Штамповка из пружинной стали обеспечивает прочность, гибкость и хорошую усталостную прочность, поэтому она используется в таких изделиях, как автомобильные зажимы и промышленный крепеж. Однако работать с ней не всегда просто. Чтобы добиться стабильного качества, вы должны понимать каждый этап процесса и знать, как устранить проблемы без потери времени и материала.
Область штамповки из пружинной стали быстро меняется. В этом руководстве описаны основные процессы, общие проблемы и новые идеи, влияющие на современные пружинные детали. Дальнейшее чтение даст вам более четкое представление о том, как все сочетается друг с другом.
Что такое штамповка из пружинной стали?
Штамповка рессорной стали - это процесс, в котором используется пресс и подобранный набор штампов для резки и придания формы тонким листам или полосам рессорной стали. Штамп применяет контролируемое давление и движение для формирования материала. Этот процесс может выполнять несколько операций, включая заготовку, прошивку, гибку, чеканку, тиснение и вытяжку. Для обеспечения скорости и стабильного качества производители часто подают материал из рулонов.
Инженеры выбирают марки пружинной стали в зависимости от требований к прочности и пружинному отводу. Обычно выбирают высокоуглеродистые стали, такие как 1075 или 1095, и нержавеющие пружинные стали, такие как 301. Некоторые детали требуют термообработки и отпуска после формовки, в то время как другие используют предварительно закаленный материал для сокращения производственных операций.
Основной процесс происходит в четкой последовательности. Выберите нужную марку и толщину. Заготовьте контур детали. Сформируйте и отчеканьте все необходимые элементы. Удалите заусенцы и снимите напряжение. Нанесите финишное покрытие, например, пассивирование или гальваническое покрытие. Наконец, проверьте детали на соответствие техническим требованиям.
Свойства и типы пружинной стали
Пружинные стали должны гнуться, не ломаясь, и каждый раз возвращать форму. Ниже мы разберем характеристики, которые делают это возможным, и выделим наиболее используемые в штамповке марки.
Основные характеристики пружинной стали
- Пружинная сталь обладает высоким пределом текучести, поэтому после нагрузки она возвращается к своей первоначальной форме.
- Он обладает длительным усталостным ресурсом, позволяя деталям выдерживать множество циклов без образования трещин.
- После формовки материал пружинит, поэтому оснастка должна обеспечивать упругий возврат.
- Термическая обработка увеличивает прочность и задает температуру. Предварительно закаленная лента может пропустить этот этап.
- Формуемость изменяется в зависимости от содержания углерода и температуры. Более мягкие закалки легче гнутся с меньшим риском растрескивания.
Распространенные марки и сплавы, используемые в штамповке
- SAE 1074 / 1075 (высокоуглеродистая): Хорошее сочетание прочности и пластичности. Часто используется для изготовления зажимов, хомутов и плоских пружин.
- SAE 1095 (высокоуглеродистая): Очень высокая прочность и твердость с отличной защелкой. Может треснуть, если радиус изгиба слишком мал.
- SAE 1050-1065 (высокоуглеродистая): Умеренный диапазон углерода позволяет легче формовать сталь, чем 1095, сохраняя при этом хорошие пружинящие свойства.
- Нержавеющая сталь 301 (от 1/4 жесткости до полной жесткости): Устойчив к коррозии и упрочняется в процессе формовки. Подходит для зажимов, контактов и защелок.
- Нержавеющая сталь 17-7PH: Закалка осаждением с высокой прочностью после старения. Сохраняет прочность при высоких температурах; распространен в аэрокосмической промышленности и прецизионных деталях.
- 410 / 420 Нержавеющая (мартенситная): Твердость и магнитные свойства с лучшей износостойкостью, чем у 301. Более низкая коррозионная стойкость по сравнению с аустенитными сортами.
Процесс штамповки из пружинной стали
Штамповка пружинной стали проходит четкий путь от сырого рулона до готовой детали. Ниже мы расскажем о способах подготовки материала, основных этапах процесса и основных типах штамповки, используемых для изготовления пружинных деталей.
Подготовка сырья к штамповке
Процесс начинается с выбора подходящей марки и толщины пружинной стали. Материал обычно поставляется в рулонах или плоских полосах. Он должен соответствовать спецификации по твердости, допустимой толщине и состоянию поверхности.
