Capitolo uno: Che cos'è uno stampo per stampaggio di metallo?

Uno stampo per stampaggio di metalli è un processo di formatura a freddo che inizia da una striscia di metallo, nota come lamiera grezza o acciaio per utensili. Attraverso l'utilizzo di uno o più stampi, questo metodo taglia e modella il metallo per ottenere la forma desiderata di lamiera o profilo. La forza applicata alla lamiera grezza ne altera la geometria, inducendo sollecitazioni che rendono il pezzo adatto alla piegatura o alla modellatura in forme complesse. Le parti stampate prodotte con questo metodo possono variare notevolmente in dimensioni, da eccezionalmente piccole a estremamente grandi, a seconda dell'applicazione specifica.

Un punzone per stampaggio di metalli, noto anche come pressatura, comprende diverse tecniche come punzonatura, tranciatura, foratura, coniatura e diverse altre operazioni. La precisione nella progettazione è essenziale per garantire che ogni punzone raggiunga la qualità ottimale.

Gli stampi utilizzati nello stampaggio a matrice sono strumenti specializzati, progettati per produrre progetti specifici, che spaziano da semplici oggetti di uso quotidiano a complessi componenti informatici. Possono essere progettati per operazioni monofunzionali o come parte di una serie sequenziale di funzioni eseguite in fasi. Esistono quattro tipi di stampi per stampaggio a matrice metallica: stampi a punzone singolo, stampi progressivi, stampi composti e stampi a trasferimento.

Quando si inizia a progettare uno stampo, bisogna prestare attenzione all'acciaio e ai materiali come di seguito:

Se il materiale da stampare ha un'elevata durezza, come l'acciaio inossidabile, lo stampo deve utilizzare un acciaio con buona resistenza all'usura, come il Cr12MoV.

1.2 Per i materiali morbidi,Come l'alluminio, il requisito di resistenza all'usura dello stampo è leggermente inferiore, ma è importante considerare l'appiccicosità del materiale per evitare che si attacchi allo stampo. È possibile scegliere un acciaio per stampi con buone proprietà antiaderenti.

Per gli stampi che sono soggetti a grandi carichi d'urto durante il funzionamento, come gli stampi per stampaggio di grandi coperture per automobili, il materiale deve avere un'elevata tenacità e si possono selezionare acciai come l'SKD11.

Se l'ambiente di lavoro dello stampo presenta rischi di corrosione, ad esempio in caso di lavoro in un ambiente umido, è opportuno scegliere un acciaio per stampi resistente alla corrosione, come l'acciaio inossidabile.

Per piccoli lotti, i requisiti prestazionali del materiale dello stampo possono essere opportunamente ridotti e possono essere selezionati materiali più economici, come l'acciaio 45, ed eseguito un trattamento termico appropriato per migliorare le prestazioni.

Per lotti di grandi dimensioni, è consigliabile scegliere acciai per stampi ad alte prestazioni, elevata resistenza all'usura e lunga durata. Materiali come il carburo cementato possono essere utilizzati per gli stampi per la produzione in serie.

Gli stampi ad alta precisione richiedono una piccola deformazione del materiale, come l'acciaio CrWMn, che presenta una piccola deformazione da tempra ed è adatto alla produzione di stampi per stampaggio ad alta precisione.

Considerando il rispetto dei requisiti prestazionali, il prezzo dell'acciaio per stampi, i costi di lavorazione, ecc. vengono considerati in modo approfondito. Ad esempio, alcuni nuovi acciai per stampi offrono buone prestazioni ma prezzi elevati, ed è quindi necessario valutare attentamente costi e benefici.

Un singolo stampo o matrice per punzone è composto da uno stampo concavo e da uno stampo per punzone, oppure da più stampi concavi e più stampi per punzone. Ogni punzone completa una sola volta la formazione del foro o di una forma, poiché la sua struttura e funzione sono fisse e progettate per un processo specifico. Prodotto in metallo, non può essere applicato ad altri processi. Di solito è destinato a produzioni su piccola o media scala, soprattutto in situazioni in cui la posizione o la forma di punzonatura devono essere modificate frequentemente. Può essere regolato e sostituito in modo flessibile durante il processo di produzione e il costo di un singolo stampo è basso. È adatto per la produzione di piccoli lotti di stampaggio di metallo con processi relativamente semplici.

