Что такое услуги по штамповке и изготовлению листового металла и как выбрать правильный процесс для ваших деталей?

Что такое штамповка листового металла и как она работает?

Штамповка листового металла Это процесс холодной штамповки, при котором плоская листовая металлическая заготовка помещается в штамповочный пресс и формируется с помощью закаленного инструмента и набора штампов, которые применяют сжимающую силу для деформации металла до точной трехмерной геометрии. Процесс включает в себя несколько подопераций, которые могут выполняться индивидуально или последовательно в рамках одного прогрессивного штампа или инструмента переносного штампа: вырубка (вырезание внешнего профиля детали из листа), прошивка (вырезание отверстий и отверстий), гибка (формирование угловых элементов), волочение (придание металлу формы чашки или раковины), чеканка (приложение очень высокого локализованного давления для получения точных элементов поверхности и жестких допусков на размеры) и тиснение (создание выпуклых или утопленных поверхностных рисунков для жесткости или идентификации). целях).

Основным экономическим преимуществом штамповки листового металла является скорость: современный высокоскоростной прогрессивный штамповочный пресс, работающий со скоростью от 200 до 800 ударов в минуту, может производить сложную штампованную металлическую деталь каждую долю секунды, достигая времени цикла на деталь, к которому не может приблизиться ни один другой процесс обработки металла при эквивалентной сложности детали. Инвестиции в оснастку, необходимые для достижения такой скорости, значительны и обычно составляют от 15 000 до 250 000 долларов США или более для сложной прогрессивной матрицы, но эти инвестиции амортизируются в течение всего производственного цикла. При объемах производства от 10 000 до 50 000 деталей в год, в зависимости от сложности детали, штамповка неизменно обеспечивает самую низкую стоимость детали среди всех вариантов обработки металла для деталей в пределах ее геометрических возможностей.

Прогрессивная штамповка и трансферная штамповка

Двумя основными конфигурациями штамповочных штампов, используемыми при производственной штамповке, являются прогрессивные штампы и передаточные штампы, и выбор между ними имеет существенное значение для размера детали, сложности и стоимости детали:

• Прогрессивная штамповка: Полоса листового металла непрерывно подается через ряд станций внутри одной матрицы, при этом каждый ход пресса продвигает полосу на один шаг станции и одновременно выполняет назначенную операцию на каждой станции. Деталь остается прикрепленной к полосе с помощью несущих петель до конечной станции, где она отделяется от полосы как готовая деталь. Прогрессивные штампы являются предпочтительным выбором для деталей малого и среднего размера (обычно менее 300 мм в любом направлении), которые требуют большого количества операций формовки и производятся в очень больших объемах. Несущая полоса обеспечивает точное позиционирование детали между станциями без механического передаточного оборудования, обеспечивая максимально возможную скорость пресса.
• Трансферная штамповка: Отдельные заготовки вырезаются из полосы, а затем механически перемещаются между отдельными штамповочными станциями с помощью передаточного механизма, встроенного в пресс. Передаточные штампы могут обрабатывать более крупные и сложные детали, чем прогрессивные штампы, поскольку деталь не обязана оставаться прикрепленной к несущей полосе, что позволяет выполнять операции формовки, требующие освобождения всего периметра заготовки. Трансферная штамповка — стандартный процесс изготовления больших панелей автомобильного кузова, конструктивных элементов и других деталей размером от 300 до 2000 мм.

Допуски, достижимые при прецизионной штамповке металла

Прецизионная штамповка металла относится к операциям штамповки, при которых последовательно достигаются более жесткие допуски на размеры, чем при стандартной коммерческой штамповке, обычно за счет использования тонкой вырубки, чеканки или прецизионной шлифовки с более жесткими зазорами матрицы. Стандартная коммерческая штамповка обычно обеспечивает допуски на размеры деталей от плюс или минус 0,1 до 0,25 мм; прецизионная штамповка металла с использованием тонкой вырубки обеспечивает допуски плюс-минус 0,05 мм или более по перпендикулярности кромок реза и размерам элементов, с чистотой поверхности на срезанных кромках Ra от 0,4 до 1,6 микрометров по сравнению с Ra от 3,2 до 6,3 микрометров для стандартных штампованных кромок. Эти более жесткие допуски влекут за собой более высокие затраты на оснастку и стоимость детали, поэтому прецизионная штамповка применяется только там, где применение действительно требует более жесткого контроля размеров, например, в заготовках шестерен, компонентах клапанов и прецизионных автомобильных конструкционных деталях, где сборка и функциональные характеристики зависят от точной геометрии.