Затем катушка разворачивается и при необходимости расплющивается. При этом устраняются любые изгибы и выпуклости, которые могут повлиять на точность. Некоторые мастерские очищают или смазывают полосу, чтобы уменьшить износ инструмента и улучшить качество обработки детали.
Пошаговый рабочий процесс штамповки
- Подача материала: Рулон подается в пресс с помощью выпрямителя и подающего устройства. Это обеспечивает стабильное движение и положение.
- Заглушка или прокол: Пресс вырезает детали или отверстия с большим усилием. Здесь важны чистые края без заусенцев.
- Формирование: Металл изгибается или формируется в форму с помощью подобранных комплектов пуансонов и штампов. При проектировании штампа необходимо учитывать пружинящий откат.
- Вторичное формование: Дополнительные сгибы или чеканка могут выполняться в том же ходу пресса или на второй станции.
- Снятие заусенцев и очистка: Острые края удаляются. Детали часто очищаются для контроля или отделки.
- Термическая обработка: Если деталь была сформирована мягкой, ее закаливают и отпускают, чтобы придать ей упругие свойства.
Виды техники штамповки
- Прогрессивная штамповка: Наиболее распространен для изготовления пружинных деталей. Полоса проходит через штамп с множеством станций. Каждая станция добавляет шаг - резка, гибка, формовка - до тех пор, пока не выпадет конечная деталь.
- Сложная штамповка: Выполняет несколько операций на одной станции. Применяется для обработки плоских деталей, расположенных в одной плоскости.
- Трансферная штамповка: Перемещает деталь от одной станции к другой с помощью механических пальцев. Позволяет выполнять сложные формы и глубокую вытяжку.
- Тонкое гашение: Получает очень гладкие, точные края. Идеально подходит для деталей с жесткими допусками или видимыми поверхностями.
Общие проблемы при штамповке пружинной стали
Пружинная сталь прочна и гибка, но штамповка из нее сопряжена с уникальными проблемами. Ниже мы рассмотрим две основные проблемные области: срок службы инструмента и дефекты деталей при штамповке.
Износ и обслуживание инструмента
Пружинная сталь имеет более сложную структуру, чем большинство листовых материалов. Это означает больший износ пуансонов и штампов, а острые кромки быстрее затупляются. Покрытия типа TiN или твердосплавные вставки могут помочь, но инструменты все равно нуждаются в частой проверке.
Если инструменты изнашиваются неравномерно, детали выходят за пределы спецификации. Срезы становятся грубыми, а изгибы теряют точность. Усилие пресса возрастает. Это приводит к нагрузке на пресс и сокращает срок его службы. Мастерские должны часто планировать обслуживание инструментов и следить за их сроком службы по количеству деталей.
Смазка также влияет на износ. Без достаточного количества смазки трение нарастает быстро, что приводит к заеданию или разрыву кромок. Слишком много смазки приводит к образованию пятен или проблемам с очисткой. Правильный баланс имеет значение.
Растрескивание, морщины и дефекты
Трещины образуются, когда металл не может достаточно растянуться или согнуться. Это происходит на острых углах, в местах с малым радиусом или там, где деталь слишком сильно истончается. Инженеры могут смягчить сталь перед формовкой или увеличить радиус изгиба, чтобы исправить ситуацию.
Морщинистость возникает, когда сжатие заставляет металл сгибаться. Это происходит при глубоких вытяжках или широких фланцах. Поддержка в штампе или лучшее давление держателя заготовки помогают предотвратить это явление.
К другим дефектам относятся заусенцы на кромках, следы на поверхности или неполные срезы. Они часто связаны с затупленными инструментами, неправильным зазором штампа или неравномерным усилием пресса.
Типичные применения в различных отраслях промышленности
Штампованные детали из пружинной стали выполняют множество важнейших функций. Их прочность, гибкость и усталостная прочность помогают в условиях высоких нагрузок и циклов. Вот как они используются в различных отраслях промышленности.
Автомобильная промышленность
Автопроизводители используют штампованные детали из пружинной стали для зажимов, прокладок, кронштейныи стопорные кольца. Эти детали удерживают панели, прокладывают проводку или закрепляют элементы отделки. В системах подвески для управления нагрузками используются прокладки и шайбы из пружинной стали.
Штампованные пружинные детали также используются в каркасах сидений, рулевых колонках и дверных механизмах. Их долговечность в условиях вибрации и повторяющихся нагрузок является ключевым фактором. Возможность массового производства этих деталей с жесткими допусками позволяет снизить затраты.