Innanzitutto, posizionare la piastra metallica da punzonare nell'area di lavoro della matrice a punzone singolo. Il pezzo viene spesso bloccato per garantirne la stabilità durante il processo di stampaggio. Il punzone della matrice a punzone singolo scende, esercitando una forza d'impatto sul pezzo metallico. Creare il foro o la forma desiderata. Una volta completato l'impatto, il punzone verrà sollevato dal pezzo per prepararlo alla stampa successiva. Quindi, rimuovere manualmente il pezzo e ripetere l'operazione sopra descritta.

2.1 Produzione più rapida: è possibile effettuare tagli multipli utilizzando più matrici.

2.2 Posizionamento del pezzo grezzo – Il caricamento e il riposizionamento del pezzo grezzo sono semplici. Può essere ruotato, capovolto e spostato con il minimo sforzo.

2.3 Geometrie complesse – Produce geometrie complesse senza la necessità di calcoli o regolazioni speciali.

2.4 Movimentazione degli stampi – Gli stampi sono più leggeri e meno costosi da maneggiare.

2.5 Utensili: gli utensili sono più piccoli e facilmente accessibili.

Lo stampo progressivo, chiamato anche stampo continuo o stampo, è uno stampo per stampaggio a freddo che utilizza materie prime a forma di striscia in un'unica corsa di stampaggio e utilizza diverse stazioni per completare più processi di stampaggio contemporaneamente su una serie di stampi. Ogni processo di stampaggio dello stampo viene completato. Una volta completato, il nastro del materiale si muove a una distanza fissa e le parti tranciate vengono gradualmente formate nello stampo continuo. La formatura continua è un metodo di processo con processi concentrati, che consente di eseguire facilmente rifilatura, incisione, scanalatura, punzonatura, deformazione plastica e tranciatura. Questo processo viene completato su uno stampo.

La matrice progressiva può completare più processi in un'unica alimentazione. Di seguito è riportato il flusso di lavoro tipico di una matrice progressiva:

(1) La piastra o la striscia metallica viene alimentata nello stampo progressivo sotto forma di bobina. Il sistema di alimentazione guida il materiale metallico per garantirne il posizionamento preciso nello stampo.

(2) Il sistema guida la striscia di metallo nello stampo, il sistema di serraggio assicura che la striscia di metallo rimanga stabile durante l'intero processo di stampaggio e il sistema di guida assicura che la striscia di metallo sia posizionata con precisione.

(3) Primo processo di stampaggio: nel primo processo dello stampo progressivo, la striscia di metallo passa attraverso il primo punzone e la prima matrice per completare il primo processo di stampaggio, che può essere punzonatura, taglio o formatura, ecc.

(4) La cinghia metallica guida il pezzo in lavorazione che ha completato il primo processo alla posizione del processo successivo attraverso il sistema in movimento.

(5) Stampaggio del secondo processo: nel secondo processo, la striscia metallica passa attraverso un'altra serie di punzoni e matrici per completare il secondo processo. Questo processo viene ripetuto in tutto lo stampo, con ogni operazione completata su una striscia continua di metallo.

(6) Continuare fino a quando il pezzo in lavorazione non supera tutti i processi progettati.

(7) Scarico: dopo aver completato tutti i processi, il pezzo viene scaricato dallo stampo per l'operazione successiva, come l'assemblaggio o la lavorazione successiva.

3.1 Gli stampi progressivi sono ideali per produrre parti da semplici a moderatamente complesse con forme ripetitive e caratteristiche uniformi.

3.2 Sono altamente efficienti per l'alimentazione continua del materiale e richiedono un intervento minimo da parte dell'operatore.

3.3 Gli stampi progressivi sono adatti per lunghe tirature con una progettazione uniforme dei pezzi.

3.4 Ogni stazione nella matrice è responsabile dell'esecuzione di un'operazione specifica, come il taglio, la piegatura, la punzonatura o la formatura, durante l'avanzamento della striscia.

Lo stampo composito è uno stampo di stampaggio che completa simultaneamente sia il processo di foratura interna che quello di sagomatura esterna nella stessa stazione dello stampo (può eseguire più operazioni di stampaggio simultaneamente in un'unica corsa). È possibile completare più processi in un'unica operazione di stampaggio, inclusi più fori di punzonatura o la sagomatura di forme. Il design multiprocesso combina in una certa misura i vantaggi degli stampi a punzone singolo e degli stampi progressivi.

Gli stampi composti sono applicabili in molte operazioni di stampaggio dei metalli. Quando il pezzo da stampare in metallo richiede la stampa di più di una caratteristica e queste operazioni possono essere eseguite indipendentemente l'una dall'altra, è possibile utilizzare uno stampo composto. Gli stampi composti forniscono più caratteristiche di stampaggio del metallo a ogni corsa della pressa. Inoltre, gli stampi composti garantiscono un'eccellente planarità del pezzo.

4.1 Efficienza: gli stampi composti tagliano parti complesse in un'unica passata, evitando la necessità di utilizzare più stampi.

4.2 Efficienza dei costi: lo stampaggio a matrice composita consente di produrre parti in tempi rapidi, risparmiando tempo e denaro.

4.3 Velocità: lo stampaggio a matrice composta produce parti in pochi secondi e può produrre oltre 1000 parti in un'ora.

4.4 Ripetibilità: l'utilizzo di un unico stampo nello stampaggio a stampo composto garantisce che ogni parte abbia le stesse dimensioni e configurazione.

Posizionare le materie prime da lavorare nella posizione designata tramite dispositivi automatici o manuali. Quando lo stampo superiore si abbassa sotto l'azione del cursore della pressa, lo stampo, il dispositivo di scarico e il punzone di punzonatura nello stampo superiore entrano in contatto con la striscia e continuano a pressurizzare, quindi i bordi esterni del punzone e dello stampo concavo agiscono sullo stampo e sul punzone, creando rigonfiamenti e avvallamenti. Il foro interno dello stampo viene contemporaneamente tranciato e punzonato per separare il pezzo dalla striscia.

Le materie prime vengono formate direttamente dopo essere state stampate nello stampo composito.

Lo stampaggio con stampo a trasferimento è simile a uno stampo progressivo, ma i pezzi vengono trasferiti da una stazione all'altra tramite un sistema di trasferimento meccanico. Viene utilizzato principalmente quando i pezzi devono essere rimossi dalla striscia per consentire l'esecuzione di operazioni in stato libero. Lo stampo a trasferimento può essere un singolo stampo o più stampi o macchine disposte in fila per formare una linea di produzione. Viene tipicamente utilizzato per produrre pezzi più complessi, dove ogni stazione di lavoro può eseguire diverse operazioni come punzonatura, piegatura, stiramento e altro ancora.

5.1 Gli stampi di trasferimento sono adatti per pezzi complessi che richiedono operazioni multiple e posizionamento preciso.

5.2 Sono in grado di produrre parti complesse con tolleranze ristrette.

5.3 Gli stampi di trasferimento vengono spesso utilizzati in produzioni di grandi volumi grazie alla loro efficienza e capacità di automazione.

5.4 Il pezzo in lavorazione si sposta tra le stazioni e ciascuna stazione può eseguire operazioni come taglio, piegatura, punzonatura o coniatura.

Lo stampaggio con stampi a trasferimento utilizza un dispositivo di trasmissione per trasferire il pezzo. Dopo ogni stazione di stampaggio, il pezzo viene spostato meccanicamente o manualmente alla stazione successiva per la lavorazione. I sistemi di stampaggio con stampi a trasferimento possono essere costituiti da più stampi singoli distinti o da una serie di stampi.

In genere, per lo stampaggio di materie prime si utilizzano comunemente acciaio, alluminio, rame, acciaio inossidabile e ottone.

6.1 La matrice a punzone singolo è semplice e flessibile, ma la velocità è lenta.

6.2 Lo stampaggio a matrice progressiva consente di realizzare parti con geometrie complesse in modo rapido, conveniente e con elevata ripetibilità.

6.3 Lo stampaggio a matrice composita avviene in un unico passaggio, quindi è adatto a parti con strutture relativamente semplici.

6.4 Lo stampo di trasferimento è adatto alle situazioni in cui è necessario completare più processi in un'unica corsa.

Manutenzione

Rimuovere trucioli metallici, detriti e residui di lubrificante dallo stampo dopo ogni utilizzo o a intervalli regolari. Utilizzare spazzole, soffiatori d'aria o solventi detergenti (adatti al materiale dello stampo) per mantenerne pulita la superficie. Ad esempio, in un'attività di stampaggio ad alto volume di componenti automobilistici, potrebbe essere necessario pulire lo stampo quotidianamente.

Applicare regolarmente il lubrificante appropriato per ridurre l'attrito tra le parti mobili dello stampo. Oli o grassi per stampaggio di alta qualità possono prevenire l'usura e il surriscaldamento. La frequenza della lubrificazione dipende dalla velocità e dal carico di stampaggio; per uno stampo utilizzato moderatamente, la lubrificazione potrebbe essere necessaria una volta alla settimana.

Controllare regolarmente la presenza di segni di usura, come segni di usura su punzoni e matrici, crepe o deformazioni. Utilizzare ispezioni visive, lenti di ingrandimento o metodi di controllo non distruttivi come l'ispezione con particelle magnetiche. Ad esempio, controllare i taglienti degli stampi di tranciatura per individuare eventuali segni di smussatura ogni poche migliaia di cicli di stampaggio.

Affilatura o sostituzione di punzoni e matrici

Se i taglienti di punzoni e matrici diventano smussati, è possibile affilarli per ripristinarne la capacità di taglio. Nei casi in cui l'usura è grave, è necessario sostituire i componenti usurati. Ad esempio, un punzone utilizzato per la foratura potrebbe dover essere affilato dopo un certo numero di utilizzi per mantenere puliti i bordi dei fori.

Per piccole crepe o aree danneggiate sul corpo dello stampo, la saldatura può essere un'opzione di riparazione valida. Tuttavia, è fondamentale utilizzare un processo di saldatura e un materiale d'apporto adatti al materiale dello stampo per garantire che l'area riparata abbia proprietà simili al materiale originale. Dopo la saldatura, il pezzo riparato richiede solitamente un trattamento termico e una lavorazione meccanica per ripristinarne forma e dimensioni.

Se i componenti dello stampo si disallineano a causa di vibrazioni o urti durante lo stampaggio, è necessario correggerne l'allineamento. Questo può comportare l'utilizzo di spessori o l'utilizzo di meccanismi di regolazione di precisione per riallineare punzoni e matrici. Ad esempio, in uno stampo di stampaggio progressivo, il disallineamento può portare a una formazione imprecisa dei pezzi e il riallineamento delle stazioni può correggere questo problema.

Uno stampo per stampaggio di metalli è uno strumento specializzato utilizzato nel processo di produzione. È progettato per tagliare, modellare o formare lamiere metalliche nelle forme e nei componenti desiderati.

- Tipicamente è costituito da più parti, come il set di matrici (comprese le metà superiore e inferiore), punzoni e cavità. I ​​punzoni vengono utilizzati per applicare la forza necessaria a deformare o tagliare il metallo.

- Esistono 4 tipi di stampi in base alle operazioni che eseguono, come gli stampi di tranciatura per ritagliare forme da un foglio più grande, gli stampi di perforazione per creare fori e gli stampi di piegatura per piegare il metallo.

- Gli stampi sono realizzati con materiali come l'acciaio per utensili, che può resistere ad alte pressioni e a ripetuti urti durante il processo di stampaggio.

- La precisione nella progettazione e nella produzione è fondamentale in quanto determina l'accuratezza e la qualità dei pezzi stampati. È fondamentale che siano sottoposti a manutenzione adeguata per garantire prestazioni costanti e una lunga durata negli ambienti di produzione industriale, dove svolgono un ruolo chiave nella produzione in serie efficiente di componenti metallici.