Принципы выбора материала листового металла

1. Выбор материала для деталей из листового металла

Листовой металл является одним из наиболее часто используемых материалов при проектировании конструкций средств связи. Понимание комплексных свойств материалов и правильный их выбор оказывают существенное влияние на стоимость, производительность, качество и технологичность продукции.

Принципы выбора материала листового металла:

Используйте обычные металлические материалы и сократите спецификации/разновидности материалов, максимально сохраняя их в рамках справочника материалов компании.

Сведите к минимуму разнообразие материалов и характеристик толщины листов в одном продукте.

В целях обеспечения функциональности деталей отдавайте приоритет экономичным материалам и сокращайте их расход, чтобы снизить общие затраты на материалы.

Для шасси и больших корпусов рассмотрите возможность максимального снижения общего веса устройства.

Помимо обеспечения функциональности деталей, производителю пресс-формы также необходимо учитывать, что штамповочные характеристики материалов должны соответствовать требованиям обработки, чтобы обеспечить рациональность и качество обработки изделия.

2. Знакомство с некоторыми часто используемыми листовыми металлами.

(1) Холоднокатаный стальной лист (CRS)

Лист стальной холоднокатаный относится к холоднокатаным листам, изготовленным из углеродистой конструкционной стали. Его производят путем дальнейшей холодной прокатки горячекатаной полосы углеродистой конструкционной стали до толщины менее 4 мм. Прокатанный при комнатной температуре, он не образует окалины оксида железа, что обеспечивает превосходное качество поверхности и высокую точность размеров. В сочетании с обработкой отжигом его механические и технологические свойства превосходят свойства горячекатаных листов. К распространенным маркам относятся низкоуглеродистые стали 08F и 10#, которые обеспечивают хорошие характеристики вырубки и гибки.

(2) Холоднокатаный стальной лист непрерывной электролитической оцинковки (EG)

Этот лист, широко известный как «электролитическая пластина», подвергается процессу, при котором цинк непрерывно осаждается из раствора соли цинка на подготовленную стальную полосу под действием электрического поля. Из-за технологических ограничений цинковое покрытие относительно тонкое.

(3) Непрерывный стальной лист, оцинкованный горячим способом (GI)

Часто называемый оцинкованным листом или «жестью», это относится к холоднокатаным непрерывным горячеоцинкованным листам и полосам толщиной от 0,25 до 2,5 мм. Полоса сначала проходит через печь предварительного нагрева с пламенным нагревом, где сжигаются остатки масел и образуется пленка оксида железа. Затем он поступает в печь восстановительного отжига в атмосфере H₂/N₂, нагретую до 710–920°C, восстанавливая оксидную пленку до губчатого железа. Активированную и очищенную полосу охлаждают чуть выше точки плавления цинка перед подачей в ванну с цинком при температуре 450–460°C, где толщина покрытия контролируется воздушным ножом. Наконец, он подвергается хроматной пассивации для повышения устойчивости к белой ржавчине. По сравнению с листами EG, GI имеет более толстое покрытие и в основном используется для деталей, требующих более высокой коррозионной стойкости.

(4) Стальной лист с алюцинковым покрытием (GL)

Покрытие из сплава Al-Zn состоит из 55% алюминия, 43,4% цинка и 1,6% кремния, отвержденного при 600°C с образованием плотного четвертичного кристаллического защитного слоя. Он обеспечивает превосходную коррозионную стойкость с нормальным сроком службы до 25 лет — в 3–6 раз дольше, чем GI, и сравним с нержавеющей сталью. Его коррозионная стойкость обусловлена ​​барьерной защитой алюминия и жертвенной защитой цинка. В то время как цинк жертвенно защищает кромки порезов, царапины и повреждения покрытия, алюминий образует нерастворимый оксидный слой, обеспечивающий барьерную защиту.

Листы, описанные в пунктах 2), 3) и 4), известны под общим названием стали с покрытием и широко используются в бытовом коммуникационном оборудовании. Детали, изготовленные из стали с покрытием, часто не требуют дополнительного покрытия или окраски, а обрезанные кромки не требуют специальной обработки, хотя специальное фосфатирование может повысить устойчивость кромок к коррозии. С точки зрения затрат использование листов EG устраняет необходимость отправки деталей на гальваническое покрытие, что экономит время и транспортные расходы. Кроме того, детали не требуют травления перед покраской, что повышает эффективность обработки.

(5) Лист нержавеющей стали (SUS)

Широко используемый из-за его высокой коррозионной стойкости, хорошей электропроводности и высокой прочности, его недостатки следует полностью учитывать: высокая стоимость материала (примерно в 4 раза выше, чем у стандартного GI); высокая прочность увеличивает износ инструмента на штамповочных станках с ЧПУ, зачастую делая его непригодным для такой обработки; клинч-гайки для нержавеющей стали требуют специальных высокопрочных марок нержавеющей стали, которые стоят дорого; клепка клинч-гайки часто бывает недостаточной, часто требуется дополнительная точечная сварка; адгезию краски сложно контролировать; а значительная упругость материала затрудняет поддержание точности формы и размеров при гибке и штамповке.