Изготовление листового металла: процессы, возможности и приложения

Производство листового металла включает в себя более широкий набор процессов, используемых для резки, формования и соединения листового металла в готовые детали и сборки, включая методы, которые не требуют больших капиталовложений в прессовую оснастку, необходимую для штамповки. Основными процессами изготовления являются лазерная резка, плазменная резка, гидроабразивная резка, гибка листогибочным прессом, формовка рулонов и сварка, и эти процессы используются индивидуально или в сочетании для производства детали из листового металла от количества прототипов до средних объемов производства, где экономика штамповочного инструмента не оправдывается объемом.

Лазерная резка и формовка листогибочного пресса с ЧПУ

Лазерная резка является доминирующим методом резки в современном производстве листового металла для деталей толщиной от 0,5 мм до примерно 25 мм из стали и алюминия. Станки для резки волоконным лазером мощностью от 6 до 20 киловатт могут резать листы из мягкой стали со скоростью от 25 до 50 метров в минуту при толщине от 1 до 3 мм, обеспечивая допуск кромки реза плюс-минус 0,1 мм и устраняя необходимость в режущем инструменте для конкретной детали. Поскольку траектория резки запрограммирована в программном обеспечении, станок для лазерной резки может изготовить новый профиль детали в течение нескольких часов после получения измененного чертежа, что делает его предпочтительным методом резки для нестандартных деталей из листового металла небольшого объема.

Гибка на листогибочном прессе с ЧПУ придает вырезанным заготовкам трехмерные формы путем применения комбинации пуансона и V-образной матрицы для создания точных углов изгиба. Современные листогибочные прессы с ЧПУ, оснащенные системами измерения угла и автоматическим прогибанием, обеспечивают допуск угла изгиба плюс-минус 0,5 градуса в обычном порядке и плюс-минус 0,2 градуса при опытной настройке и обратной связи по измерениям. Сочетание лазерной резки и гибочного прессования с ЧПУ является стандартным маршрутом изготовления нестандартных деталей из листового металла в количествах от 1 до примерно 5000 штук, охватывая диапазон объемов, где инвестиции в штамповочный инструмент экономически не оправданы для большинства геометрий деталей.

Штамповка против изготовления: когда выбирать каждый процесс

Прецизионные металлические штампованные детали для автомобильной промышленности

Автомобильная промышленность является крупнейшим потребителем прецизионной штамповки металлов в мире, на ее долю приходится от 35 до 45 процентов мирового производства штамповки по стоимости. Требования автомобильной штамповки отличаются от общей промышленной штамповки в нескольких важных отношениях: объемы деталей огромны (одна модель автомобиля может требовать от 100 000 до 500 000 единиц в год), требования к размерной стабильности чрезвычайно жесткие, поскольку детали должны быть правильно собраны на протяжении всего производственного цикла без индивидуальной настройки, использование материала должно быть максимизировано, поскольку затраты на сталь и алюминий составляют от 60 до 70 процентов от общей стоимости деталей при крупносерийной автомобильной штамповке, а детали должны соответствовать требованиям безопасности, долговечности и безопасности транспортных средств. и требования NVH (шум, вибрация и резкость), которые закреплены в строгих инженерных стандартах, ориентированных на конкретного заказчика.

Конструкция корпуса и штамповка закрывающей панели

Штамповка конструкции кузова автомобиля включает в себя основные структурные компоненты кузова автомобиля белого цвета: днище пола, противопожарную перегородку, панель крыши, стойки A и B, дверные пороги и внешние боковые части кузова. Эти детали штампуются из высокопрочных и сверхвысокопрочных марок стали (HSLA, DP, CP и мартенситные стали) с пределом прочности на разрыв от 340 МПа для мягкой конструкционной стали до 1500 МПа и выше для мартенситной стали, закаленной прессованием, используемой в компонентах защиты от взлома, критически важных для безопасности.

