Выпрессовка отверстий в металле

Обновлено: 04.10.2024

Запрессовка представляет собой разновидность слесарно-сборочной операции, обеспечивающей сопряжение деталей с натягом определенного – обычно максимально возможного – уровня. Выполняется она путем установки подлежащего фиксации изделия в отверстие, предварительно подготовленное в металлической заготовке с последующим его запрессовыванием под воздействием приложенной нагрузки. В ходе этой процедуры пространство между поверхностью детали и стенками гнезда заполняется при деформировании металлического основания, которое как бы «затекает» в конструктивные элементы закрепляемого изделия.

Преимущества запрессовки

Преимущества запрессовки по сравнению с обычными гайками и болтами и шурупами особенно ярко проявляются при необходимости скрепления тонколистовых материалов либо фиксации на них других объектов. Данная технологическая операция нашла широкое применение в машиностроительной отрасли, приборостроении, автомобильной индустрии и при создании летательных аппаратов. К числу основных достоинств запрессовки эксперты относят:

высокая степень сопротивляемости нагрузкам, работающим на отрыв, а также кручение;

на лицевой плоскости изделий не формируются выступающие участки. Поэтому дополнительную обработку их поверхности можно не проводить;

обретение конструкцией надежного и характеризующегося высокой прочностью резьбового соединения, способного ее отлично удерживать;

для фиксации не требуется дополнительных элементов;

уменьшается количество необходимых технологических операций, что ведет к упрощению всего процесса сборки конструкции;

возможен монтаж в окрашенные металлические заготовки или имеющие защитное покрытие без нанесения вреда поверхности.

Основные разновидности запрессовочных крепежных деталей

Применение крепежей для запрессовки практикуется, когда необходимо получить высокопрочное и точное скрепление резьбовых деталей с листовым металлом. Другие технологии в таких случаях неэффективны.

По критерию «форма» запрессовочный крепеж подразделяется на следующие виды:

Втулки, оснащенные головками 6-гранной конфигурации со сквозной либо глухой резьбовой накаткой;

стержни с наружной резьбой, формирующие соединение с помощью резьбового отверстия либо гайки – проще говоря, шпильки;

втулки с резьбовой накаткой и такие же шпильки, монтируемые в ПП (здесь и далее Печатная Плата);

разные виды гаек, начиная со стандартных, включая самопрошивные и заканчивая оснащенными плавающей резьбой;

В технических справочниках можно встретить классификацию запрессовочного крепежа по критерию «применение» на такие группы:

для ПП. На поверхность юбки деталей этой группы наносится насечка, параллельная продольной оси их цилиндрической основы. Такое конструктивное решение предотвращает прокручивание в относительно мягком гетинаксе, из которого изготавливаются ПП;

для листового металлопроката. Отличительной особенностью запрессовочного крепления этой группы является наличие невысокого цилиндрического углубления/канавки, предотвращающего поворот. В качестве материала для изготовления этих деталей используются стали без защитного покрытия, оцинкованные гальваническим методом, а также нержавеющие.

Технологии запрессовки деталей

Рассмотрим более подробно основные способы выполнения данной процедуры. Но прежде всего следует сказать, что конкретный метод необходимо выбирать с учетом таких факторов, как степень его экономичности при определенных рабочих условиях, наличие подходящих устройств/приспособлений, а также размеров скрепляемых поверхностей и самого крепежа,

Запрессовка давлением

Данный способ подразделяется, в свою очередь, на несколько видов.

С помощью ударного воздействия

Такая запрессовка осуществляется путем нанесения ударов молотком либо кувалдой. Хоть этот метод и является наиболее распространенным по причине простоты, применять его следует лишь если использование других способов менее целесообразно. По подлежащему запрессовыванию крепежу имеющимся ударным инструментом наносятся воздействия импульсного характера, направленные параллельно оси установочного отверстия. Чтобы поверхность фиксируемой данным методом детали не деформировалась, на ней размещают дополнительный аксессуар – надставку, оправку, прочную, но не чрезмерно жесткую подкладку и т.д.

При помощи устройств с винтовым приводом

Этот способ актуален, когда осуществлять запрессовку другими методами невозможно. К числу его основных преимуществ можно отнести:

детали меньше подвергаются деформированию ввиду плавности процесса;

возможность продуцирования при запрессовке относительно большого силового воздействия;

проводить такую операцию можно в местах с ограниченным доступом.

В качестве основного элемента этих устройств выступает силовой винт. Чтобы понять принцип их действия, следует изучить размещенные ниже два чертежа.

На первом (обозначен литерой «а») изображен процесс запрессовки цилиндрической детали (обозначение – цифра «1») в стальную основу с использованием домкрата винтового типа, оснащенного ключом-«трещоткой» («3»). Вращение последним из указанных аксессуаров гайки домкрата (цифра «2») сопровождается выдвижением винта («4»), благодаря воздействию которого цилиндрический крепеж запрессовывается в установочную базу.

На втором рисунке (литера «б») показан процесс запрессовки крепежного элемента, представляющего собой втулку (обозначение – «7»), во внутреннюю перегородку сложного по конструкции стального изделия. Приспособление включает винт (цифра «8»), круглую гайку (обозначение – «3»), которая упирается в шариковый подшипник («6»), размещенный в корпусе (цифра «5») – его крышка обозначена цифрой «4» Когда гайка под воздействием ключа-«трещотки» (обозначение – «2») вращается, винт (цифра»1») запрессовывает подлежащую фиксации втулку через плоскую шайбу («9»).