Медицинский
Медицинские приборы нуждаются в небольших, чистых и точных компонентах. Пружинная сталь используется в хирургических зажимах, стоматологических инструментах и направляющих для игл. Детали должны гнуться, не ломаясь, и каждый раз возвращаться в исходную форму.
Здесь распространены такие марки, как нержавеющая сталь 17-7 PH и 301. Они обладают коррозионной стойкостью и могут подвергаться стерилизации. Строгий контроль над качеством обработки поверхности и кромки очень важен для обеспечения безопасности.
Аэрокосмическая промышленность
Аэрокосмическая промышленность требует легких высокопрочных деталей, способных выдерживать экстремальные нагрузки. Пружинная сталь используется в механизмах управления, крепеже, зажимах и системах виброгашения.
Способность воспринимать напряжение без необратимой деформации помогает в системах управления полетом и шасси. Детали должны соответствовать строгим стандартам усталостной прочности и работать при различных температурах.
Промышленные инструменты
В промышленности штампованные детали из пружинной стали используются в ручных инструментах, электроинструментах и машинах. В качестве примера можно привести стопорные кольца, держатели лезвий, фиксаторы и предохранительные защелки.
Эти детали выдерживают многократные удары и сохраняют свою форму. Прочность пружинной стали обеспечивает низкий износ и постоянную производительность даже в тяжелых условиях работы в цеху или в полевых условиях.
Решения и лучшие практики
Штамповка пружинной стали может проходить гладко при правильной настройке и соблюдении правил. В этих разделах приведены простые способы уменьшения дефектов, продления срока службы инструмента и повышения качества продукции.
Корректировка процессов для уменьшения количества дефектов
Используйте правильный зазор в штампе. Пружинная сталь требует большего пространства между пуансоном и матрицей, чем более мягкие металлы. Это позволяет сохранить чистоту реза и уменьшить растрескивание кромок.
Применяйте избыточный изгиб в оснастке, чтобы компенсировать обратную пружину. Протестируйте различные углы при изготовлении прототипов, чтобы найти наилучший результат. Не полагайтесь на универсальные настройки.
При появлении трещин или складок немного замедлите работу пресса. Немного больше времени при формовке помогает металлу течь без повреждений.
Отрегулируйте радиус изгиба. Если на изгибах образуются трещины, увеличьте внутренний радиус. Безопасный радиус изгиба для пружинной стали обычно в 1,5-2 раза больше толщины.
Советы по смазке и транспортировке материалов
Выбирайте смазку, предназначенную для высокопрочной стали. Ищите те, которые содержат присадки для работы в условиях экстремального давления. Они уменьшают трение, нагрев и заедание.
Наносите достаточное количество смазки. Слишком большое количество может привести к проскальзыванию в механизме подачи, а слишком малое - к износу инструмента и задирам на поверхности. Системы распыления или ролики обеспечивают лучший контроль, чем ручное нанесение.
Держите катушки чистыми и сухими. Грязь или ржавчина вызывают неравномерную подачу и могут повредить инструменты. Храните материал в сухом месте, на полу и вдали от влаги.
Используйте подходящие правильные и подающие устройства. Пружинная сталь обладает сильной памятью и может захотеть изогнуться. Звуковая система выравнивания позволяет сохранить ее ровной для равномерной штамповки.
Заключение
Штамповка из пружинной стали - разумный выбор для деталей, которые должны быть гибкими, держать форму и служить долго. Она обеспечивает быстрое производство, стабильное качество и различные конструкции. Этот процесс играет ключевую роль во всех отраслях промышленности, от кронштейнов в автомобилях до зажимов в медицинских инструментах. При правильном выборе материала, оснастки и настроек он обеспечивает прочные и повторяемые результаты в масштабе.
Нужна помощь в изготовлении штампованных деталей из пружинной стали на заказ? Мы работаем с различными марками, типами деталей и объемами. Независимо от того, создаете ли вы прототипы или расширяете производство, давайте обсудим, как мы можем поддержать ваш следующий проект.
Привет, я Кевин Ли
Последние 10 лет я занимался различными формами изготовления листового металла и делился здесь интересными идеями из своего опыта работы в различных мастерских.
Связаться
Кевин Ли
У меня более десяти лет профессионального опыта в производстве листового металла, специализирующегося на лазерной резке, гибке, сварке и методах обработки поверхности. Как технический директор Shengen, я стремлюсь решать сложные производственные задачи и внедрять инновации и качество в каждом проекте.
