2) по отдельным типам операций.

По характеру деформаций холодная штамповка расчленяется на две основные группы: деформации с разделение материала и пластические деформации.

Имеется пять основных видов деформаций холодной штамповки:

1) резка - отделение одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру;

2) гибка – превращение плоской заготовки в изогнутую деталь;

3) вытяжка - превращение плоской заготовки в полую деталь любой формы или дальнейшее изменение ее размеров;

4) формовка - изменение формы детали или заготовки путем местных деформаций различного характера;

5) объемная штамповка - изменение профиля, конфигурации или толщины заготовки путем перераспределения объема и заданного перемещения массы материала.

Штамповка деталей путем выполнения нескольких раздельных операций в большинстве случаев экономически невыгодна, вследствие чего обычно применяют методы комбинированной штамповки, одновременно сочетающие две или несколько из указанных деформаций и отдельных операций. Кроме того, на производстве применяются сборочно-штамповочные операции, основанные на применении деформаций гибки, формовки или объемной штамповки.

Технология листовой штамповки и конфигурация инструмента устанавливается в зависимости от размеров и формы штампуемой детали, точности штамповки, а также от серийности производства.

1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ШТАМПУЕМОГО МАТЕРИАЛА

1.1. Химический состав, роль легирующих элементов

Сплав	Основные компоненты				Примеси (не более)
	Al (не менее)	Cu	Mg	Mn	Fe	Si	Ni	Zn	Ti	Прочие
										Каждая	Сумма
Д16	90,8	3,8- 4,9	1,2- 1,8	0,3- 0,9	0,5	0,5	0,1	0,3	0,1	0,05	0,1

Таблица 1 - Химический состав сплава алюминий Д16 (дюралюминий)

Дуралюминами называют сплавы Al – Cu– Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Механические свойства сплавов этой системы в термоупрочненном состоянии достигают, а иногда и превышают, механические свойства низкоуглеродистых сталей. Эти сплавы высокотехнологичны. Однако у них есть и существенный недостаток - низкое сопротивление коррозии, что приводит к необходимости использовать защитные покрытия. В качестве легирующих добавок могут встречаться марганец, кремний, железо и магний. Причем наиболее сильное влияние на свойства сплава оказывает последний: легирование магнием заметно повышает предел прочности и текучести. Добавка кремния в сплав повышает его способность к искусственному старению. Нагартовка этих сплавов после закалки ускоряет искусственное старение, а также повышает прочность и сопротивление коррозии под напряжением. Конструкционный дюралюминиевый сплав упрочняют термической обработкой. Марганец, хотя и не входит в состав упрочняющих фаз, но его присутствие в сплавах полезно. Он повышает стойкость дуралюмина против коррозии, а присутствуя в виде дисперсных частиц фазы Т (А1₁₂ Mn₂ Cu), повышает температуру рекристаллизации и улучшает механические свойства дуралюмина. В качестве примесей в дуралюмине имеются железо и кремний. Железо, образуя соединение, кристаллизуется в виде грубых пластин, понижает прочность и пластичность дуралюмина. Кроме того, железо образует соединение Al₂ Cu₂ Feнерастворимое в алюминии, связывая медь в этом соединении, железо снижает эффект упрочнения при старении. Поэтому содержание железа не должно превышать 0,5 - 0,7%. Кремний образует фазы Mg₂ Siи W(Al_x Mg₅ Cu₆ Si₄ ), которые растворяются в алюминии, и при последующем старении упрочняют сплав.

1.2. Диаграмма состояния сплава алюминий Д 16 (дюралюминий)

Mg , %

Рисунок 2 - Изотермический разрез системы А1 - Си - Mgпри 600°С

1.3. Режим термической обработки и механические свойства материала

Эффект полной термической обработки состоит из эффекта закалки (разность характеристик закаленного и отожженного сплава) и эффекта старения (разность характеристик состаренного и закаленного сплава). У разных систем алюминиевых сплавов эффекты закалки и старения различны.

Таблица 2 - Режим термической обработки конструкционного сплава типа дуралюмин

Сплав	Температура нагрева под закалку, °С	Старение
		Температура, °С	Время, ч
Д16	495 - 505 (листы)	20	>96
		188-193	11-13

Дуралюмин хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях. Для закалки сплав Д16 нагревают до 495 - 505°С. Нагрев до более высоких температур (превышающих неравновесный солидус), вызывает пережог, т. е. окисление и частичное оплавление металла по границе зерен, что резко снижает прочность и пластичность. При закалке дуралюмина важно обеспечить высокую скорость охлаждения, поэтому охлаждение проводят в холодной воде. Даже незначительный распад твердого раствора в процессе охлаждения с выделением интерметаллидных фаз по границам зерен снижает сопротивление межкристаллитной коррозии. После закалки значительная часть фаз-упрочнителей растворятся, повышая легированность твердого раствора. Дуралюмины после закалки подвергают естественному старению, так как при этом обеспечивается более высокая коррозийная стойкость. Естественное старение наиболее интенсивно протекает первые сутки после закалки и практически заканчивается в течение 4-5 суток. Понижение температуры тормозит старение, а повышение ее, наоборот, увеличивает скорость процесса, но понижает пластичность и сопротивление коррозии. Однако для листов из сплава Д16 нередко применяют искусственное старение при температуре 188 - 193°С.

В серийном производстве для приемки и оценки качества полуфабрикатов по механическим свойствам сплав Д16 подвергают ускоренному старению при 100°С в течение нескольких часов (вместо того, чтобы в течение четырех суток ожидать завершения естественного старения при комнатной температуре). Этот прием вполне приемлем, так как в обоих случаях идет примерно один и тот же процесс зонного старения, при котором сплав имеет близкие прочностные свойства. При этом по границам уже происходит выделение частиц метастабильных фаз, что вызывает снижение коррозийной стойкости.

Алюминий сплава Д16АМ является плакируемым (А) и отожженным (М). Состав плакирующего материала для данного сплава представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Химический состав материала для плакирования сплава Д16А

Химический состав плакирующего материала, %
Легирующие компоненты	Примеси, не более
Al	Fe	Si	Cu	Mn	Zn	Ti	Mg	Прочие примеси		Сумма допустимых примесей
								Каждая в отдельности	Сумма
Не менее 99,30	0,30	0,30	0,02	0,025	0,1	0,15	0,05	0,02	-	0,70

Таблица 4 - Характеристики механических свойств плакированных листов (поперек прокатки)

Сплав	Состояние листов	Толщина листов, мм	σb	σ0,2	δ,%
			МПа (кГ/мм2 )
Д16	Отожженные	0,5 — 1,9	145-225(15,0-23,0)	-	10
		2,0 — 10,0	145-235 (15,0-24,0)	-	10

1.4. Область применения материала

Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой А1₂ О_э , которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, не ядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки. Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий). На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1. Конструктивно - технологический анализ

Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональными лишь при условии создания технологической конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономическое изготовление. Поэтому технологичность холодно штампованных деталей является наиболее важной предпосылкой прогрессивности технологических методов и экономичности производства. Общая экономичность процессов холодной штамповки не только не снижает, но еще больше повышает значение экономии металла.

Основными показателями технологичности холодно штампованных деталей является:

1) наименьший расход материала;

2) наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;

3) отсутствие последующей механической обработки;

4) наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;

5) наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки производства;