При помощи прессов

Технологическое оборудование, называемое прессами, подразделяется на несколько видов. Они бывают:

ручными. Такие прессы способны продуцировать усилие до 20 кН;

пневматическими. Развиваемое такими устройствами усилие изменяется в диапазоне от 30кН до 50 кН;

гидравлическими. Данные агрегаты характеризуются повышенной мощностью. Они развивают усилие почти до 10×10 6 ньютон. Это примерно 1000 Тонн/с

Запрессовка с охлаждением устанавливаемой/охватываемой детали

Этот метод запрессовки основан на временном уменьшении геометрических размеров крепежа (в том числе его посадочного диаметра) под воздействием низких температур. Поэтому охлажденная деталь относительно свободно входит в отверстие, проделанное в установочной базе. После того, как ее температура повысится до рабочего уровня, посадка обретет достаточную прочность.

Например, при использовании такой среды, как жидкий азот, деталь может охладиться до минус 180…195 градусов. Этого достаточно для посадки крепежа с натягом (обозначение N) в пределах 0,05 мм ≤ N ≤ 0,08 мм.

Запрессовка с нагревом базового элемента конструкции

Под базовым элементом конструкции понимается деталь, в котором находится установочное отверстие. Посадка путем ее нагрева применяется, когда проведение этой операции под прессом связано с трудностями, или вообще невозможно. Например, когда длина сопряжения незначительна.

Применение данной технологии предполагает недопущение нагрева запрессовываемой детали выше определенной температуры. Выполнение этого требования исключит отпуск металла и потерю им необходимых механических характеристик.

Следует отметить такой факт: среднее значение натягов при выполнении тепловых посадок превышает где-то в два раза величину этого показателя при посадках, выполняемых на прессах

Условия установки и использования запрессовочных крепежных деталей в тонколистовых монтажных основаниях

Надежная фиксация в тонколистовой заготовке запрессовочной крепежной детали предполагает соблюдение определенных условий, касающихся обоих сопрягаемых элементов конструкции. Их формулировка представлена ниже.

Для металлической пластины:

толщина – не меньше 0,5 мм, а стандартное значение данного показателя – не меньше 0,7 мм. Выбор толщины листовой заготовки зависит от типа предполагаемого к использованию крепежа. Соответствующая информация указана в сопроводительной документации на запрессовочную деталь;

показатель твердости металлического листа по сравнению с этой характеристикой устанавливаемого крепежа должен быть по крайней мере таким же, а лучше меньше;

все предусмотренные технологические операции, связанные с обработкой рабочей поверхности – анодное оксидирование, нанесение защитного покрытия, окрашивание – должны производиться до момента запрессования крепежных деталей.

Для гнезд под крепеж:

отверстия под запрессовочные метизы в тонколистовом основании могут создаваться в ходе литья, пробиваться, высверливаться и вырезаться лазером;

допуск на диаметр гнезда (обозначение Д _d ) берется из спецификации. Обычно значение этого параметра изменяется в диапазоне 0,01 мм ≤Д ≤ +0,05 мм;

операции удаления заусенцев и зенкования отверстий не выполняются. Кроме необязательного увеличения временных, физических и материальных затрат, это связано еще с одним фактором. Формулируется он так: материал тонколистовой заготовки, затекает в ходе монтажа не только в специальные насечки на крепеже, но и под эти задиры металла. Таким образом, площадь контакта сопрягаемых элементов конструкции возрастает. А это ведет, в свою очередь, к упрочнению соединения;

подлежит строгому контролю удаленность оси гнезда от края листа. Значение данного показателя должно быть не меньше указанного в сопроводительной документации на это металлическую пластину. Такой же подход применяется в отношении соседних отверстий под запрессовочный крепеж (параметр «а» на рисунке).

Для запрессовываемой детали:

твердость запрессовываемого крепежа должна превышать значение этого показателя тонкого металлического листа;

чем более жесткие допуски применяются к размерным характеристикам таких элементов подлежащих к запрессовке деталей, как цилиндрическая насечка, расположенная по окружности канавка, юбка гайки, тем более лучшими рабочими качествами будет обладать соединения, сформированные таким крепежом. Конкретные численные значения допусков определяются функционалом и размерными параметрами изделий.

Для процесса монтажа:

наличие пресса, характеризующегося любой степенью конструктивной сложности и способного продуцировать параллельно сжимающее силовое воздействие. Для фиксации запрессовочных крепежных деталей, как правило, достаточно использование плоского стандартного, имеющего плоскую конфигурацию, пуансона;

для вдавливания запрессовываемых компонентов крепежа в находящееся в металлической пластине гнездо, внешняя сила прикладывается плавно. При резких импульсных воздействиях сформированное соединение не будет отличаться прочностью. Причина заключается в неравномерном заполнении металлом листовой заготовки рифленой насечки и канавки в теле крепежа;

сжимающее усилие пресса должно быть регулируемым. Это позволит фиксировать с помощью такого оборудования крепежные детали различного типа, изготовленные из металлов, как твердых, так и мягких, и с самыми разными размерами.

Заключение

У запрессовочных соединений имеется одна особенность. Заключается она в том, что еще до начала воздействия рабочих нагрузок они находятся в преднапряженном состоянии от сил натяга, фиксируемых на посадочной плоскости. При этом в охватывающем элементе конструкции наблюдается возникновение трехосных напряжений растягивающего характера, отрицательно сказывающихся на надежности скрепления. В ходе эксплуатации рабочее напряжение суммируется с предварительным. И, как результат, – это соединение может выйти из строя. Произойдет данное явление, если суммарное напряжение превысит значение граничной текучести материала.

