Стоманените щамповани части са метални компоненти, формирани от плосък стоманен лист или намотка чрез пресоване, изрязване, огъване или изтегляне в преса за щамповане. Те се появяват на практика във всеки произведен продукт - от автомобилни каросерийни панели и структурни скоби до корпуси на уреди и промишлено оборудване. Изборът на правилния клас стомана е най-важното решение при щамповането на стомана, тъй като определя формоспособността, здравината, цената, заваряемостта и повърхностното покритие.
Това ръководство разглежда повече от 20 общи марки стомана, използвани при щамповане, сравнява горещо валцувани и студено валцувани листове, адресира предизвикателствата на стоманата с висока якост и обхваща опциите за повърхностна обработка и най-добрите практики за проектиране за производство (DFM). Metal Stamping Parts Ltd обработва хиляди тонове стомана годишно в автомобилни, промишлени и потребителски продукти.
Избор на клас стомана за щамповане
Изборът на правилния клас стомана изисква балансиране на механичните свойства, формоспособността, качеството на повърхността и цената. Таблиците по-долу обхващат най-широко използваните степени в световната индустрия за щамповане.
Класове студено валцована стомана (JIS / EN / ASTM)
| Клас (JIS) | EN Еквивалент | ASTM Еквивалент | C (%) | Mn (%) | Якост на провлачване (MPa) | Якост на опън (MPa) | Удължение (%) | r-стойност | Приложение |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SPCC | DC01 | A1008 CS Тип B | ≤0.12 | ≤0.50 | 140–280 | 270–410 | ≥37 | — | Панели с общо предназначение, скоби |
| SPCD | DC03 | A1008 CS Тип A | ≤0.10 | ≤0.45 | 140–260 | 270–390 | ≥39 | ≥1.3 | Приложения за рисуване, плитки рисунки |
| SPCE | DC04 | A1008 DS Тип A | ≤0.08 | ≤0.40 | 120–240 | 270–370 | ≥41 | ≥1.6 | Дълбоко изтегляне, автомобилни вътрешни панели |
| SPCF | DC05 | A1008 DDS | ≤0.06 | ≤0.35 | 110–220 | 270–350 | ≥43 | ≥1.9 | Изключително дълбоко изтегляне, сложни форми |
| SPCG | DC06 | A1008 EDDS | ≤0.02 | ≤0.25 | 100–200 | 270–330 | ≥45 | ≥2.1 | Изключително дълбоко изтегляне, открити панели |
| SPFH490 | — | A1011 HSLA 50 | ≤0.12 | ≤1.60 | ≥325 | ≥490 | ≥23 | — | Структурни части, рамки за седалки |
| SPFH540 | — | A1011 HSLA 60 | ≤0.12 | ≤1.80 | ≥355 | ≥540 | ≥20 | — | Усилвания на шасито |
Горещо валцувани стомани
| Клас (JIS) | EN Еквивалент | C (%) | Якост на провлачване (MPa) | Якост на опън (MPa) | Удължение (%) | Приложение |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SPHC | DD11 / HR1 | ≤0.15 | ≥205 | ≥270 | ≥27 | Общо формоване, некритични части |
| SPHD | DD12 / HR2 | ≤0.10 | — | ≥270 | ≥30 | Приложения за рисуване |
| SPHE | DD13 / HR3 | ≤0.06 | — | ≥270 | ≥33 | Дълбоко изтегляне, автомобилни структурни |
| SS400 | S235JR | ≤0.22 | ≥205 | 400–510 | ≥21 | Структурни скоби, части с голям габарит |
| SS490 | S275JR | ≤0.25 | ≥245 | 490–610 | ≥19 | Структурни компоненти за тежък режим на работа |
| SM490A | S355JR | ≤0.20 | ≥275 | 490–610 | ≥22 | Структурни елементи, изискващи заваряемост |
Разширени Степен на стомана с висока якост (AHSS)
| Клас | Тип | Добив (MPa) | UTS (MPa) | Удължение (%) | Радиус на огъване (×t) | Приложение |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DP590 | Двуфазен | 330–410 | ≥590 | ≥20 | 1.0 | Устойчиви на сблъсък скоби, подсилвания |
| DP780 | Двуфазен | 440–560 | ≥780 | ≥14 | 1.5 | B-колони, броня греди |
| DP980 | Двуфазен | 600–740 | ≥980 | ≥10 | 2.5 | Структурни подсилвания |
| DP1180 | Двуфазен | 850–1050 | ≥1,180 | ≥5 | 4.0 | Скоби с ултрависока якост |
| TRIP590 | TRIP | 380–460 | ≥590 | ≥24 | 1.0 | Енергопоглъщащи структури |
| TRIP780 | TRIP | 450–550 | ≥780 | ≥18 | 1.5 | Структури на катастрофата |
| CP780 | Комплексна фаза | 620–750 | ≥780 | ≥10 | 2.0 | Усилвания на шасито |
| CP1180 | Комплексна фаза | 900–1100 | ≥1,180 | ≥5 | 3.5 | Греди против проникване |