(6)Листы из алюминия и алюминиевых сплавов

Обычно используемые листы из алюминия и алюминиевых сплавов в основном включают следующие три материала: коррозионностойкий алюминий 3A21 (ранее LF21), коррозионностойкий алюминий 5A02 (ранее LF2) и твердый алюминий 2A06 (ранее LY6).

Коррозионностойкий алюминий 3A21 (LF21): сплав Al-Mn, наиболее широко используемый коррозионностойкий алюминий. Этот сплав имеет низкую прочность (только выше, чем у промышленного чистого алюминия) и не поддается упрочнению термической обработкой. Холодная обработка часто используется для улучшения механических свойств. Он обладает высокой пластичностью в отожженном состоянии и приемлемой пластичностью в полузакаленном состоянии, но низкой пластичностью при полном нагарте. Он обеспечивает хорошую коррозионную стойкость и свариваемость.

Коррозионностойкий алюминий 5A02 (LF2): коррозионностойкий алюминий Al-Mg. По сравнению с 3А21, 5А02 обладает более высокой прочностью, в частности усталостной прочностью, а также высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Его невозможно укрепить термической обработкой. Свариваемость хорошая при контактной и атомно-водородной сварке, но при аргонодуговой сварке имеется склонность к образованию горячих трещин. Обрабатываемость лучше в наклепанном и полузакаленном состояниях, но плохая в отожженном состоянии. Его можно полировать.

Твердый алюминий 2A06 (LY6): распространенный сорт твердого алюминия. Твердые и сверхтвердые марки алюминия обладают более высокой прочностью и твердостью, чем стандартные алюминиевые сплавы, и могут использоваться для изготовления панельных деталей. Однако пластичность их плохая; их нельзя сгибать, так как это приводит к появлению трещин или изломов по внешнему радиусу.

Коды обозначения и состояния алюминиевых сплавов были обновлены в соответствии с новыми китайскими стандартами (GB/T 16474-1996 для обозначения и GB/T 16475-1996 для состояния).

Таблица перекрестных ссылок между старыми и новыми кодами представлена ​​в Таблице 1-1.

(7)Листы из меди и медных сплавов

Обычно используемые листы из меди и медных сплавов в основном включают два типа: красную медь (чистая медь) T2 и латунь H62.

Красная медь T2: это наиболее часто используемая чистая медь с характерным фиолетовым оттенком, отсюда и название «красная медь» или «фиолетовая медь». Она обеспечивает высокую электро- и теплопроводность, отличную коррозионную стойкость и хорошую формуемость. Однако его прочность и твердость значительно ниже, чем у латуни, и он значительно дороже. Он в основном используется для проводящих, рассеивающих тепло компонентов и устойчивых к коррозии деталей в потребительских товарах длительного пользования, обычно для деталей источников питания, которые должны пропускать большие токи.

Латунь H62: латунь с высоким содержанием цинка, обладает относительно высокой прочностью и отличной обрабатываемостью в холодном и горячем состоянии, что делает ее подходящей для различных процессов формовки и механической обработки. В основном используется для несущих деталей, требующих глубокой вытяжки или гибки. Хотя ее электропроводность уступает красной меди, она обеспечивает лучшую прочность и твердость при более умеренной стоимости. Если позволяют требования к проводимости, выбор латуни H62 вместо красной меди может значительно снизить затраты на материалы. Например, в шинах токопроводящие полосы преимущественно изготавливаются из латуни H62, которая полностью подходит для данного применения.

3. Влияние материала на обработку листового металла .

Три основных процесса обработки листового металла — это вырубка, гибка и волочение. Различные процессы предъявляют разные требования к листовому материалу, поэтому при выборе материала следует учитывать общую геометрию изделия и предполагаемые методы производства.

Влияние материала на процесс вырубки

Для вырубки необходимо, чтобы листовой материал имел достаточную пластичность, чтобы предотвратить растрескивание в процессе эксплуатации.

Мягкие материалы (например, чистый алюминий, устойчивый к коррозии алюминий, латунь, красная медь, низкоуглеродистая сталь) демонстрируют хорошие характеристики вырубки, что приводит к получению гладких кромок с минимальными заусенцами или перекатами.

Твердые материалы (например, высокоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, твердый алюминий, сверхтвердый алюминий) обеспечивают худшее качество вырубки, с более грубыми зонами разрушения, особенно выраженными в более толстых листах.

Хрупкие материалы склонны к разрывам во время вырубки, особенно при узких элементах, где вероятно растрескивание.

Благодаря анализу процессов штамповки, настройке параметров и оптимизации компонентов пресс-форм мы можем существенно сократить циклы испытаний пресс-форм. Это обеспечивает максимальную ценность и повышает конкурентоспособность на рынке для наших клиентов.