Пробивка отверстий в металле

Пробой отверстий и перфорация материала в виде листа или труб — это довольно востребованная операция. На сегодня существует несколько вариантов ее выполнения, которые отличаются друг от друга применяемым оборудованием, от которых зависит качество и параметры точности.

Перфорация металла Пробивка отверстий в металле

При изготовлении большого количества изделий, в том числе и декоративных металлических деталей. Довольно часто встречается потребность в таких операциях, как получение множества однотипных отверстий. Чаще всего их используют для крепления конструктивных элементов, но в ряде случаев их можно рассматривать как украшение.

Технолог, выбирая метод обработки детали, руководствуется требованиями нормативно — технической и конструкторской документации.

Так, при обработке листа металла толщиной от 0,5 до 4 мм оптимальным вариантом будет использование пробивки на специализированном оборудовании.

Пробивка отверстий и перфорация в чем разница

Кстати, довольно часто, пробивку листового металла именуют перфорацией. На самом деле этот процесс (пробивка отверстий) не более чем разновидность перфорации, которая включает в себя множество других способов.

Например, пробивка отверстий в профильном металле, например, трубе выполняют с помощью сверления или фрезерования. Кроме этого, для решения этой задачи применяют технический лазер, который позволяет получать отверстия в десятые доли миллиметра.

Виды оборудования

Оборудование, которое используют для получения отверстий можно разделить на «условно ручные», то есть те, которые нуждаются в постоянном присутствии оператора — станочника, и на автоматизированные, которые работают при минимальном участии человека. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют различного вила пробойники, штампы и некоторые другие.

Ручной пресс Координатно-просечные прессы

К первой группе относят оборудование, работающее от механического, гидравлического или другого вида привода. Вторые — это полностью автоматизированные станки, работающие под управлением ЧПУ, к примеру, координатно-просечные прессы или дыропробивной станок.

Ручной процесс

К ручным способам получения отверстий в металле можно отнести — сверление, пробивку. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют сверла и соответствующее оборудование — сверлильные станки или ручные дрели. Для ручной пробивки инструмента применяют бородок и ударный инструмент (молоток, кувалда). Такой пробойник можно устанавливать на ручные прессы.

Ручной процесс пробивки

Сверление отверстий производят на сверлильных, фрезерных или токарных станках. В качестве рабочего инструмента применяют сверла. Для окончательного формования отверстия используют зенкера, цековки, развертки. С их помощью устраняют овалы, формируют фаски, повышают точность отверстия и чистоту поверхности.

Для пробивания отверстий в металле используют разные прессы — пневматические, гидравлические и пр. Усилия, развиваемые для эффективной работы штампа, состоящего из двух деталей (пуансона и матрицы), составляют от нескольких килограмм, до сотен, а то и тысяч тонн.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Нередко в производстве для получения отверстий применяют комбинированные пресс — ножницы.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Это устройство состоит из нескольких механизмов, которые позволяют обрабатывать металлический профиль, к примеру, уголок, резать полосы металла, осуществлять вырубку в форме прямо- или треугольников и, само собой, на этих ножницах устанавливают инструмент для пробивки отверстий в металле. Как правило, он состоит из пуансона и матрицы. Пуансон имеет диаметр пробиваемого отверстия. Матрица имеет в своем теле отверстие, соответствующее размеру пуансона. Через нее происходит удаление отходов вырубки.

Следует отметить, что вышеперечисленные способы получения отверстий не отличаются высокой производительности, особенно, в условиях крупносерийного или массового производства. Появление автоматизированного оборудования позволяет устранить эту проблему.

Пробивание отверстий на прессах

Использование оборудования, работающего под управлением системы ЧПУ привело к снижению трудоемкости производственных процессов, соответственно это положительно отражается на стоимости готового изделия.
Дело в том, что управляющая программа, которая вносится перед началом работы, содержит в себе точные данные относительно расположения отверстий на листе.

Пробивание отверстий на прессах

Например, револьверный пробивной станок оснащают барабаном, на котором установлены пуансоны (инструмент для пробивки отверстий в металле) обладающие разными размерами и формами. При работе, программа автоматически выбирает необходимый инструмент. Такое инженерное решение позволяет менять инструмент не, останавливая работу станка, и повышать скорость получения готового изделия. На оборудовании этого типа, возможно, получение до 1 500 отверстий в минуту.
Получение готового изделия состоит из нескольких операций. Первая заключается в укладке листа металла на рабочий стол. Для закрепления ее на нем применяют зажимы разного типа.
После того как установлен и закреплен оператор запускает управляющую программу. После этого начинается перемещение заготовки. По координатам, заданным в программе, в необходимой точке, происходит опускание прижимного устройства, фиксирующего лист в нужном месте. После прижима происходит удар, наносимый пробойником (пуансоном).

На инструментальном барабане может быть установлен поворотный инструмент, который существенно расширяет возможности станка и позволяет выполнять резку контуров сложных форм.
Пресс для пробивки отверстий в металле позволяют выполнять, кроме пробоя, следующие операции:

пулевка — выдавливание, получение кромок разной направленности;
формовка;
неокончательная пробивка.