Компоненты из закаленной прессом стали (PHS), такие как стойки A, стойки B и дверные балки, штампуются в процессах горячей штамповки, при которых заготовка перед формованием нагревается до 900–950 градусов Цельсия, а затем быстро закаливается в штампе для достижения мартенситной микроструктуры с пределом прочности на разрыв от 1300 до 1500 МПа при массе детали, которая на 20–30 процентов ниже, чем у холодноштампованной детали из высокопрочной стали. эквивалентные структурные характеристики. Снижение массы напрямую способствует топливной экономичности транспортных средств и увеличению запаса хода аккумуляторных электромобилей, что делает штамповку PHS важнейшей технологией для программ облегчения транспортных средств всех основных производителей автомобилей.

Прецизионные штампованные автомобильные конструктивные и функциональные детали

Помимо панелей конструкции кузова, прецизионная штамповка металла позволяет производить широкий спектр автомобильных конструктивных и функциональных деталей, для которых требуются более жесткие допуски и более сложная геометрия, чем для панелей кузова:

• Компоненты подвески: Кронштейны рычагов подвески, опоры пружин и усилители колесных арок штампованы из высокопрочной стали с жесткими размерными допусками, где геометрия напрямую влияет на сход-развал, управляемость и износ шин. Требования к допускам на расположение монтажных отверстий для этих деталей обычно составляют от плюса до минус 0,1–0,2 мм, чтобы обеспечить единое выравнивание при различных вариантах сборки сборочной линии.
• Компоненты силового агрегата и трансмиссии: Заготовки шестерен, диски сцепления и усиление корпуса трансмиссии, требующие тонкой вырубки для получения гладких, перпендикулярных кромок среза и жестких допусков на размеры, необходимых для правильной работы в узлах, вращающихся с высокой скоростью. Заготовки зубчатых колес, изготовленные методом точной штамповки, достигают допусков на профиль зубьев в пределах стандартов качества DIN 7 по сравнению со стандартами DIN 10–11 для эквивалентов, штампованных и обработанных традиционным способом.
• Компоненты аккумуляторного отсека и корпуса: В аккумуляторных электромобилях прецизионные штампованные алюминиевые и стальные компоненты образуют структурный корпус и внутренние перегородки высоковольтного аккумуляторного блока. Эти детали сочетают в себе жесткие допуски по размерам (критически важные для герметизации и сборки) с высокими требованиями к использованию материалов (компоненты аккумуляторных батарей часто изготавливаются из дорогих алюминиевых сплавов, где отходы материала напрямую влияют на экономичность детали).
• Важнейшие для безопасности компоненты ремней безопасности и подушек безопасности: Крепежные пластины ремней безопасности, кронштейны преднатяжителей и компоненты корпуса подушек безопасности отштампованы с учетом конкретных требований к толщине и твердости материала, со 100-процентным контролем размеров и полной отслеживаемостью материала в качестве стандартных требований к качеству.

Требования и стандарты качества автомобильной штамповки

Поставщики автомобильной штамповки должны работать в соответствии с сертификацией системы управления качеством IATF 16949, которая объединяет требования ISO 9001 со специфическими автомобильными требованиями к расширенному планированию качества продукции (APQP), процессу утверждения производственных деталей (PPAP), анализу измерительной системы (MSA) и статистическому управлению процессами (SPC). Для подачи PPAP для новой прецизионной штамповки обычно требуются результаты размеров минимум 30 последовательно изготовленных деталей, показывающие все критические размеры в пределах спецификации при Cpk (индекс возможностей процесса) 1,67 или выше, а также все основные размеры при Cpk 1,33 или выше. Эти требования к возможностям гарантируют, что процесс штамповки будет достаточно надежным, чтобы поддерживать соответствие во всем объеме производства с очень низкой вероятностью попадания на сборочную линию деталей, выходящих за пределы допусков.

Детали из листового металла для промышленного оборудования

Производители промышленного оборудования охватывают широкий спектр категорий продукции: сельскохозяйственную технику, строительное оборудование, системы погрузочно-разгрузочных работ, промышленные насосы и компрессоры, энергетическое оборудование и оборудование для перерабатывающих предприятий. Детали из листового металла, необходимые в этих приложениях, сильно различаются по размеру, спецификациям материалов, объему и требованиям к точности, но у них есть общая характеристика: они должны надежно работать в сложных условиях эксплуатации в течение длительного срока службы, измеряемого десятилетиями, а не годами.

