Terasest stantsitud osad on metallkomponendid, mis on valmistatud lamedast teraslehest või -poolist pressimise, tühjendamise, painutamise, stantsimise või stantsimise teel. Neid leidub peaaegu kõigis toodetud toodetes – alates autode kerepaneelidest ja konstruktsiooniklambritest kuni seadmete korpuste ja tööstusseadmeteni. Õige teraseklassi valimine on terase stantsimisel kõige olulisem otsus, sest see määrab vormitavuse, tugevuse, maksumuse, keevitatavuse ja pinnaviimistluse.
Selles juhendis käsitletakse enam kui 20 levinumat stantsimisel kasutatavat terasesorti, võrreldakse kuum- ja külmvaltsitud lehte, käsitletakse kõrgtugeva terase väljakutseid ning käsitletakse pinnatöötluse võimalusi ja DFM-i parimaid tavasid. Metal Stamping Parts Ltd töötleb igal aastal tuhandeid tonne terast autotööstuses, tööstuses ja tarbekaupades.
Teraseklassi valik stantsimiseks
Õige teraseklassi valimine nõuab mehaaniliste omaduste, vormitavuse, pinnakvaliteedi ja kulude tasakaalustamist. Allolevad tabelid hõlmavad ülemaailmses stantsimistööstuses kõige laialdasemalt kasutatavaid marke.
Külmvaltsitud terase klassid (JIS / EN / ASTM)
| Hinne (JIS) | ET Samaväärne | ASTM-i ekvivalent | C (%) | Mn (%) | Tootlikkus (MPa) | Tõmbetugevus (MPa) | Pikenemine (%) | r-väärtus | Rakendus |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SPCC | DC01 | A1008 CS tüüp B | ≤0.12 | ≤0.50 | 140–280 | 270–410 | ≥37 | — | Üldotstarbelised paneelid, kronsteinid |
| SPCD | DC03 | A1008 CS tüüp A | ≤0.10 | ≤0.45 | 140–260 | 270–390 | ≥39 | ≥1.3 | Joonistusrakendused, madalad joonised |
| SPCE | DC04 | A1008 DS tüüp A | ≤0.08 | ≤0.40 | 120–240 | 270–370 | ≥41 | ≥1.6 | Sügavjoonistus, auto sisepaneelid |
| SPCF | DC05 | A1008 DDS | ≤0.06 | ≤0.35 | 110–220 | 270–350 | ≥43 | ≥1.9 | Eriti sügav joonis, keerulised kujundid |
| SPCG | DC06 | A1008 EDDS | ≤0.02 | ≤0.25 | 100–200 | 270–330 | ≥45 | ≥2.1 | Ülisügav joonis, paljastatud paneelid |
| SPFH490 | — | A1011 HSLA 50 | ≤0.12 | ≤1.60 | ≥325 | ≥490 | ≥23 | — | Konstruktsiooniosad, istmeraamid |
| SPFH540 | — | A1011 HSLA 60 | ≤0.12 | ≤1.80 | ≥355 | ≥540 | ≥20 | — | Šassii tugevdused |
Kuumvaltsitud terase klassid
| Hinne (JIS) | ET Samaväärne | C (%) | Tootlikkus (MPa) | Tõmbetugevus (MPa) | Pikenemine (%) | Rakendus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SPHC | DD11 / HR1 | ≤0.15 | ≥205 | ≥270 | ≥27 | Üldvormivad, mittekriitilised osad |
| SPHD | DD12 / HR2 | ≤0.10 | — | ≥270 | ≥30 | Joonistusrakendused |
| SPHE | DD13 / HR3 | ≤0.06 | — | ≥270 | ≥33 | Sügavtõmme, auto konstruktsioon |
| SS400 | S235JR | ≤0.22 | ≥205 | 400–510 | ≥21 | Konstruktsiooniklambrid, rasked osad |
| SS490 | S275JR | ≤0.25 | ≥245 | 490–610 | ≥19 | Tugevad konstruktsioonikomponendid |
| SM490A | S355JR | ≤0.20 | ≥275 | 490–610 | ≥22 | Keevitatavust vajavad konstruktsioonielemendid |
Täiustatud kõrgtugeva terase (AHSS) klassid
| Klass | Tüüp | Tootlikkus (MPa) | UTS (MPa) | Pikenemine (%) | Painderaadius (×t) | Rakendus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DP590 | Kahefaasiline | 330–410 | ≥590 | ≥20 | 1.0 | Põrkekindlad kronsteinid, tugevdused |
| DP780 | Kahefaasiline | 440–560 | ≥780 | ≥14 | 1.5 | B-piilarid, kaitseraua talad |