Координатная пробивка металла

Такой способ получения отверстий подразумевает то, что отверстия будут получены в определенном последовательности. Эта операция может быть использована при изготовлении как простых деталей, так и довольно сложных металлоконструкций. Такая обработка листового металла требует от оборудования и управляющей программы высокой точности, так как ошибки в настройке и программном коде могут привести к получению некондиционной продукции.

Координатная пробивка металла

Пробивка металла, как технологическая операция существует довольно давно, но в последние годы, благодаря появлению систем с числовым программным обеспечение, она существенно видоизменилась. Так, современное оборудование позволяет выполнять операции по пробою отверстий с точность их размещения до 0,05 мм. Координатно пробивное оборудование позволяет обрабатывать стали разных марок толщиной от 0,5 до 8 — 10 мм.
Координатная пробивка металлического листа используется при производстве деталей корпусов, крепежных комплектов и пр. Для получения набора отверстий применяют серию ударов пуансона по листу. Порядок пробоя заносится в управляющую компьютерную программу. Кстати, использование компьютерных программ и соответствующего инструмента для пробивки отверстий в металле гарантирует качество готовых изделий.

Применение координатно — пробойных прессов для пробивки отверстий в металле обеспечивает многократное повышение скорости производства и поэтому его применяют для крупносерийного и массового производства деталей из металлического листа.

Недостатки технологии

Надо помнить о том, что качество получаемой продукции напрямую зависит от нескольких факторов, среди них которых — качество инструмента, настройки оборудования, добротности программного обеспечения, применяемого для создания управляющей программы.

Координатная пробивка и ее недостатки

Но надо отметить, что в принципе, вне зависимости от способа получения группы отверстий, дефекты при ручной пробивке и автоматизированной одинаковы.

Смещение отверстий

Чаще всего при изготовлении группы отверстий можно встретить такой дефект, как смещение отверстий относительно друг друга или сторон листа. Этот дефект, может проявиться из-за ошибок в программе, неправильных настроек станка и пр.

Заусенцы

Этот дефект появляется вследствие того, что неправильно подобраны размеры пуансона и матрицы. Кроме того, заусенцы появляются в результате некачественной заточки инструмента.

Пуансоны и матрицы

Борозды

Нередки случаи появления бород на поверхности отверстия вдоль его оси. Они вызваны наличием дефектов поверхности пуансона.

Борозды при пробивке металла

Трещины

Образование трещин на кромках пробиваемых отверстий вызвано тем, что их диаметр близок по размеру к толщине листа.

Расчет необходимого усилия пробивки

Процесс вырубки металла характеризуется тем, что в ходе этого процесса появляется довольно сложная схема нагрузки, которая концентрируется в районе места взаимодействия пуансона, прорубаемого материала и матрицы.

Пуансон изготавливают таким образом, что он входит в материал не всем своим торцем, а только внешней кольцевой частью. Ответное воздействие возникает со стороны матрицы. Причем давление, возникающее в зоне взаимодействия этих трех компонентов, распределяется неравномерно.

Другими словами, в процессе вырубки возникает пара сил, которые формируют круговой изгибающий момент. Под его воздействием лист изгибается. В результате этого изгиба зарождается давление, которое оказывает воздействие на пуансон, и на кромку матрицы. Кроме этого, необходимо учитывать и то, что под действием сил трения появляются касательные усилия.
Как видно из выше сказанного, при пробивке возникает неоднородное силовое поле. Поэтому, при проведении расчетов применяют условную величину — сопротивление срезу.
В результате, проведенных исследований, сопротивление зависит не столько от свойств металла, но и от уровня наклепа, толщины вырубки, зазоров в паре пуансон/матрица и скорости процесса вырубки.

Резка отверстий в металле

Резка отверстий в металле бывает востребована как в быту, так и в производстве. И если в первом случае параметром точности можно если и не пренебречь, но оставить его в широких рамках, то для промышленных деталей здесь предъявляются самые строгие требования.

Соответственно, для разных задач существуют и различные способы достижения результата. В быту можно воспользоваться болгаркой, для относительно небольших отверстий применяют сверление, а если требуется высокая точность – используют лазер. Также для этих целей служат плазменные резаки. Подробнее о каждом способе расскажем далее.

Лазерная резка отверстий в металле

В данном разделе мы не собираемся рассказывать о достоинствах резки лазером, к примеру, таких, как минимум отходов материала или высокая скорость работы. Дадим только важные сведения, касающиеся резки отверстий и окон в металле.

Работа выполняется точно по проекту.

В отличие от сверла, луч лазера при резке не может повести, он направляется только в указанную сторону, по прямой. По сравнению с плазменной дугой, луч не мечется из стороны в сторону. Процессом управляет робот (ЧПУ – числовое программное управление), который не может отвлечься или расслабиться, совершив ошибку, как человек.

Благодаря ЧПУ детали полностью соответствуют проекту, размер отверстий будет одинаковым. При правильно написанной программе все изготовленные детали соответствуют первоначальному проекту.

Очертания практически любой сложности.

Рассмотрим пример. В настоящее время наиболее быстрым и дешевым способом является координатная пробивка, позволяющая делать окна, имеющие обычные очертания. Края могут быть не совсем ровными, части изделия иногда повреждены, но стоимость такого производства значительно ниже лазерной резки. Однако речь ведь идет об окнах со стандартными очертаниями.

Координатный станок имеет пробивной элемент, чья форма определена заранее. Как формочки для игры в песочнице. При наличии квадратной формы невозможно сделать круглый куличик. Нужно сначала заказать круглую формочку. В принципе, это возможно. Однако что делать, если необходим кулич в виде логотипа фирмы. Можно заказать форму для изготовления логотипа, правда, производство уже не будет ни дешевым, ни быстрым.