Структурные каркасы и корпуса

Конструктивные рамы, ограждения и корпуса промышленного оборудования обычно изготавливаются из толстолистовой стали (толщиной от 3 до 12 мм) с использованием лазерной резки и гибки листогибочным прессом с последующей сваркой MIG или TIG. Эти детали разработаны с учетом структурной жесткости и защиты окружающей среды, а не точности размеров в субмиллиметровом диапазоне, а процессы изготовления хорошо подходят для умеренных объемов производства, типичных для производителей промышленного оборудования, где годовое производство конкретной модели машины может варьироваться от 100 до 10 000 единиц.

Обработка поверхности деталей из листового металла промышленного оборудования обычно включает дробеструйную очистку для удаления окалины и поверхностных загрязнений с последующим нанесением грунтовки и верхнего слоя электростатическим распылением или катодным погружением. Для оборудования, работающего в высококоррозионных средах (судостроение, химическая обработка, горнодобывающая промышленность), горячее цинкование или термическое напыление цинковых покрытий обеспечивают превосходную защиту от коррозии по сравнению с системами окраски, со сроком службы от 20 до 40 лет в категориях умеренной промышленной коррозии.

Прецизионные штампованные функциональные компоненты промышленного оборудования

В промышленном оборудовании некоторые функциональные компоненты требуют точности и повторяемости штамповки, а не изготовления. Пластины двигателей для электродвигателей штампуются из кремнистой электротехнической стали (специализированного сплава с низкими потерями на магнитный гистерезис) с чрезвычайно жесткими допусками на геометрию пазов, внешний диаметр и плоскостность штабелирования; Допуски на заглушку ламината двигателя обычно составляют плюс-минус 0,02–0,05 мм по размерам пазов и отверстий, чтобы обеспечить правильный магнитный воздушный зазор и заполнение пазов обмотки, которые определяют эффективность двигателя. Один промышленный двигатель среднего размера содержит от 200 до 1000 отдельных пластин, что делает высокоскоростную прецизионную заготовку единственным экономически выгодным методом производства в объемах, необходимых для электромоторной промышленности.

Компоненты реле и контакторов, корпуса пневматических клапанов и распорные пластины гидравлического коллектора являются еще одним примером прецизионных штампованных деталей в промышленном оборудовании, где точность размеров штампованной детали напрямую определяет функциональные характеристики узла. Эти детали часто штампуются из закаленной нержавеющей стали, фосфористой бронзы или бериллиево-медных сплавов, что требует тщательного проектирования оснастки для управления пружинением, деформационным упрочнением и износом штампа в приемлемых пределах в течение требуемого срока службы инструмента.

Выбор материала для промышленных деталей из листового металла

Изготовленные на заказ детали из листового металла для систем HVAC

Системы HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) представляют собой один из крупнейших и наиболее технически специфичных рынков для нестандартных деталей из листового металла. Функциональные требования к листовому металлу HVAC отличаются от конструкционного промышленного листового металла: детали должны сохранять точные размерные соотношения, чтобы обеспечить герметичную сборку и правильный поток воздуха, должны быть изготовлены из материалов, соответствующих температуре, влажности и химической среде обрабатываемого воздуха, и должны производиться в умеренных объемах, типичных для производителей оборудования HVAC (от сотен до десятков тысяч единиц в год), где для большинства типов деталей экономика отдает предпочтение изготовлению, а не штамповке с высокими инвестициями.

Компоненты воздуховодов: требования к материалам и изготовлению

Прямоугольные и круглые воздуховоды для коммерческих и промышленных систем отопления, вентиляции и кондиционирования изготавливаются из оцинкованного стального листа в соответствии с ASTM A653 или эквивалентными стандартами, калибра от 26 (0,55 мм) для жилых воздуховодов низкого давления до 16 калибра (1,5 мм) для промышленных воздуховодов высокого давления. Оцинкованное цинковое покрытие обеспечивает защиту от коррозии без покраски, что важно в системах кондиционирования воздуха, где выделение газа в воздушный поток недопустимо. Стандарты SMACNA (Национальная ассоциация подрядчиков по листовому металлу и кондиционированию воздуха) определяют минимальную толщину листового металла, тип шва и требования к армированию воздуховодов для каждого класса статического давления: от манометра 0,5 дюйма для жилых систем до манометра 10 дюймов и выше для промышленных и лабораторных систем наддува.

Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, работающих с коррозионными или влажными потоками воздуха, таких как кухонные вытяжные системы, вытяжные системы химических лабораторий и вентиляция бассейнов, вместо оцинкованной стали рекомендуется использовать нержавеющую сталь марки 304 или 316, чтобы противостоять воздействию хлоридов или кислотных сред, которые разрушают цинковые покрытия в течение нескольких месяцев. Более высокая стоимость материала и изготовления воздуховодов из нержавеющей стали оправдана сроком службы от 20 до 30 лет по сравнению с 3-7 годами для оцинкованной стали в той же агрессивной среде.

Корпус и внутренние компоненты вентиляционной установки

Панели корпуса, внутренние рамы и монтажные кронштейны компонентов коммерческих и промышленных установок кондиционирования воздуха (AHU) обычно представляют собой детали из листового металла, изготовленные по индивидуальному заказу. Корпуса агрегатов должны одновременно удовлетворять множеству требований: жесткость конструкции, позволяющая выдерживать нагрузки давления, а также вес внутренних компонентов, включая змеевики, вентиляторы и фильтры; теплоизоляционные характеристики для минимизации притока или потери тепла через корпус; герметичность для предотвращения обхода компонентов фильтрации и рекуперации энергии; и очищаемость для применения в пищевой, фармацевтической и медицинской сферах.

Конструкция сэндвич-панелей с использованием двух листов оцинкованной или предварительно окрашенной стали с наполнителем из пенополиуретана или минеральной ваты является стандартным подходом для изолированных панелей корпуса AHU. Изолированные сэндвич-панели для установок AHU обычно имеют толщину от 25 до 50 мм, коэффициент теплопередачи (значение U) от 0,5 до 1,0 Вт/м2К и должны соответствовать классу утечки воздуха в корпусе EN 1886 L1 или L2 (что соответствует скорости утечки ниже 0,009–0,028 литров в секунду на квадратный метр площади корпуса при расчетном классе давления) для энергоэффективных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях.

Прецизионные штампованные детали в оборудовании HVAC

В то время как компоненты воздуховодов и корпусов в основном изготавливаются, а не штампуются, некоторые компоненты оборудования HVAC производятся методом точной штамповки в объемах, которые делают инвестиции в оснастку экономически оправданными:

• Ребра теплообменника: Алюминиевые ребра змеевиков хладагента и теплообменников с рекуперацией тепла штампуются с высокой точностью из алюминиевой фольги (обычно толщиной от 0,1 до 0,15 мм) в высокоскоростных прогрессивных штампах, которые формируют геометрию ребер, создают воротник для отверстий трубок хладагента и одновременно создают гофры и жалюзи, которые улучшают эффективность теплопередачи. Типичный охлаждающий змеевик мощностью 100 кВт содержит от 50 000 до 200 000 отдельных ребер, что делает высокоскоростную прецизионную штамповку единственным практичным методом производства. Допуски на геометрию ребер составляют от плюс-минус 0,02 до 0,05 мм по высоте воротника и диаметру отверстия, чтобы обеспечить правильную установку трубки и надежное механическое соединение между ребром и трубкой после расширения трубки.
• Лопасти и рамы заслонки: Прецизионно штампованные заслонки из оцинкованной или нержавеющей стали для клапанов регулирования объема, противопожарных клапанов и балансировочных клапанов требуют постоянной плоскостности и прямых кромок для достижения характеристик уплотнения, предусмотренных для их применения. Лопасти противопожарного клапана, в частности, должны соответствовать стандартам UL 555 или EN 1366 по герметичности и огнестойкости, которые зависят от точной геометрии лопастей и контакта кромок.
• Компоненты колеса вентилятора: Лопасти крыльчатки центробежного вентилятора, впускные конусы и кольца диффузора изготавливаются прецизионной штамповкой из холоднокатаной стали или алюминия, а затем привариваются в сборный узел крыльчатки вентилятора. Допуски на геометрию лопастей влияют на аэродинамические характеристики вентилятора; постоянный угол наклона лопастей и длина хорды на всех лопастях колеса имеют решающее значение для достижения номинального повышения давления, расхода и эффективности при расчетной скорости.

Услуги по штамповке листового металла на заказ: что следует оценить производителям

Выбор поставщика услуг штамповки листового металла по индивидуальному заказу — это решение о поиске, имеющее долгосрочные последствия для качества деталей, надежности цепочки поставок и общей стоимости владения. Инвестиции в инструменты производятся в начале отношений, а смена поставщиков штамповочных изделий в середине программы требует либо передачи инструментов (что связано с затратами, задержками и рисками проверки), либо создания новых инструментов за дополнительную плату. Поэтому тщательная оценка потенциального поставщика штамповочного оборудования, прежде чем совершать инвестиции в оснастку, имеет важное значение для производителей в любой отрасли.

Технические возможности для проверки перед выбором поставщика

Оценка технических возможностей поставщика прецизионной штамповки металла должна охватывать следующие области:

• Производительность пресса и диапазон тоннажа: Убедитесь, что поставщик использует прессы с грузоподъемностью, соответствующей рассматриваемым деталям. Штамповка детали на прессе меньшего размера создает чрезмерное напряжение в штампе и ускоряет его износ; Использование пресса слишком большого размера приводит к потере энергии и может не обеспечить разрешение управления, необходимое для точной работы. Запросите инвентаризацию пресса, включая тоннаж, размер станины, ход и высоту закрытия для каждого пресса в производственном парке.
• Самостоятельное проектирование и сборка штампов: Поставщики, которые самостоятельно разрабатывают и производят инструменты, имеют более быстрое реагирование на доработку штампа, лучшее понимание взаимосвязи между конструкцией штампа и качеством детали и более прямую ответственность за производительность инструмента. Поставщики, передающие все инструменты на аутсорсинг, вводят дополнительный уровень управления цепочкой поставок и коммуникации, что увеличивает время выполнения заказов и усложняет решение проблем во время испытаний штампов и наращивания производства.
• Метрологическое и контрольное оборудование: Прецизионная штамповка металла требует точных измерений. Убедитесь, что поставщик использует координатно-измерительные машины (КИМ), способные проводить измерения с допусками, требуемыми для поставляемых деталей, и что измерения выполняются регулярно на производстве, а не только во время утверждения детали. Отчеты о проверке первого изделия (FAIR) должны предоставляться в стандартной комплектации при утверждении нового инструмента и любой модификации штампа.
• Сертификация материалов и отслеживаемость: Убедитесь, что поставщик получает сертифицированные протоколы заводских испытаний (MTR) для каждого рулона входящего материала, подтверждающие, что состав материала, механические свойства и состояние поверхности соответствуют указанному сорту. Прослеживаемость материала до оригинального прокатного рулона должна поддерживаться на протяжении всего производства и регистрироваться в документации о доставке, что является обязательным требованием для автомобильной и аэрокосмической промышленности и лучшей практикой для всех применений прецизионной штамповки.

Проектирование для штамповки: как дизайн детали влияет на стоимость и качество

Конструкция штампованной детали напрямую влияет на стоимость оснастки, стоимость детали и достижимое качество размеров. Инженеры, которые понимают фундаментальные правила проектирования штамповки, могут существенно снизить сложность и стоимость оснастки на этапе проектирования, еще до того, как оснастка будет внедрена. Наиболее эффективными рекомендациями по проектированию прецизионной штамповки металла являются:

1. Избегайте жестких допусков на формованные элементы: Допуски на размеры формованных элементов, таких как радиусы изгиба, высота фланцев и глубина тиснения, по своей сути шире, чем допуски на элементы выреза, поскольку пружинение, изменение толщины материала и износ штампа - все это способствует изменению формованных элементов. Укажите допуски между разрезами (расстояния между отверстиями, диаметры отверстий, размеры внешнего профиля) настолько точно, насколько это необходимо, но используйте максимально широкий допустимый допуск для формованных элементов, чтобы избежать дорогостоящих вторичных операций.
2. Поддерживайте достаточное количество материала между проколотыми отверстиями и краями: Как правило, минимальное расстояние от центра пробитого отверстия до ближайшего края детали должно быть не менее 1,5 толщины материала, а минимальное расстояние между двумя соседними отверстиями должно быть не менее 2 толщины материала. Меньшее расстояние приводит к искажению материала вокруг отверстий и ускоренному износу штампов в пуансонах.
3. Расчетные радиусы изгиба в зависимости от толщины материала: Минимальный внутренний радиус изгиба для большинства марок холоднокатаной стали составляет от 0,5 до 1 раза толщины материала; изгиб до радиуса меньшего этого значения вызывает растрескивание внешней поверхности изгиба. Для более твердых материалов, таких как нержавеющая сталь и высокопрочная сталь, минимальный радиус изгиба больше, обычно в 1–2 раза превышает толщину материала, а угол упругого возврата также больше, что требует компенсации угла штампа.
4. Включите соответствующее использование материала в схему полосы: Работайте с поставщиком штамповочных изделий на этапе проектирования, чтобы оптимизировать ориентацию детали в макете полосы. Деталь, ориентированная на 15 градусов от ее положения по умолчанию на полосе, может обеспечить на 10 процентов лучшее использование материала, снижая затраты на материал на значительный процент в течение срока службы детали без каких-либо изменений в функциональной геометрии детали.

Штамповка листового металла, прецизионная штамповка металла и изготовление листового металла по индивидуальному заказу — каждый из них представляет собой конкретное и четко определенное ценностное предложение для производителей автомобилей, промышленности и систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Выбор между ними определяется объемом, требованиями к точности, временем выполнения заказа, стабильностью конструкции, а также конкретными требованиями к материалу и окружающей среде для применения. Производители, которые тратят время на понимание этих характеристик процесса, применяют их при принятии конкретных решений о выборе поставщиков и привлекают к соответствующему процессу поставщиков с продемонстрированными техническими возможностями, добьются наилучшего сочетания качества, стоимости и надежности поставок в своей цепочке поставок деталей из листового металла.

Операции по чистовой обработке поверхности и постштамповке деталей из листового металла

Штампованная или изготовленная деталь из листового металла редко покидает производственное предприятие в том состоянии, в котором она выходит из пресса или лазерной резки. Для большинства промышленных и автомобильных деталей из листового металла требуется одна или несколько операций постобработки, которые очищают, защищают и функционально улучшают поверхность, прежде чем деталь будет готова к сборке. Понимание доступных вариантов отделки, их возможностей и ограничений важно для правильного определения деталей и предотвращения распространенной ошибки применения спецификации отделки, которая либо недостаточна для условий эксплуатации, либо неоправданно дорога для реальных условий эксплуатации.

Очистка и предварительная обработка

Штампованные стальные детали содержат остатки смазочного масла, образовавшиеся в процессе штамповки, и как штампованные, так и изготовленные детали могут иметь окалину, ржавчину и загрязнения на поверхности, которые необходимо удалить перед нанесением какого-либо покрытия. Дробеструйная очистка с использованием стальной крошки или абразива из стеклянных шариков является наиболее распространенным методом подготовки деталей конструкции, при котором достигается чистота поверхности Sa 2,5 (почти белый металл) и шероховатость поверхности от 3 до 8 микрометров, что обеспечивает идеальный профиль механического анкера для адгезии краски и грунтовки. Для прецизионных деталей, где размерные допуски жесткие, а шероховатость поверхности от струйной обработки недопустима, щелочное обезжиривание и кислотное травление обеспечивают химическую очистку без механического истирания поверхности.

Конверсионное покрытие из фосфата железа или цинка, нанесенное после очистки, создает микрокристаллический слой, который улучшает адгезию краски и обеспечивает определенную степень ингибирования коррозии под краской. Предварительная обработка фосфатом цинка в сочетании с электрофоретической (электронной) грунтовкой является стандартом автомобильной промышленности для деталей кузова, обеспечивая непрерывную, равномерно тонкую пленку грунтовки толщиной от 15 до 25 микрометров, которая проникает в коробчатые секции и полые области, недоступные для нанесения распылением, и обеспечивает коррозионную стойкость в течение 1000 часов в нейтральном солевом тумане в соответствии с ISO 9227 до появления первой ржавчины. Та же самая система грунтовки e Coat все чаще применяется производителями промышленного оборудования для деталей, требующих максимально возможной защиты от коррозии.

