Виды обработки нержавеющей стали: штамповка, формовка, вырубка, вытяжка, изгиб нержавейки

Нержавеющие стали поддаются обработке всеми способами, какие применяются для обычного черного металла. Методы пластической деформации отличаются экономичностью и технологичностью. Пластичность материала позволяет производить изменение геометрии заготовки путем физического воздействия с предварительным нагревом и без него. Рассмотрим все способы обработки нержавейки, когда конфигурация изделия происходит без удаления металла или наплавки во время сварочных работ.

Штамповка

Чашу из металла можно выточить из заготовки соответствующих размеров. При этом большая часть заготовки уйдет в стружку, и сам процесс займет много времени. Можно использовать другую технологию – штамповку. Лист из нержавеющей стали помещают между двумя поверхностями, повторяющими форму чаши. Эта сборка подвергается давлению пресса или ударному воздействию кузнечного молота. В результате получается изделие с нужной формой. Количество производственных отходов будет минимальным, а производительность труда значительно повысится. 

Нержавеющая сталь из-за своих качеств не всегда способна деформироваться без нарушений при нормальной температуре. Поэтому заготовки с сильным искривлением делают при предварительном нагреве до температуры пластичности. Например, для нержавеющей стали марки AISI 304 используют нарев в диапазоне 1150-1260 С⁰. Для других марок это значение может меняться.

Так как материал, нагретый до таких температур, может менять свои характеристики из-за изменения внутренней структуры, то процесс штамповки часто объединяется с вырубкой заготовки необходимого размера по форме штампа. Уровень обработки инструментов позволяет получать на выходе изделие, не требующее дальнейшей доработки. Штамп не оставляет заусенцев и бороздок. В быту мы часто используем штампованные изделия: ложки, тарелки, детали интерьера и элементы стиральных машин, кухонных комбайнов, газовых и электрических плит и прочей бытовой техники. В промышленности штамповкой делают большую часть деталей оборудования, имеющих малую толщину и сложную геометрию. 

Формовка 

Процесс подразумевает изменение геометрии монолитной заготовки путем нагрева и давления. Стандартный болт можно выточить из шестигранника и нарезать на нем резьбу с помощью резца или плошки. Операция занимает много времени и 50% тела заготовки уходит в стружку. 

Такое же изделие можно сделать деформацией заготовки из нержавеющего прута. Для этого заготовку нужного размера помещают под пресс и формируют шестигранную головку. Обычно параллельно на болту выдавливается маркировка. После этого резьбу накатывают – инструмент не снимая стружки выдавливает канавки. В процессе улучшается внутренняя структура металла, что увеличивает пределы прочности. Формовкой делают большой перечень готовых изделий: шайбы сложной конфигурации, втулки, шары, заготовки для ножей и прочее. Детали, прошедшие обработку, не требуют дальнейшей доработки. 

Вырубка 

Это операция, при которой происходит смещение слоев заготовки за счет большого давления. Один из примеров изделий – это шайба. На станок подают нержавеющую полосу нужной толщины и ширины. Ударом или давлением между двумя режущими кромками вырубают деталь необходимой формы. Процесс происходит в автоматическом режиме и имеет минимальные энергозатраты. Недостатком является наличие большого количества отходов, которые остаются от полосы или листа. При производстве у продукции может наблюдаться наличие заусенец по кромке и искривление поверхности. 

Станки для вырубки имеют надежную конструкцию, требуют минимального обслуживания. Смена выпускаемого ассортимента осуществляется заменой рабочих матриц. Вырубкой изготавливают серийные изделия из плоского листа разной толщины: конструкционные детали для сварки, фланцы, круги, элементы для станков. 

Вытяжка

В процессе обработки часто требуется увеличение длины или площади заготовки. Такая операция называется вытяжкой. Если при штамповке толщина материала фактически не меняется, то при вытяжке значительно изменяются многие параметры. Как пример можно рассмотреть резиновый жгут. При растяжении его диаметр уменьшается, а длина увеличивается. Объем остается прежним. 

Похожие процессы происходят, если плоскую деталь из нержавейки преобразуют в глубокую чашу или воронку. Металл под давлением пресса растягивается, приобретая необходимую форму. Заготовка претерпевает большие деформации. При этом нужно обеспечить условия, которые не позволят появиться разрывам и трещинам. Поэтому во многих случаях технология подразумевает многократную деформацию с промежуточными фазами отпуска металла. Во время работы необходимо соблюдать температурный режим. 

С помощью вытяжки производятся изделия большого объема, не имеющие швов. Это емкости для хранения разных жидкостей и ресиверы для газов. 

Волочение  

Частным случаем вытяжки является волочение. Между двумя вальцами протягивают заготовку. В результате получается продукт, имеющий большую длину и меньший диаметр с нужным сечением. Давление вальцов не только меняет геометрию прутка, но и изменяет структуру металла. Изделие получает эффект «ковки». Метод применяется в тех случаях, когда необходимо получить проволоку или профиль с жестко заданными параметрами. 

Изгиб

Очень часто в производстве требуется согнуть лист, полосу, плиту или прут. На первый взгляд, процесс кажется простым. Но следует учесть, что при искривлении заготовки внешняя часть поверхности значительно увеличивается, внутренняя – уменьшается. Если вторым можно пренебречь, то внешняя сторона склонна к появлению трещин и разрывов. Поэтому гибка заготовок большой толщины с малым радиусом изгиба требует предварительного нагрева. Металл толщиной до 2 мм марки AISI 304 легко складывается изгибом на 180 градусов без видимых нарушений структуры. Другие марки нержавеющей стали требуют индивидуального подхода. 

Более толстые листы сопротивляются деформации сильнее и имеют тенденцию к возвращению первоначальной формы. То есть нержавеющая сталь более упруга, чем черные металлы рядовых марок. Поэтому настройка гибочного станка требует учитывать эту особенность при работе с материалом.

Операция производится на двух типах оборудования:

• На гибочном станке лист зажимается между двух плоскостей, а третьей подвижной поверхностью загибается до нужного угла. Для позиционирования листа на станке применяются метки, упоры или световой маркер, который показывает точное положение линии искривления. Угол задается ограничителем, останавливающим движение изгибаемой плиты в заданном положении. 
• Искривление ровной заготовки происходит сжиманием между двумя поверхностями с зеркальной кривизной. Например, полосу помещают между вогнутой и выпуклой поверхностями уголка. При сдавливании получают полную копию этого пуансона.  

Вальцевание

Во многих случаях требуется загнуть кромку листа или трубы из нержавеющей стали. Это необходимо при сварке тонких полотен или для придания жесткости. Для этого применяется технология вальцевания. 

По кромке поверхности проводят вращающимся роликом, который загибает край на определенный угол. В зависимости от сопротивления материала процесс повторяется с увеличением угла. 

Похожим способом происходит и развальцовка труб. К зажатой в токарный станок детали вместо резца прижимается ролик. В процессе вращения происходит отгибание края или тела трубы в нужном направлении. 

С помощью плоских или фигурных вальцов можно придать ровному листу форму цилиндра, конуса или бочонка. Такой технологический прием широко распространен при создании вентиляционных систем, цилиндрических емкостей разного объема и назначения и других изделий, имеющих круглую форму.

Просечка  

Из ровного нержавеющего листа можно изготовить сетку разной толщины. Для этого производится прорубание металла в шахматном порядке пунктирными линиями и последующее растяжение полотна. На выходе получается не сварная решетчатая структура. Лист просечно-вытяжной (ПВЛ) используется при создании лестничных пролетов и фильтров. Преимуществом просечки является отсутствие отходов производства и полное сохранение физических свойств исходного материала. А сварные сетки заметно уступают по технологичности производства и по эксплуатационным свойствам готового изделия.   

Все эти методы обработки нержавеющей стали привлекательны своей простотой и экономической эффективностью. Технологии позволяют производить детали с минимальными затратами.