| Kahefaasiline 9876543243456185 DP980 | Kahefaasiline | 600–740 | ≥980 | ≥10 | 2.5 | Konstruktsioonitugevdused |
| DP1180 | Kahefaasiline | 850–1050 | ≥1,180 | ≥5 | 4.0 | ülitugev kronstein |
| TRIP590 | TRIP | 380–460 | ≥590 | ≥24 | 1.0 | Energiat neelavad struktuurid |
| TRIP780 | TRIP | 450–550 | ≥780 | ≥18 | 1.5 | Kokkupõrkekonstruktsioonid |
| CP780 | Keeruline faas | 620–750 | ≥780 | ≥10 | 2.0 | Šassii tugevdused |
| CP1180 | Keeruline faas | 900–1100 | ≥1,180 | ≥5 | 3.5 | Sissetungimisvastased talad |
| MS1200 | Martensiit | 950–1150 | ≥1,200 | ≥4 | 5.0 | Põrkeraua tugevdused, uksetalad |
| FB590 | Ferriit-bainiit | 380–480 | ≥590 | ≥18 | 1.0 | Rattad, šassii osad |
| TWIP980 | TWIP | 400–500 | ≥980 | ≥50 | 0.5 | Tuleviku kergkonstruktsioonid |
Roostevabast terasest klassid tembeldamiseks
| Klass | Tüüp | Tootlikkus (MPa) | UTS (MPa) | Pikenemine (%) | Magnet? | Rakendus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SUS304 | Austeniit | 205 | 520 | ≥40 | Nr | Seadmepaneelid, toiduainete seadmed |
| SUS301 | Austeniit | 205–510 | 520–1,270 | ≥40–10 | Nr | Vedrud, klambrid (kõveneb) |
| SUS430 | Ferriit | 205 | 450 | ≥22 | Jah | Dekoratiivne viimistlus, väljalaskekomponendid |
| SUS410 | Martensiit | 205 | 440 | ≥20 | Jah | Söögiriistad, klapiosad |
| SUS316L | Austeniit | 175 | 480 | ≥40 | Nr | Mere-, keemia-, meditsiiniline |
Lisateavet roostevabast terasest stantsimise võimaluste kohta leiate meie veebisaidilt roostevabast terasest stantsimine lk.
Kuumvaltsitud vs külmvaltsitud teras: millist valida?
Valtsimisprotsess muudab põhjalikult terase pinna kvaliteeti, mõõtmete täpsust ja mehaanilist käitumist. Allolev võrdlus aitab teil valida enda jaoks õige lähtematerjali terase stantsimine rakendus.
| Kinnistu | Kuumvaltsitud (HR) | külmvaltsitud (CR) |
|---|---|---|
| Pinnakvaliteet | Freesmõõtkava, krobeline (Ra 3–8 µm) | Sile, puhas (Ra 0,5–1,5 µm) |
| Paksuse tolerants | ±0,10–0,15 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Laiuse tolerants | ±1,0–2,0 mm | ±0,2–0,5 mm |
| Tüüpiline gabariidivahemik | 1,6–12 mm. | 0,4–3,2 mm |
| Voolutugevus | Alumine (valtsitud) | Kõrgem (tööjõuline) |
| Pikendus | Kõrgem | Madalam |
| Kulu tonni kohta | 15–25% madalam | Kõrgem |
| Parim | Konstruktsiooniosad, rasked kronsteinid, mittenähtavad komponendid | Nähtavad paneelid, täppisosad, madalad kuni keskmised tõmblused |
| Tüüpilised tembeldamise toimingud | Tühistamine, painutamine, vormimine | Tühistamine, joonistamine, vormimine, augustamine |
| Värvi nakkuvus | Nõuab katlakivi eemaldamist | Suurepärane pärast puhastamist |
Rusikareegel: kasutage külmvaltsitud kõige nähtava, mõõtmetega kriitilise või joonistamist vajava asja puhul. Kasutage kuumvaltsitud konstruktsiooniosade jaoks, mille pinnaviimistlus ei ole kriitiline ja mille gabariidid on üle 3 mm.
Kõrgtugev stants ja lahendus: terasest teras
Kuna autotööstuses kasutatavad kergekaalulised ajamid on traditsioonilised, seisavad silmitsi AHstamperSS-i uute tööriistade kasutuselevõtuga. ja protsessid ei saa hakkama.
Väljakutse 1: Liigne tagasitõuge
Kõrgtugevate teraste saagise ja tõmbe suhe on 0,65–0,90 (vs. pehme terase puhul 0,50–0,60), mis põhjustab pärast vormimist olulist elastsuse taastumist.
Lahendused:
– Ülepainutus 2–5° olenevalt kaldest (katse-eksitus või FEA-simuleeritud kompensatsioon).
– Kasutage pöörlevaid painutustööriistu, mis kontrollivad materjali liikumist läbi paindetsooni.
– Rakendage alumises surnud punktis programmeeritava seisuga servopressid, et leevendada matriitsis oleva osa pinget.
– Kujundatavad osad, millel on jäigastavad helmed või reljeefid kuju lukustamiseks.
Väljakutse 2: tööriistade kiirendatud kulumine
AHSS-i kõvad mikrostruktuurid (martensiit, bainiit) lihvivad tööriista pindu 3–10 korda kiiremini kui pehme teras.
Lahendused:
– Mõõdukate mahtude jaoks kasutage PVD-kattega (TiAlN või CrN) D2 või DC53 tööriistaterast.
– Suuremahuliseks tootmiseks lülituge karbiiddetailidele või PM (pulbermetallurgia) tööriistaterastele (ASP-23, VANADIS 4E).
– suurendage stantsi kliirensit 10–12%-ni materjali paksusest (võrreldes pehme terase puhul 5–7%).
– Hõõrdumise vähendamiseks kandke kuiva kile või kõrgsurvemäärdeid.
3. väljakutse: keevitusnõuded
AHSS-klassid nõuavad hoolikat keevitusparameetrite juhtimist, et vältida kuumusest mõjutatud tsooni (HAZ) pehmenemist.
Lahendused:
– Kasutage adaptiivse voolujuhtimisega takistuspunktkeevitust.
– optimeerige iga klassi elektroodi jõudu ja hoidmisaega.
– Kaaluge laserkeevitamist põkkliidete puhul, kus HAZ-i juhtimine on kriitiline.
– kinnitage keevisõmbluse tugevus vastavalt AWS D8.1M või OEM-spetsiifilistele standarditele.
Väljakutse 4: lõhenemine tiheda raadiuse juures
DP ja martensiitsete klasside pikenemine on piiratud (4–14%), mis muudab kitsa raadiusega painde pragunemise kalduvaks.
Lahendused:
– projekteeritud minimaalne painderaadius ≥ 2× materjali paksus DP780 jaoks; ≥ 4× DP1180 jaoks.
– Võimalusel suunake kõverad veeremissuunaga risti.
– Kasutage soojavormimist (200–300 °C) kõige nõudlikuma geomeetria jaoks.
– Kaaluge kohandatud keevitatud toorikuid – kasutage AHSS-i ainult seal, kus on vaja tugevust ja pehmet terast vormitud tsoonis.
Terase stantsimisosade pinnatöötluse võimalused
Pinnatöötlus kaitseb korrosiooni eest, parandab välimust ja parandab värvi nakkumist. Allolevas tabelis võrreldakse nelja kõige levinumat tembeldatud terasosade valikut.
| Töötlemine | Protsess | Katte kaal/paksus | Soola pihustuskindlus (tundides) | Värvi nakkuvus | Keevitatavus pärast töötlemist | Suhteline maksumus | Tavaline kasutusala |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elektrotsingitud (EG) | Tsingi elektroodsadestamine | 5–15 µm | 200–500 | Suurepärane | Hea | Madal-Keskmine | Autode katmata paneelid |
| Kuumtsingitud (GI) | Kastmine sulatsinki | 45–90 g/m² (mõlemad pooled) | 300–1,000 | Hea (pärast töötlemist) | Fair | Keskmine | Seadmepaneelid, HVAC, ehitus |
| Fosfaadimine (raud või tsink) | Keemiline muundamine | 1–3 µm | 50–150 | Suurepärane | Hea | Väga madal | Kõikide terasdetailide värvimise eeltöötlus |
| Elektro-kattekiht | Elektroforeetiline värv | 15–25 µm | 500–1,000 | N/A (on värv) | Kehv | Keskmine | Autode põhi, kronsteinid |
| Dacromet / Geomet | Tsink-alumiiniumhelbed | 6–10 µm | 500–1,000+ | Fair | Fair | Keskmine-kõrge | Kinnitused, vedrustuse osad, kõrge korrosioonikindlus |
| Pulbervärv | Elektrostaatiline pihustus + küpsetamine | 60–80 µm | 1,000+ | N/A (on viimistlus) | N/A | Keskmine | Välisseadmed, mööbel, korpused |
Valikujuhend:
– A-klassi autode katmata pindadele: EG + e-coat + pealislakk.
– Söövitavas keskkonnas konstruktsiooniosade jaoks: GI või Dacromet.
– Kulutundlikele sisekronsteinidele: fosfaat + pulbervärv.
