производства изделий из оцинкованного листа или металлочерепицы. С помощью таких устройств изготавливают оконные отливы, свесы карнизов и другие элементы. Самый большой недостаток гильотин (гидравлических, пневматических или электромеханических) заключается в том, что такое оборудование может выполнять исключительно прямой рез.

Резка металла ленточными и дисковыми пилами. Если выбранный способ раскроя металла не требует высокой точности, то самым популярным решением для резки материала будет использование углошлифовальной машины (обычная «болгарка»).

Стационарные пилы, которые могут работать с дисками большого диаметра, позволяют получать заготовки с более точными размерами. Такое оборудование применяют в мелкосерийном производстве продукции из металла для строительства и промышленности. При выборе этого способа раскроя толщина пропила составляет 0,08 см. Его преимущество заключается в том, что резка материала может выполняться под углом. Но таким способом очень сложно выполнить фигурный рез по криволинейному периметру.

Просечные прессы. При промышленном изготовлении конструкций из алюминия либо для чистовой обработки листов металла (к примеру, для производства просечно-вытяжных листов) используются специальные просечные прессы.

Газокислородная резка – высокопроизводительный способ раскроя металла, которые применяется в разных производственных сферах. Его недостаток заключается в получении широкого реза, по краям которого формируется окалина с неровностями. Кроме того, газокислородная река не может использоваться для раскроя тонких листов металла.

Лазерный и плазменный раскрой металла

Основным преимуществом этого способа раскроя является высокая производительность процесса и возможность выполнения фигурного реза при изготовлении заготовок из листов металла.

Для плазменной резки применяется технология нагрева металла в зоне линии раскроя с дальнейшим удалением расплава потоком плазмы. Для этого используется энергия электрической дуги. Высокая температура потока ионизированного газа (от +15 000 до +30 000 °C) обеспечивает необходимую скорость выполнения резки металла. Плазменная резка – самый эффективный способ раскроя листов металла.

Рассматривая преимущества этого способа, кроме высокой точности реза, следует выделить:

Возможность применения для производства заготовок сложной формы.
Отсутствие термической деформации металла.
Эффективность для изготовления повторяемых, однотипных изделий, с допуском по контуру до 0,5 мм.
Способ раскроя полностью безопасный и экологичный.
Возможность применения для раскроя черного металла, а также нержавеющей стали разной толщины.

Способ раскроя плазменной резкой может применяться для:

Алюминиевых заготовок толщиной до 12 см.
Медных и бронзовых сплавов толщиной до 8 см.
Листов из легированных сталей толщиной до 5 см.

Разная допустимая толщина реза для различных металлов обусловлена их характеристиками теплопроводности. Чем больше толщина листа, тем менее выгодным в экономическом плане является этот способ раскроя, так как значительно увеличиваются энергозатраты.

Недостатки плазменного раскроя:

Повышения твердости кромок при высоких температурах.
Наличие зоны побежалости и радужное изменение цвета материалам вдоль линии раскроя.

В каталогах производителей оборудования для металлообработки представлен широкий выбор устройств разного класса. Для раскроя металлов высокую эффективность демонстрируют контактные аппараты. Этот способ резки основан на использовании электрической дуги между листом материала и электродом.

Основные элементы оборудования для плазменной резки:

Плазмотрон обеспечивает преобразование энергии электрической дуги в тепло плазмы.
Источник электропитания.
Компрессор или газовый баллон обеспечивают подачу газовой струи.

Выполнять раскрой металла способом плазменной резки могут только высококвалифицированные специалисты. Необходимо поддерживать стабильный зазор между плоскостью листа и соплом. Это достаточно сложный и ответственный процесс, так как неравномерное перемещение резака во время выполнения резки становится причиной появления наплывов по краям металла и образования окалины. Лазерный способ раскроя основан на фокусировке излучения, в котором сконцентрирована тепловая энергия, в точке реза. При использовании такой технологии можно получить тонкие резы с высокой точностью и минимальными расстояниями между линиями разметки. Сам процесс раскроя полностью автоматизирован. Роботизированное оборудование выполняет точное перемещение лазера по электронным чертежам, которые вносятся в программу станка.

Преимущества лазерной раскройки металла:

Возможность производить резку по сложным замкнутым криволинейным контурам.
Экономичный расход материала обеспечивается максимально плотным расположением заготовок деталей на листе металла и применение программного раскроя, снижающего вероятность ошибки.
Резка металла производится без длительного механического или термического воздействия, поэтому края заготовок не деформируются и отсутствует цвет побежалости.
После раскроя заготовки получают перпендикулярные кромки с низким коэффициентом шероховатости.

Минусы раскроя металла лазером:

Толщина металла не может превышать 2 см.
При использовании этого способа раскроя значительно падает производительность резки при обработке материалов с высокими отражающими характеристики, (к примеру, полированной нержавейки). Это обусловлено снижением мощности воздействия лазера.

Лазерный раскрой листовой стали широко используется при изготовлении серийных деталей с высокими требованиями точности в автомобилестроении, в сфере производства высокоточного оборудования, эксклюзивных декоративных изделий и т. д.

Способы лазерной и плазменной резки – это относительно новые технологии, которые получают все более широкое применение в разных сферах.

Как выбрать способ раскроя металла на основании метода резки

Как было отмечено ранее, правильный выбор способа раскроя является очень важным этапом изготовления заготовок и деталей из листового металла. От этого зависит ряд моментов: качество кромки, точность реза, объемы отходов материала и дополнительной обработки после раскроя.

Гильотина	Газокислородная резка	Плазменная резка	Лазерная резка	Гидроабразивная резка
Стоимость раскроя	Средняя	Средняя	Низкая	Низкая	Очень высокая
Толщина раскраиваемого металла	До 20 мм черная сталь, до 16 мм нержавейка	До 350 мм	До 100 мм	До 16 мм	До 300 мм
Марки	Черный нержавеющий металл, алюминий, сплавы на основе меди	Металлы с высокой температурой плавления	Черный нержавеющий металл, алюминий, сплавы на основе меди	Черный нержавеющий металл, алюминий, сплавы на основе меди	Любые
Качество кромки	Заусенцы	Закаленная кромка, низкое качество	Закаленная кромка, низкое качество	Высокое	Высокое
Шероховатость кромки	Небольшая, Rz40	Очень высокая от Rz100	Высокая Rz60–100	Минимальная Rz5-10	Rz20–80
Ширина реза	0,1 мм	До 20 мм	2-3 мм	0,15–0,3 мм	0,2–1 мм
Термовоздействие	Отсутствует	Очень высокое	Очень высокое	Среднее, 0,2 от края	Отсутствует
Точность	Низкая	Низкая	Средняя	Очень высокая	Очень высокая
Фигурные контуры	Нет	Да	Да	Да	Да
Необходимость постобработки	Большой объем работ	Высокая, кромка будет закалена	Высокая, кромка будет закалена	Практически не требуется	Практически не требуется
Преимущества	Выгодно для производства уголков и прямолинейных полос	Относительно высокая производительность	Высокая производительность	Изготовление сложных контуров высокой точности при низкой стоимости и высокой скорости производства	Обработка практически любых материалов без термического воздействия
Недостатки	Только подготовительные работы, в дальнейшем потребует больших затрат на завершение изделия	Низкая точность, закаливается кромка, потребует больших усилий для завершения изделия	Низкая точность, закаливается кромка, потребует больших усилий для завершения изделия	Сравнительно небольшая толщина обрабатываемого материала	Очень дорогостоящий вид раскроя

Почему следует обращаться к нам

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Читайте также: