Пробивка металла: технологические особенности и область применения процедуры

Детали, изготавливаемые посредством пробивки, используются в машино-, станко- и самолетостроении. На их основе создают корпуса бытовой техники, каркасы для мебели и электрооборудования.

Рис. 1 Пробивка листового металла

В каких случаях используется пробивка?

Пробивка отверстий в металле нередко заменяет привычные способы обработки. Она превосходит сверление в части скорости, вариативности и точности выполнения операций.

Рис. 2 Пробивка отверстий сложной формы

Преимущество пробивки над лазером в меньшей стоимости оборудования и процедур. При этом техника сохраняет сопоставимую точность, может использоваться при выпуске ответственных деталей.

Рис. 3 Вырезание отверстий лазерным лучом

Единственное, в чем проигрывает пробивка – толщина обрабатываемых заготовок. Способ не подойдет для работы со сталью толще 3 мм и цветным металлом толще 4,5 мм.

От чего зависит толщина обрабатываемых заготовок?

Толщина обрабатываемых деталей зависит от возможностей пресса для пробивки листового металла и габаритов отверстия. Чем больше подготавливаемый проем, тем меньше толщина листа.

Подрядчики публикуют таблицы, отображающие максимальные возможности оборудования с учетом толщины заготовки. Они позволяют определить целесообразность процедуры и ее стоимость.

Рис. 4 Пример таблицы с максимальной толщиной заготовок от подрядной организации

Технология проведения работ

Технология пробивки листового металла предполагает удаление фрагмента заданной формы с целью создания соответствующего отверстия. Последнее не ограничено правильными геометрическими фигурами, может иметь вид звезды, полумесяца или декоративного элемента.

Рис. 5 Формы матриц для пробивочных работ

Работы выполняются одним из двух способов.

• С полным размером. Операция носит завершающий характер. Получаемое отверстие имеет требуемые габариты, не нуждается в доработке.
• С неполным размером. Пробивка отверстий в листовом металле с небольшим припуском. Он остается для последующей точной доводки.

Второй вариант целесообразен при высоких требованиях к точности исполнения. Он позволяет получить не только нужный размер, но и шероховатость.

Рис. 6 Принцип пробивки с неполным размером

Оборудование для пробивочных операций

Пробивка выполняется посредством ручной оснастки и профильных станков. Каждый вариант обладает собственными особенностями.

Ручная пробивка

При ручной пробивке используется базовое прессовальное оборудование. Усилия воздействия формируются мастером, путем надавливания на рычаг. За подготовку отверстия отвечает пуансон, а за его форму – матрица.

Преимущество ручной пробивки металла – доступность. Применяемая техника стоит дешевле аналогов, при этом создает отверстия заданного размера и формы. Минусов значительно больше:

• высокая нагрузка на исполнителя;
• крайне низкая точность;
• существенные ограничения в части толщины заготовок.

Ручной инструмент для пробивки металла хорош для разовых операций, но не серийного производства.

Рис. 7 Пресс для ручной пробивки

Механизированная пробивка

Механизированная обработка предполагает применение прессов для пробивки металла и прочего оборудования. Наибольшую популярность получили следующие методы.

Метод пробивки	Описание	Изображение
Зиговка	Полная или частичная пробивка металла с использованием штампов сложной формы. Она позволяет получить дополнительные закругления или иные изменения по краям.
С использованием ребер жесткости	Механизированная или ручная пробивка отверстий в металле с применением роликов и штампов.
Высечка	Множественная механизированная пробивка холодным прессом под высоким давлением.
Вырубка	Предельное сжатие металла в очаге деформации (между пуансоном и матрицей) с последующим сдвигом под действием касательных напряжений.
Формовка	Осевое воздействие пуансоном с приложением вспомогательных усилий. В результате на поверхности появляется отверстие, а металл вокруг него меняет форму.

Наряду с перечисленными способами возможна частичная пробивка или надрезка. Она предполагает вырезание неполного контура фигуры и ее последующую отгибку. В результате на поверхности присутствует проем и фрагмент, не удаленный при его получении.

Кромки по краям отверстия имеют различную форму, в зависимости от способа обработки.

Тип обработки	Тип кромок
Высечка
Вырубка
Формовка и зиговка
Надрезка

Тип пробивки подбирается индивидуально, в зависимости от толщины заготовки, требований к точности и геометрии отверстий, а также технических возможностей предприятия.

Очередность операций при множественной пробивке устанавливается следующим образом.

Очередь	Схема воздействия	Очередь	Схема воздействия
Пробивка с пропуском одного отверстия в каждом нечетном ряду		Пробивка с пропуском одного отверстия в четных рядах.
Формирование отверстий на пропущенных местах в нечетных рядах.		Формирование последней группы отверстий в оставшихся местах.

При исполнении нестандартных заказов, связанных с фигурной пробивкой, разрабатывается индивидуальная технологическая карта. Она определяет последовательность действий, направленных на получение целевой фигуры.

Рис. 8 Использование пробивки при изготовлении сложных деталей

Особенности пуансонов и матриц

Пуансоны и матрицы для пробивки отверстий в металле – ключевые участники процедуры. Они подбираются с учетом типа и размера отверстий, должны соответствовать друг другу.

Рис. 9 Пуансоны

Пуансоны формируют усилия, необходимые для разделительной операции. Они изготавливаются из инструментальных сталей марок У8А, У10А и т.д. Продукция соответствует ГОСТ 16621-80, ГОСТ 16675-80 и ГОСТ 24023-80.

Как правило, производственный инструмент для пробивки отверстий в металле представлен быстросъемными пуансонами. Они подбираются в зависимости от выполняемых операций, согласно технологической карте.

Рис. 10 Пример схемы подбора пуансонов и способа крепления

Матрицы соразмерны пуансонам. Их форма определяет геометрию проема, обеспечивает высокую повторяемость операций. Чем шире ассортимент выбиваемых отверстий, тем больше матриц придется использовать.

Материал изготовления элементов остается прежним – инструментальная сталь.

Рис. 11 Набор матриц для пробивки отверстий

Дефекты при пробивке

Работа пресса для пробивки отверстий в металле может сопровождаться дефектами.

Дефект	Описание	Дефект	Описание
Корректная пробивка		Замятие вокруг одного или нескольких отверстий
Отсутствие определенных отверстий		Неровности по краям
Смещение отверстий		Заусенцы на одном или нескольких отверстиях
Смещение отверстий в обеих очередях при сохранении расстояния между рядами		Неполная пробивка
Смещение отверстий в очередях и между рядами		Несоблюдение размеров

К нарушениям приводят различные причины. Как правило, это несоблюдение технологии, использование изношенного оборудования, матриц и пуансонов. При выявление первых дефектов происходит остановка производства. Повторный запуск возможен после устранения проблем.

Популярные вопросы о пробивочных операциях