Лазерный же станок в состоянии выкроить фигуру как стандартной, так и самой сложной конфигурации. Оператор задает программу, в ходе выполнения которой луч двигается в нужном направлении. При этом не имеет значения замысловатость вычерчиваемой формы.

Минимальный диаметр отверстий более 1 мм.

Еще одним важным моментом является точность выполнения резки. При работе плазменным аппаратом, делающим резку также по координатам, происходит скругление углов. Проблема заключается в толщине сечения плазменной дуги, которая больше, чем луч лазера. Плазменной дугой можно выполнять резку сложных очертаний, но по факту они могут не совсем соответствовать запланированным.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

То же самое относится и к минимальному размеру отверстий. Диаметр круга, вырезанного лазерным лучом, равен толщине материала и не может быть менее 1 мм. Диаметр отверстия, вырезанного плазменной дугой, равняется толщине материала, умноженной на 1,5, но не менее 4 мм.

Края отверстия высокого качества.

Лазерная резка отверстий в металле делает края материала, наиболее близкие к идеальным. При плазменной резке края получаются недостаточно вертикальными, а при пробивке они слегка загибаются.

Несмотря на приближенность к идеальным, края металла все же не совсем соответствуют ему. При лазерной резке сравнительно толстых металлических листов, отверстия также имеют небольшую конусность, то есть входной диаметр немного меньше выходного. Но только на толстых. Лазерной резке же в основном подвергаются листы материала толщиной 1, 2, 4 мм, а на них конусность различить достаточно сложно.

Какой металл подходит для резки отверстий.

Вид металла влияет на максимально возможную толщину листа, в которой можно произвести резку отверстия:

При производстве дверей, панелей или корпусов иногда требуется сделать перфорацию металла. Перфорация – это разбросанные на плоскости отверстия, иногда выполненные в виде рисунка, которые необходимы для вентиляции. В состоянии ли лазерный станок сделать ее?

В принципе, да! Но это экономически не очень целесообразно. Причина кроется в том, что дешевле и проще сделать дырки пробивным станком, ведь ему будет достаточно одного удара. Луч лазера же должен выполнять резку каждого отверстия. Близкое их расположение, длинный рез может привести к перегреву материала и заготовку поведет. В большинстве случаев лазерная резка не приводит к перегреву и ведению металла, но при выполнении перфорации это может произойти. Кроме того, резка лазером излишне дорога.

Рекомендуем статьи по металлообработке

При необходимости снабдить изделие перфорацией можно поступить следующим образом: взять уже готовый перфолист и вырезать из него кусок нужного размера. На основной детали вырезается кусок такого же размера. Затем перфолист нужно вставить в данное окно. Закрепление проходит контактной сваркой.

Возможна ли точная резка отверстий в металле плазмой

Плазмой можно делать длинные резы, это подтверждается профессионалами и не является новинкой. Сложности появляются при изготовлении отверстий методом плазменной резки в проводящих электричество металлах для соединения частей болтами. При этом качество вызывает большие вопросы. Рассмотрим рекомендации, способные улучшить качество работы и облегчить ее.

В процессе резки очень важно выдерживать определенное расстояние между поверхностью металла и резаком. Оно влияет на качество изделия и на срок службы расходных материалов.

Необходимо тщательно подбирать высоту плазмы. При резке расстояние между резаком и обрабатываемым материалом необходимо делать чуть большим. Общий совет: высота пробивки при использовании плазмы должна быть выше рекомендуемой на 50–100 %. Рассмотрим пример: рекомендуемая высота для проведения резки – 2–2,5 мм, профессионал при этом будет работать на расстоянии 4-5 мм. Необходимо помнить, что излишне малое расстояние приводит к ускоренному износу аппаратуры.

Точно локализованное место первоначальной пробивки поможет предотвратить колебания дуги и растяжений, а также иные проблемы. Во-первых, произойдет стабилизация дуги еще до достижения ею края отверстия. Как энергия, так и сила давления должны увеличиваться постепенно. Во-вторых, колебания плазменной дуги, возникающие из-за наличия на металле окалины, можно практически полностью убрать, определив место для пробивки непосредственно около центра. Для комбинированных методов резки прямых линий применяются те же правила.

Контроль высоты и напряжения дуги.

Невысокая скорость резки, присущая автоматическим системам, влияет на изменения в высоте дуги в процессе изготовления отверстий диаметром меньше 25 мм. Для предотвращения этого перед началом резки происходит отключение контролера напряжения плазменной дуги.

Скорость перемещения резака для изготовления высококачественных отверстий должна быть достаточно медленной. Она не может превышать 60 % скорости резки внешнего контура изделия. Такое замедление не дает образоваться конусовидным отверстиям. Однако появления окалины не избежать.

Плазменная резка отверстий имеет свои особенности, более всего это касается их изготовления в трубах. И главной особенностью является высокая точность работ. Большинство видов плазменного оборудования не могут после прекращения резки сберегать дугу, даже незначительное время. И она гаснет непосредственно в рамках контура изготавливаемого отверстия.

Получение отверстий в металле сверлением

Просверлить отверстия высокого качества в металле поможет правильный выбор оборудования и грамотно проведенная подготовительная работа. Помимо этого, большое значение для эффективности резки имеет надежность аппаратуры и используемых сверл.

Ниже представлены основные виды отверстий, а также методы их получения:

Если резка происходит на станке, то профессионалы советуют перед окончанием работы переходить на подачу вручную. При разрезании тонкостенных изделий применяют перьевые сверла, так как обычные спиральные могут повреждать их края.

Если же система контролируемой подачи сверла отсутствует, то применяют регулируемый или втулочный упор. Помимо этого, можно использовать глубиномер или простую линейку. Однако это неудобно и сильно замедляет работу, поскольку требуется удалить сверло из отверстия, вычистить стружку, а затем измерить глубину.

Изготовление отверстий на цилиндрических поверхностях металла также относится к сложным видам резки. Перед началом подобной работы необходимо положить подкладку из древесины или пробки.

Можно ли вырезать отверстие в металле болгаркой

Описанные выше методы относились к промышленным способам резки металла. Для использования на производственных предприятиях болгарка не подходит. Данный инструмент более всего применим в условиях мелкого производства, дома, когда необходим мелкий ремонт или строительство. Точность, с которой выполняется резка, невелика. Однако она и не требуется.

Рассмотрим пример. Для этого используем швеллер 12 и лист металла в 2 мм.

Для начала наносим керны и отмечаем две окружности с помощью штангенциркуля, но не измерительного, а специального, или обычного циркуля по металлу, поскольку простым по металлической поверхности чертить нежелательно. Впрочем, при неимении иного можно и им провести разметку – не сотрется. Основная задача заключается в резке круглой заготовки из листа металла, в основании же швеллера толщиной 0,5 см необходимо сделать круглое отверстие.

Процессу резки предшествуют подготовительные мероприятия: подбор и установка на болгарку стертого диска наименьшего диаметра.

Проводим разметку листа металла и швеллера. После чего производим еле заметный неглубокий запил установленным диском. Болгарку необходимо вести равномерно, не меняя скорости, и постоянно поворачивать ее по окружности.

Следом полностью отрезаем кусок металла с обозначенной окружностью. После чего несколькими надрезами осуществляем полный прорез от внешней границы куска и до окружности. В швеллере делаем все в обратном порядке. Производим резку окна в центре круга, после чего идем полными запилами к окружности. Таким образом получаются сегменты. При работе с толстым металлом запилов для сегментов нужно делать побольше для более удобного их удаления.

Таким образом и происходит резка двух окружностей: из листов металла толщиной 2 мм и 0,5 см.

Однако существует и иной способ резки. При его использовании нет необходимости нарезки небольших сегментов.

На листе металла толщиной 0,5 см намечается окружность с помощью штангенциркуля. Затем, как и в предыдущем случае, делаем небольшой рез маленьким диском. После чего болгаркой по уже намеченному кругу продолжаем делать неглубокие резы, проходя круг за кругом. Скорость резки должна быть стабильной, а инструмент надо поворачивать в сторону окружности. Резка происходит до окончательного отделения круга.

Мы рассказали о способах работы болгаркой при резке круглых отверстий. Рассмотрим теперь отклонения от заранее заданных размеров, которые возможны при резке этим инструментом.

В процессе вырезания круга отклонения будут минимальными, в пределах 2 мм. Если же выполнять рез иначе, то запил будет забирать много материала. Если необходимо сохранить точные размеры окна, то при первоначальной разметке требуется увеличение диаметра на 0,6–0,8 см.

Если выполняется резка толстого металла для размещения потом в нем, например, трубы или втулки, то диаметр при разметке должен быть увеличен на 0,4–0,6 см.

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.

Пробивка металла – один из видов металлообработки, используемый для получения в заготовке отверстий заданной формы. В зависимости от решаемых задач в этих целях используются разные виды оборудования и инструмента: от ручных до полностью автоматизированных станков с ЧПУ.

В отличие от сверления, пробивка позволяет создавать множество точных отверстий в листовом металле за один проход, что экономит ресурсы компании. Из нашего материала вы узнаете, какое оборудование используется для выполнения данных операций и как выглядит сам процесс металлообработки.

Суть процесса пробивки отверстий в металле

Раскрой металла как технологическая операция представляет собой создание отверстий сквозного типа или пробивание листовых заготовок. Пробивка позволяет получить не только круглые отверстия, как при сверлении, но и с различными геометрическими формами (квадратные, овальные, ромбические, звездообразные или иной сложной конфигурации) и размеров.

Для выполнения такого вида отверстий используют металлообрабатывающее оборудование, оснащенное прессом для пробивки отверстий в листе металла толщиной от 0,5 до 4 мм. Но при обработке труб либо листового материала с большей толщиной стенок необходимо применять оборудование с более мощными техническими характеристиками.

Пробивку отверстий можно выполнить двумя способами – с полным и неполным диаметром. Само понятие «полный диаметр» означает, что отверстие сделано в окончательный размер согласно чертежу. В случае выполнения неполного диаметра, при пробивке металла размеры выполняют с припуском для последующей доводки их до требуемой величины с помощью механической обработки.

Станки, оборудованные прессовыми ножницами для пробивки отверстий в металле, наиболее часто можно увидеть в цехах различных машиностроительных предприятий. Перед началом операции деталь или лист устанавливают на матрицу, затем пуансон врезается в заготовку и происходит выдавливание отверстия. Пуансон опускается не до конца противоположной стенки материала, а приблизительно до половины его толщины, и под влиянием деформирующих сил происходит окончательный отрыв вырубаемого металла. Для пробивки отверстий в листе металла с помощью пресс-ножниц в некоторых случаях наносится предварительная разметка керном, но в большинстве случаев в этом нет особой надобности.