| MS1200 | Мартензит | 950–1150 | ≥1,200 | ≥4 | 5.0 | Усилвания на бронята, греди на вратите |
| FB590 | Ферит-бейнит | 380–480 | ≥590 | ≥18 | 1.0 | Колела, части на шасито |
| TWIP980 | TWIP | 400–500 | ≥980 | ≥50 | 0.5 | Бъдещи леки конструкции |
Класове неръждаема стомана за щамповане
| Клас | Тип | Добив (MPa) | UTS (MPa) | Удължение (%) | Магнитни? | Приложение |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SUS304 | Аустенит | 205 | 520 | ≥40 | No | Панели за уреди, хранително оборудване |
| SUS301 | Аустенит | 205–510 | 520–1,270 | ≥40–10 | No | Пружини, щипки (втвърдява се) |
| SUS430 | Ферит | 205 | 450 | ≥22 | Да | Декоративна облицовка, компоненти на ауспуха |
| SUS410 | Мартензит | 205 | 440 | ≥20 | Да | Прибори за хранене, части за клапани |
| SUS316L | Аустенит | 175 | 480 | ≥40 | No | Морски, химически, медицински |
За повече информация относно възможностите за щамповане на неръждаема стомана, вижте нашия щамповане от неръждаема стомана .
Горещо валцована срещу студено валцована стомана: Кое да изберете?
Процесът на валцуване фундаментално променя качеството на повърхността на стоманата, точността на размерите и механичното поведение. Сравнението по-долу ви помага да изберете правилния изходен материал за вашето приложение щамповане на стомана .
| Свойство | Горещо валцувани (HR) | Студено валцувани (CR) |
|---|---|---|
| Качество на повърхността | Мелнична скала, груба (Ra 3–8 µm) | Гладък, чист (Ra 0,5–1,5 µm) |
| Толеранс на дебелина | ±0,10–0,15 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Толеранс на ширина | ±1,0–2,0 mm | ±0,2–0,5 mm |
| Типичен диапазон на измерване | 1,6–12,0 mm | 0,4–3,2 mm |
| Граница на провлачване | Долна (като валцувана) | По-висок (закален) |
| Удължение | По-висок | По-нисък |
| Цена на тон | 15–25% по-ниска | По-висок |
| Най-добро за | Структурни части, тежки скоби, невидими компоненти | Видими панели, прецизни части, плитки до средни изтегляния |
| Типични операции за щамповане | Заготовка, огъване, формоване | Заготовка, изчертаване, формоване, пробиване |
| Адхезия на боя | Изисква отстраняване на котлен камък | Отлично след почистване |
Основно правило: Използвайте студено валцувани за всичко видимо, критично за размерите или изискващо чертеж. Използвайте горещо валцувани за структурни части, където повърхностното покритие не е критично и дебелината надвишава 3 mm.
Щамповане на стомана с висока якост: Предизвикателства и решения
Тъй като автомобилното олекотяване стимулира възприемането на класове AHSS, щампователите са изправени пред нови предизвикателства, с които традиционните инструменти и процеси за мека стомана не могат да се справят.
Предизвикателство 1: Прекомерно пружиниращо връщане
Високоякостните стомани имат съотношения на провлачване към опън от 0,65–0,90 (срещу 0,50–0,60 за меката стомана), което води до значително еластично възстановяване след формоване.
Решения:
– Прегъване с 2–5° в зависимост от степента (компенсация по метода проба-грешка или FEA-симулирана).
– Използвайте въртящи се инструменти за огъване, които контролират потока на материала през зоната на огъване.
– Приложете серво преси с програмируемо задържане в долната мъртва точка, за да облекчите напрежението на частта в матрицата.
– Дизайнерски части с втвърдяващи перли или релефни елементи за фиксиране на формата.
Предизвикателство 2: Ускорено износване на инструмента
Твърди микроструктури (мартензит, бейнит) в AHSS абразивни повърхности на инструменти 3–10 пъти по-бързо от мека стомана.
Решения:
– Използвайте инструментална стомана D2 или DC53 с PVD покритие (TiAlN или CrN) за умерени обеми.
– Преминете към твърдосплавни пластини или PM (прахова металургия) инструментални стомани (ASP-23, VANADIS 4E) за производство в голям обем.
– Увеличете хлабината на матрицата до 10–12% от дебелината на материала (срещу 5–7% за меката стомана).
– Нанесете сух слой или лубриканти под високо налягане, за да намалите триенето.
Предизвикателство 3: Изисквания за заваряване
Класовете AHSS изискват внимателен контрол на параметрите на заваряване, за да се избегне омекване в засегнатата от топлина зона (HAZ).
Решения:
– Използвайте съпротивително точково заваряване с адаптивен контрол на тока.
– Оптимизирайте силата на електрода и времето за задържане за всяка степен.
– Помислете за лазерно заваряване за челни съединения, където контролът на HAZ е критичен.
– Валидирайте якостта на заваръчния шев според AWS D8.1M или специфични за OEM стандарти.
Предизвикателство 4: Напукване при тесни радиуси
DP и мартензитните класове имат ограничено удължение (4–14%), което прави завоите с тесни радиуси склонни към напукване.
Решения:
– Проектен минимален радиус на огъване ≥ 2× дебелина на материала за DP780; ≥ 4× за DP1180.
– Ориентирайте завоите перпендикулярно на посоката на търкаляне, когато е възможно.
– Използвайте топло формоване (200–300 °C) за най-взискателните геометрии.
– Помислете за персонализирани заварени заготовки — използвайте AHSS само там, където е необходима здравина и мека стомана във формираната зона.
Опции за повърхностна обработка за части за щамповане на стомана
Повърхностната обработка предпазва от корозия, подобрява външния вид и подобрява адхезията на боята. Таблицата по-долу сравнява четирите най-често срещани опции за щамповани стоманени части.
| Лечение | Процес | Тегло / дебелина на покритието | Устойчивост на пръскане със сол (часове) | Адхезия на боята | Заваряемост след обработка | Относителна цена | Типично приложение |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Електро-поцинковано (EG) | Електроотлагане на цинк | 5–15 µm | 200–500 | Отличен | Добър | Ниско-средно | Открити панели за автомобили |
| Горещо поцинковани (GI) | Потапяне в разтопен цинк | 45–90 g/m² (двете страни) | 300–1,000 | Добро (след обработка) | Справедливо | Среден | Панели на уреди, HVAC, строителство |
| Фосфатиране (желязо или цинк) | Химическо преобразуване | 1–3 µm | 50–150 | Отличен | Добър | Много нисък | Предварително боядисване за всички стоманени части |
| Electro-coat (e-coat) | Електрофоретична боя | 15–25 µm | 500–1,000 | N/A (е боята) | Лош | Среден | Автомобилно дъно, скоби |
| Dacromet / Geomet | Цинк-алуминиеви люспи | 6–10 µm | 500–1,000+ | Справедливо | Справедливо | Средно-високо | Крепежни елементи, части на окачването, силно корозионни |
| Прахово покритие | Електростатичен спрей + печене | 60–80 µm | 1,000+ | N/A (е финалът) | N/A | Среден | Външно оборудване, мебели, заграждения |
Ръководство за избор:
– За автомобилни открити повърхности клас A: EG + e-coat + топ лак.
– За структурни части в корозивни среди: GI или Dacromet.
– За чувствителни към цената вътрешни скоби: фосфат + прахово покритие.
– За силно корозионни крепежни елементи: Dacromet или Geomet.
DFM съвети за стоманени щамповани части
Принципите на проектиране за производство намаляват разходите за щампи, подобряват качеството на частите и съкращават времето за изпълнение. Приложете тези указания по време на фазата на концепцията, за да избегнете скъпи ревизии на матрицата по-късно.
Правила за геометрия
- Минимален радиус на огъване: 0,5× дебелина на материала за CR мека стомана; 1,0–4,0× за AHSS (в зависимост от степента).
- Минимален диаметър на отвора: ≥ дебелина на материала; ≥ 2 × дебелина за отвори в зони с разтеглив фланец.
- Минимална ширина на фланеца: ≥ 3× дебелина на материала + радиус на огъване.
- Разстояние от прорез до огъване: ≥ дебелина на материала + радиус на огъване за предотвратяване на изкривяване.
- Ориентация на слота: Перпендикулярно на линията на огъване, за да се избегне разкъсване.
Ръководство за толеранс
| Характеристика | Достижим толеранс | С допълнителни операции |
|---|---|---|
| Празен профил | ±0,05–0,10 mm | ±0,02 mm (фино изрязване или бръснене) |
| Позиция на отвора | ±0,05 mm | ±0,02 mm (след обработка) |
| Ъгъл на огъване | ±1° | ±0,25° (преса с CNC корона) |
| Плоскост | 0,2 mm/100 mm | 0,05 mm/100 mm (щамповане + оразмеряване) |
| Бор | ≤ 0,10 mm | ≤ 0,03 mm (почистване) |
Оптимизиране на материалите и разходите
- Стандартизирайте габаритите между частите в сглобката, за да намалите запасите от материали.
- Ефективно вграждане на части върху оформлението на лентата — 60–75% използване на материала е типично за прогресивните щанци; под 55% изисква редизайн.
- Помислете за комбиниране на множество части в един щампован комплект, за да намалите броя на частите и операциите по съединяване.
- Посочете повърхностна обработка само когато е необходимо — селективно покритие или локализирано покритие спестява разходи.
- Използвайте основите на какво е метално щамповане , за да избирате между прогресивна матрица, трансферна матрица или тандемна линия въз основа на обема и сложността.
Често задавани въпроси
Каква е разликата между SPCC и SPCE стомана за щамповане?
SPCC е студено валцована стомана с общо предназначение с максимално въглеродно съдържание от 0,12%, подходяща за прости огъвания и плитки изтегляния. SPCE има по-ниска въглеродна граница (≤0,08%), по-нисък манган (≤0,40%) и значително по-високо удължение (≥41% спрямо ≥37%), което го прави много по-добър за операции на дълбоко изтегляне. SPCE също има гарантирана r-стойност (коефициент на пластична деформация) от ≥1,6, което означава, че е устойчив на изтъняване по време на разтягане. Използвайте SPCC за скоби и плоски части; използвайте SPCE, когато частта изисква дълбоко изтегляне или сложно формоване.
Кога трябва да използвам горещовалцована стомана вместо студеновалцувана стомана за щамповане?
Изберете горещо валцована стомана, когато частта е структурна, а не козметична, дебелината надвишава 3,2 mm (отвъд повечето студено валцувани наличност), не са необходими строги толеранси на размерите или цената е основният фактор. Горещо валцуваната стомана струва 15–25% по-малко на тон и има по-голямо удължение, което помага при огъване и оформяне на дебели профили. Въпреки това, повърхността му като мелничен мащаб изисква бластиране или ецване преди боядисване, а допустимите отклонения на дебелината са ±0,10–0,15 mm спрямо ±0,02–0,05 mm за студено валцувани.
Как да предотвратя напукване при щамповане на усъвършенствана стомана с висока якост?
Напукване в AHSS обикновено възниква при радиуси на огъване, които са твърде тесни за способността за удължаване на класа. За DP590 проектни радиуси на огъване ≥ 1× дебелина на материала; за DP780, ≥ 1,5 ×; за DP980, ≥ 2,5 ×; и за мартензитни степени (MS1200), ≥ 5 × дебелина. Ориентирайте завоите перпендикулярно на посоката на валцоване, използвайте лубриканти под високо налягане и помислете за топло формоване (200–300 °C) за най-взискателните геометрии. Изпълнението на FEA симулация преди изграждането на матрицата идентифицира рисковете от напукване на ранен етап.
Каква повърхностна обработка е най-добра за части за щамповане на стомана на открито?
За дългосрочно излагане на открито, горещото поцинковане (GI) осигурява най-доброто съотношение цена/защита с 300–1000 часа устойчивост на солен спрей в зависимост от теглото на покритието. За части, изискващи декоративно покритие, прахово покритие върху фосфатирана повърхност осигурява отлична устойчивост на корозия (1000+ часа солен спрей) с опции за цвят и текстура. Цинк-алуминиевите люспести покрития на Dacromet или Geomet са идеални за крепежни елементи и малки части, където еднаквостта на дебелината на покритието и рискът от водородна крехкост са проблем.
Каква е добрата степен на използване на материала за прогресивно щамповане на стомана?
Степента на използване на материала от 60–75% се счита за добра за прогресивно щамповане на стоманени части. Стойностите под 55% предполагат, че оформлението на частта трябва да бъде преразгледано за оптимизиране на вмъкването — обичайните подобрения включват завъртане на ориентацията на частта, споделяне на линии за подрязване между съседни части или препроектиране на геометрията на носещата лента. Над 75% използване е постижимо за прости правоъгълни части. Всеки скрап от облицовка трябва да бъде оценен за вторична употреба заготовка на по-малки части от същата лента.
Заключение
Успешното щамповане на стомана започва със съпоставяне на класа с приложението. Меката стомана (SPCC–SPCE) се справя рентабилно с повечето части с общо предназначение, докато класовете AHSS (DP, TRIP, CP, MS) осигуряват съотношенията якост към тегло, които се изискват от автомобилните и промишлените приложения – за сметка на по-строгия контрол на процеса и по-твърдите инструменти. Изборът на повърхностна обработка, толерантността и принципите на DFM допълнително определят дали една щампована стоманена част осигурява надеждна производителност на конкурентна цена.
Готови ли сте да обсъдите следващия си проект за щамповане на стомана? Свържете се с Metal Stamping Parts Ltd за инженерна поддръжка, насоки за избор на материали и конкурентна производствена оферта.