Основными методами обработки давлением при изготовлении кузова являются: глубокая вытяжка, гидроформинг, прессование, прокатка, горячее прессование.
Глубокая вытяжка. При глубокой вытяжке изменение формы заготовки происходит под одновременным воздействием сил растяжения и сил давления. Вытяжка может при необходимости выполняться в несколько приёмов. Используется материал с достаточно высокой пластичностью — листовая сталь для глубокой вытяжки. Частным случаем вытяжки является формовка. Формовка позволяет нанести на плоскую поверхность рельефные формы или структуры, например, надписи; однако, этот процесс часто выполняется одновременно с глубокой вытяжкой.
Вырезанная из листа по размеру заготовка устанавливается на матрице и фиксируется на ней прижимом (рис. 2.89, а). Пуансон опускается вниз и вытягивает плоскую заготовку через рабочую кромку матрицы в отверстие в матрице (рис. 2.89, б). Фланец заготовки прижимается к торцевой стороне матрицы прижимом, чтобы не допустить образования складок (во фланце). После завершения процесса протяжки пуансон поднимается вверх, освобождая заготовку.
а – установка пуансона; б – схема процесса вытягиваия; 1 – пуансон; 2 – прижим; 3 – фланец; 4 – рабочая кромка матрицы; 5 – заготовка; 6 – матрица
Гидроформинг. При глубокой вытяжке изменение формы заготовки происходит под воздействием сил давления. При гидроформинге тонкостенный профиль (например, труба) прижимается к прессформе под давлением находящейся внутри него жидкости. Таким способом можно очень быстро изготавливать детали различных и достаточно сложных форм, например, с примыкающими объёмами. Помимо экономии времени, это позволяет также избавиться от сварных швов. В ходе такого формования происходит холодное упрочнение материала, в результате увеличивается прочность и жёсткость готовой детали.
Тонкостенный профиль укладывается в нижнюю часть прессформы. (рис. 2.90, а)
Рис. 2.90. Схема процесса гидроформинга
а – установка профиля; б – заполнение жидкой средой; в – создание давления; г –разъединение прессформы; 1 – упор; 2 – верхняя часть прессформы; 3 – труба; 4 – нижняя часть прессформы; 5 – заглушка; 6 – жидкая среда; 7 – примыкающей объем; 8 – готовая Т-образная деталь
После этого пресс-форма закрывается и заполняется жидкой средой (рис. 2.90, б). После этого в жидкой среде создаётся давление около 170 МПа (рис. 2.90, в). Возникающие силы гидравлического давления прижимают стальную заготовку к пресс-форме, придавая ей тем самым необходимую форму. По завершении процесса формования обе половины пресс-формы разъединяются, и готовую деталь вынимают из пресс-формы.
Прессование. При прессовании изменение формы заготовки происходит под воздействием сил давления (рис. 2.91). Этим способом можно обрабатывать только материалы с высокой пластичностью. Материал заготовки выдавливается из полости между матрицей и пресс-штемпелем, образуя сплошное или полое пресс-изделие. Исходный материал в виде заготовки закладывается в полость инструмента. Когда пресс-штемпель с большим усилием сжимает материал, он выдавливается через отверстие в матрице. В ходе формования происходит также упрочение материала.
а – установка заготовки; б – схема прессования; 1 – заготовка; 2 – съемник; 3 – пресс-штемпель; 4 – матрица; 5 – готовая деталь
Прокатка. При прокатке изменение формы заготовки происходит под воздействием сил давления (рис. 2.92). В процессе прокатки профили, листовой материал, трубы или проволока деформируются между перемещающими их вращающимися валками. Кроме того, валки также уплотняют материал и соответственно упрочняют его. Процесс позволяет также обеспечить заданную чистоту поверхности изделия.
Горячее прессование. При горячем прессовании изменение формы заготовки происходит под воздействием сил давления (рис. 2.93). Нагретый материал прижимается к матрице и выдавливается из отверстия в ней в виде пресс-изделия. В зависимости от формы матрицы можно получать изделия различных профилей. При деформации в матрице материал уплотняется и соответственно упрочняется. Процесс позволяет также обеспечить заданную чистоту поверхности изделия.
1 – пресс-штемпель; 2 – матрица; 3 – сплошное пресс-изделие; 4 – матрица; 5 – заготовка