В состав такого оборудования входят специальные пуансоны и матрицы для пробивки отверстий в металле: по форме первые дублируют создаваемые отверстия, а вторые выполняют функцию «подложки» для размещения на них заготовок. Рабочий инструмент изготавливается только из твердых металлических сплавов или закаленных сталей.

Подобные процессы принципиально отличаются только своими специфичными моментами, которые и характеризуют разновидности пробивки:

Зиговка. Представляет собой пробивку отверстий в листовом металле с образованием особых рисунков рельефной формы (зигов) и продольных сплошных выступов на поверхности заготовки. Такой метод широко используют как на крупных производствах, так и на предприятиях со средними объемами выработки продукции.
Ребра жесткости – технология пробивки листового металла посредством роликов или штампов.
Высечка – холодный процесс обработки с пробиванием листа под давлением.
Вырубка – операция, схожая с предыдущей, но выполняется на сверлильном или фрезерном оборудовании.
Формовка – технология включает в себя использование сил трения с большим осевым усилием, в результате чего отверстие принимает определенную форму и размеры.
Пуклевание – операция листовой штамповки, при которой края ранее пробитых отверстий выступают над плоскостью заготовки. С помощью такой технологии обработки материал приобретает противоскользящие качества.

Если сравнивать со сверлением, то, безусловно, преимущество будет на стороне пробивки. Главным плюсом является то, что технологическое время пробивки отверстия очень маленькое, и это уже говорит об ее эффективности. Помимо этого, при изготовлении отверстий отсутствует перегревание металла, чего нельзя сказать о сверлении, фрезеровании и некоторых других операциях, предназначенных для получения отверстий. Это говорит о том, что отпуск металла в месте обработки исключается, не возникает окисления и изменения кристаллической структуры.

В момент пробивки металла появляется наклеп, который уплотняет поверхностную структуру материала и значительно увеличивает его твердость, в результате чего могут возникнуть радиальные микротрещины, приводящие к развитию коррозии. Еще одним минусом может стать необходимость дополнительной механической обработки пробитых отверстий по зачистке металла от заусенцев, появляющихся при давлении и приводящих к отрыву кромок. Помимо всего, если расчетный диаметр отверстия меньше толщины листа, то операцию пробивки необходимо заменять сверлением.

Виды оборудования для пробивки отверстий в листовом металле

Станки, предназначенные для получения отверстий, можно условно разделить на ручные (с постоянным присутствием оператора) и автоматизированные (с минимальным участием работника). Рабочими инструментами для пробивки металла являются различные штампы и пробойники.

В первую группу входит оборудование, оснащенное механическим, гидравлическим или другим аналогичным приводом. Во вторую – оборудование с полной автоматизацией и применением числового программного управления, например, дыропробивные станки или координатно-просечные прессы.

Самыми распространенными способами создания отверстий в металлических заготовках являются сверление и пробивка. Первый способ выполняют на сверлильных станках или с помощью ручной дрели, а в качестве рабочих инструментов используют сверла. Ручную пробивку осуществляют с помощью бородки и молотка (или кувалды). Но пробойник такого типа можно установить и на ручном прессе.

Операцию по сверлению отверстий можно выполнить на сверлильном, фрезерном или токарном станочном оборудовании. В качестве рабочих инструментов выступают сверла. Для окончательной доработки отверстий при устранении овальности, формировании фасок, повышения точности и параметров шероховатости поверхностей применяют развертки, цековки и зенкера.

Для вырубки отверстий используют различное прессовое оборудование, преимущественно то, что оснащено пневматическими или гидравлическими приводами. Необходимые параметры мощности штампа для пробивки отверстий в листовом металле, который состоит из пуансона и матрицы, могут находиться в пределах от нескольких килограммов до сотен, а порой и тысяч тонн.

В промышленном производстве для получения отверстий часто применяются комбинированные пресс-ножницы.

В устройство такого типа входят несколько механизмов, позволяющих производить обработку металлического профиля, например, уголка, нарезку металла на полосы, вырубку прямоугольных или треугольных отверстий и, кроме того, на таких ножницах можно установить штамп для пробивки отверстий в металле, состоящий, как правило, из матрицы и пуансона.

В корпусе матрицы имеется отверстие, отличающееся от размеров пуансона на несколько сотых миллиметра для обеспечения между ними минимального зазора, через которое производится удаление слоя вырубленного металла. Диаметральный размер пуансона равен диаметру проектного отверстия.

Стоит обратить внимание, что для крупносерийного и массового производства вышеперечисленные способы получения отверстий не всегда применимы по причине невысокой производительности. Но такую проблему можно избежать при использовании полностью автоматического оборудования.

Технология координатной пробивки металла

Координатную пробивку и вырубку металла применяют в тех случаях, когда необходимо создать детали с перфорацией, имеющие толщину стенок около 6 мм. Данную технологию нельзя применять для обработки хрупких металлов и сплавов.

При необходимости изготовления большого количества однотипных отверстий на листовом металле на определенном расстоянии друг от друга обычно используют специальное оборудование – координатно-пробивные станки. В современной промышленной индустрии такая методика обработки стального листового материала выделяется отличными параметрами точности и отменным качеством.

При помощи координатно-пробивного пресса в листе металла можно создать отверстия требуемых размеров и формы в любой конкретной точке. Для выполнения операции листовую заготовку необходимо разместить и прочно закрепить на рабочем столе прессового оборудования с помощью зажимов. С помощью механизмов станка захваты перемещаются одновременно с закрепленной листовой заготовкой по определенной траектории согласно программе обработки детали, введенной в компьютер оборудования.

В ту же секунду пуансон штампа (элемент, производящий удар по обрабатываемой заготовке и пробивающий в ней отверстие), а вместе с ним и база с отверстием резко опускаются в направлении поверхности детали, происходит пробитие металла.

Усовершенствование и модернизация оборудования в течение последних десятилетий позволило добиться большой скорости и очень точного выполнения операций по пробиванию отверстий и контроля над работой оборудования с помощью применения компьютерных программных технологий. Такой прогрессивный технологический скачок позволил многократно повысить точность обработки и свести к нулю негативное воздействие человеческого фактора.

При пробивке металла можно использовать любую геометрическую конфигурацию сечения инструмента, что способствует созданию на поверхности листа отверстий любой формы и размеров.

Сфера применения координатной пробивки листового металла

В машиностроительной отрасли широко используют координатную пробивку металла. Данная технология пользуется повышенным спросом и в сфере ремонтно-строительных работ. Например, перфорированные листы, изготовленные по такой технологии, находят широкое применение при монтаже различных конструкций, в том числе элементов декораций.

Перфорационные изделия, полученные при помощи пробивки металла, позволяют очень точно воплощать всевозможные конструкторские замыслы, выполнять особо сложные задачи, для которых работа с точным соблюдением проектно-технической документации является самым важным моментом.

Описываемая технология пробивки металла находит широкое применение в производстве следующих конструктивных элементов:

ограждений;
деталей специализированных машин, станочного оборудования;
строительных опор, сборочных элементов;
разного типа витрин;
различных производственных стеллажей;
рекламных щитовых конструкций и многих других изделий.

Штампы для пробивки отверстий в листовом металле изготавливаются индивидуально, это позволяет конструкторам выполнять проектирование самых нестандартных технологических проемов, производить отверстия и воплощать перфорацию на листовой материал с индивидуальными параметрами.

Процесс пробивки отверстий в листовом материале является высокоскоростным. Технология с применением координатной пробивки и вырубки металла позволяет перемещать лист или деталь в координатно-пробивном прессе с большой точностью и скоростью, благодаря чему можно выполнить пробивку на большом количестве деталей за малое время. С помощью высокоэффективного пресса можно получить готовую деталь с ровными краями отверстий, которые не требуют дополнительных работ по зачистке или обработке поверхностей.

Применение такой технологии позволяет заводам-производителям обрабатывать заготовки и конструкционные элементы на достаточно высоком технологическом уровне, запускать серийное производство изготовления деталей или перфорированного листового материала, и, кроме того, изготовление продукции по индивидуальным заказам.

Технические характеристики технологии:

Отличные показатели энергоэффективности.
Высокий КПД и точность исполнения.
Экономичность.

4 вида производственного брака при пробивке листового металла

Нельзя забывать, что на качество готовой продукции могут влиять несколько факторов, таких как техническое состояние инструмента, точность наладки оборудования для пробивки отверстий в металле, исправности программного обеспечения, используемого для написания программы обработки.

Необходимо акцентировать внимание на то, что характер возникновения дефектов, как при ручной пробивке, так и при использовании автоматизированного оборудования, в принципе, одинаков:

При выполнении большого количества отверстий довольно часто появляется смещение их межцентрового расстояния или относительно сторон листовой заготовки. Чаще всего причиной такого дефекта могут быть ошибки при написании программы, неправильные настройки оборудования, неточное базирование заготовки и т. д.

Подобный дефект может возникнуть по причине увеличенного зазора диаметров матрицы и пуансона из-за их износа. Помимо того, заусенцы могут появиться при некачественной заточке режущего инструмента.

Нередко наблюдаются случаи возникновения борозд вдоль оси отверстия. Это может быть вызвано нарушением целостности поверхности пуансона.

Нередко появляются трещины на поверхностях кромок отверстий после пробивки. Это преимущественно происходит при близких значениях толщины листовой заготовки и диаметров отверстий.

Правильный расчет усилия пробивки отверстий в металле

Пробивка металла характеризуется тем, что при изготовлении отверстий возникает достаточно сложная схема нагрузок с увеличенной концентрацией в области контакта пуансона и матрицы.

Движение пуансона при вхождении в материал происходит не всей торцевой поверхностью, а только наружной кольцевой. Со стороны матрицы проявляется ответное воздействие. Кроме того, давление, появляющееся в области взаимодействия таких трех компонентов, может распределяться неравномерно.

Иначе говоря, при вырубке возникают две силы, благодаря которым формируется круговой изгибающий момент с воздействием, направленным на изгиб листовой заготовки. Такая изгибающая сила является причиной возникновения давления, оказывающего воздействие на кромки матрицы и пуансона. Надо учитывать и то, что во время действия сил трения возникают касательные усилия. Из сказанного выше можно сделать вывод, что во время пробивки металла возникает силовое поле неоднородного характера. Поэтому для выполнения расчетов используют такую условно-техническую величину, как сопротивление срезу.

По результатам ранее проведенных исследований выяснено, что на сопротивление влияют не только свойства металла, но и следующие показатели: уровень наклепа, толщина вырубаемого материала, зазоры между матрицей и пуансоном, а также скорость процесса пробивки.

Читайте также: