Влияние материалов на обработку листового металла

Влияние материала на процесс гибки

Для листового металла, требующего гибки и формовки, необходимы достаточная пластичность и относительно низкий предел текучести. Листы с высокой пластичностью менее склонны к растрескиванию при изгибе, а материалы с более низким пределом текучести и меньшим модулем упругости обладают меньшей упругостью после изгиба, что облегчает достижение точных размеров при изгибе. Материалы с хорошей пластичностью, такие как низкоуглеродистая сталь (содержание углерода <0,2%), латунь и алюминий, легко сгибаются и формуются. Для более хрупких материалов, таких как фосфористая бронза (QSn6,5–2,5), пружинная сталь (65Mn), твердый алюминий и сверхтвердый алюминий, при изгибе необходимо поддерживать больший относительный радиус изгиба (r/t); в противном случае может произойти растрескивание. Особое внимание следует уделить выбору условий отпуска материала, так как это существенно влияет на гибкость. Для многих хрупких материалов изгиб может привести к растрескиванию по внешнему радиусу или даже разрушению во время процесса. Аналогичным образом, для листов из высокоуглеродистой стали, если выбран режим твердого отпуска, изгиб также может вызвать растрескивание или разрушение внешнего радиуса. Эти проблемы следует свести к минимуму, насколько это возможно.

Влияние материала на процесс рисования

Чертеж листового металла, особенно глубокая вытяжка, является одним из наиболее сложных процессов в производстве листового металла. Он требует не только минимизации глубины вытяжки, упрощения геометрии детали и обеспечения плавных переходов, но и хорошей пластичности материала. В противном случае могут легко возникнуть такие проблемы, как общая деформация детали, локальное сморщивание или даже растрескивание вытянутых участков.

Материалы с низким пределом текучести и высоким нормальным коэффициентом анизотропии (значение r) обычно демонстрируют лучшую тягу. Более низкий коэффициент текучести (σs/σb) указывает на лучшую производительность штамповки и позволяет добиться большей деформации за одну операцию. Когда значение r больше 1, деформация в направлении ширины происходит легче, чем в направлении толщины. Больший радиус вытяжки (R) снижает риск утончения и растрескивания в процессе вытяжки, тем самым улучшая вытяжку.

К распространенным материалам с хорошими характеристиками волочения относятся: чистый алюминиевый лист, 08Al, ST16 и SPCD.

Влияние материала на твердость

При проектировании конструкций из листового металла часто приходится сталкиваться с тем, что жесткость элементов конструкции из листового металла не соответствует требованиям. Проектировщики конструкций могут прибегнуть к использованию высокоуглеродистой стали или нержавеющей стали для замены низкоуглеродистой стали или выбрать более твердые и высокопрочные алюминиевые сплавы вместо обычных алюминиевых сплавов в надежде улучшить жесткость детали. На самом деле, это не дает существенного эффекта.

Для материалов одного и того же основного типа прочность и твердость могут быть существенно увеличены за счет термической обработки или легирования, но жесткость изменяется очень незначительно. Для повышения жесткости детали необходимо либо изменить тип материала, либо изменить форму детали для достижения заметного эффекта. Модуль упругости и модуль сдвига различных материалов можно найти в Таблице 1-2.