Системы порошкового покрытия и влажной окраски

Порошковое покрытие является доминирующим верхним слоем для промышленных и коммерческих деталей из листового металла благодаря сочетанию толстой и прочной пленки при одном нанесении, очень низкому уровню выбросов летучих органических соединений по сравнению с жидкими красками на основе растворителей и высокой эффективности использования материала (порошок, напыляемый излишним распылением, восстанавливается и используется повторно, достигая эффективности переноса материала от 95 до 99 процентов). Термореактивные полиэфирные порошковые покрытия, наносимые толщиной сухой пленки от 60 до 80 микрометров, обеспечивают превосходную устойчивость к ультрафиолетовому излучению на открытом воздухе и являются стандартной отделкой для корпусов оборудования HVAC, электрических шкафов и ограждений промышленного оборудования, подвергающихся умеренным условиям окружающей среды.

Для деталей, требующих очень высокой химической стойкости, эпоксидные порошковые покрытия обеспечивают превосходную защиту от щелочей и многих промышленных химикатов, хотя они мелеют и выцветают под воздействием ультрафиолета и поэтому используются в помещениях или под землей. Двухслойные системы, сочетающие порошок эпоксидной грунтовки с порошком верхнего покрытия из полиэстера или полиуретана, обеспечивают химическую стойкость и устойчивость к ультрафиолетовому излучению и являются спецификациями для промышленного оборудования, работающего в агрессивных внешних средах, таких как горнодобывающая промышленность, нефтяные месторождения и морские установки.

Гальваника и электрохимическая обработка прецизионных деталей

Прецизионные штампованные детали для автомобилей, электроники и промышленного управления часто требуют гальванической или химической обработки металла, которая обеспечивает защиту от коррозии, износостойкость или особые свойства электрического контакта. Гальваническое покрытие цинком толщиной от 5 до 12 микрометров обеспечивает адекватную защиту от коррозии внутренних автомобильных штамповок и электрических компонентов, а пассивация трехвалентным хроматом поверх слоя цинка обеспечивает визуальный индикатор коррозии и дополнительное повышение коррозионной стойкости. Гальваническое покрытие никелем толщиной от 5 до 15 микрометров на прецизионных контактах и ​​пружинах разъемов обеспечивает как устойчивость к коррозии, так и низкое и стабильное контактное сопротивление (обычно ниже 10 миллиом), необходимое для надежной передачи электрического сигнала в автомобильных и промышленных разъемах управления.

Для крупномасштабной прецизионной штамповки, такой как электронные клеммы, контакты разъемов и пружины реле, селективное покрытие наносится из драгоценного или функционального металла только на площадь контактной поверхности детали, используя маскируемые процессы нанесения покрытия с намотки на намотку, которые сводят к минимуму использование дорогих материалов для покрытия золотом, палладием или серебром, одновременно достигая требуемых контактных свойств на каждой функциональной поверхности штампованной детали. Такое избирательное нанесение функциональных покрытий возможно только на прецизионные штампованные детали, имеющие постоянную геометрию, поскольку совмещение маскировки зависит от повторяемости размеров, которой обычно не достигают изготовленные или обработанные детали при требуемой производительности.

Спецификации отделки детали из листового металла должны устанавливаться на этапе проектирования по согласованию с поставщиком штамповки или изготовления, а не добавляться в качестве второстепенной мысли после того, как проект детали заморожен. Требования к отделке влияют на размерные границы детали (толщина покрытия и порошкового покрытия увеличивают размеры детали и должны учитываться в зазорах при сборке), конструкцию любых отверстий для резьбовых креплений (которые должны быть замаскированы или нарезаны резьбой после нанесения покрытия для сохранения качества резьбы) и технологические возможности поставщика. Поставщики с интегрированными операциями отделки — штамповкой и обработкой поверхности под одной крышей — могут обеспечить более жесткий контроль над всей последовательностью процесса и более короткие сроки выполнения заказов, чем цепочка поставок, которая перемещает детали между отдельными поставщиками штамповки и отделки.