– Kõrge korrosiooniga kinnitusdetailide jaoks: Dacromet või Geomet.
DFM-i otsikud terasest stantsimisosade jaoks
Tootmispõhise disaini põhimõtted vähendavad stantsi maksumust, parandavad osade kvaliteeti ja lühendavad tarneaega. Rakendage neid juhiseid kontseptsiooni faasis, et vältida hilisemaid kulukaid stantside muudatusi.
Geomeetria reeglid
- Minimaalne painderaadius: 0,5× materjali paksus CR pehme terase jaoks; 1,0–4,0 × AHSS-i jaoks (sõltuv klassist).
- Minimaalne augu läbimõõt: ≥ materjali paksus; ≥ 2× paksus aukude jaoks venitatavate äärikutega aladel.
- minimaalne laius: ≥ 3× materjali paksus + painderaadius.
- Sälgu ja painde vahemaa: ≥ materjali paksus + painderaadius moonutuste vältimiseks.
- Pilu suund: Rebenemise vältimiseks paindejoonega risti.
Tolerantsi juhis
| Funktsioon | Saavutatav tolerants | Täiendavate toimingutega |
|---|---|---|
| Tühistatud profiil | ±0,05–0,10 mm | ±0,02 mm (peeneks tühjendamine või raseerimine) |
| Ava asend | mm ±0,05 | ±0,02 mm (järeltöötlus) |
| Paindenurk | ±1° | ±0,25° (piduri vajutamine CNC-krooniga) |
| Tasasus | 0,2 mm/100 mm | 0,05 mm/100 mm (stantsimine + suuruse määramine) |
| Servajäljendus | ≤ 0,10 mm | ≤ 0,03 mm (jäme eemaldamine) |
Materjali ja kulude optimeerimine
- Koostu materjali osade vähendamiseks standardiseerige mõõtur.
- Pesaosad tõhusalt ribapaigutusega – 60–75% materjalikasutus on tüüpiline progresseeruvatele matriitidele; alla 55% garanteerib ümberkujundamise.
- osade kokkupanemine. ja operatsioonidega liitumine.
- Määrake pinnatöötlus ainult seal, kus see on vajalik – valikuline plaatimine või lokaalne katmine säästab kulusid.
- Kasutage mis on metallist stantsimine põhitõed, mille abil valida mahu ja keerukuse alusel progressiivse, ülekandevormi või tandemliini vahel.
Korduma kippuvad küsimused
Mis vahe on SPCC- ja SPCE-terasel stantsimiseks?
SPCC on üldotstarbeline külmvaltsitud teras maksimaalse süsinikusisaldusega 0,12%, mis sobib lihtsate kurvide ja madalate tõmbete jaoks. SPCE-l on madalam süsiniku piirmäär (≤0,08%), madalam mangaan (≤0,40%) ja oluliselt suurem pikenemine (≥41% vs. ≥37%), mistõttu on see süvatõmbeoperatsioonide jaoks palju parem. SPCE-l on ka garanteeritud r-väärtus (plastilise deformatsioonisuhe) ≥1,6, mis tähendab, et see peab vastu venitamise ajal hõrenemisele. Kasutage sulgude ja lamedate osade jaoks SPCC-d; kasutage SPCE-d, kui detail nõuab süvatõmmet või keerulist vormimist.
Millal peaksin tembeldamiseks kasutama külmvaltsitud terase asemel kuumvaltsitud terast?
Valige kuumvaltsitud teras, kui see osa on konstruktsiooniline, mitte kosmeetiline, gabariidi pikkus ületab 3,2 mm (üle 3,2 mm (suurem osa külmvaltsitud saadavusest), ranged mõõtmete tolerantsid ei ole nõutavad või kulu on peamine põhjus. Kuumvaltsitud teras maksab 15–25% vähem tonni kohta ja sellel on suurem venivus, mis aitab painutada ja moodustada paksu sektsioone. Selle veskikujuline pind vajab aga enne värvimist pritsimist või peitsimist ning paksuse tolerantsid on ±0,10–0,15 mm versus ±0,02–0,05 mm külmvaltsimisel.
Kuidas vältida pragunemist täiustatud kõrgtugeva terase tembeldamisel?
AHSS-i pragunemine toimub tavaliselt painderaadiuste juures, mis on klassi pikenemisvõime jaoks liiga kitsad. DP590 puhul projekteeritud painderaadiused ≥ 1 × materjali paksus; DP780 puhul ≥ 1,5×; DP980 puhul ≥ 2,5×; ja martensiitsete klasside (MS1200) puhul ≥ 5× paksus. Suunake kõverad valtsimissuunaga risti, kasutage kõrgsurvemäärdeid ja kaaluge kõige nõudlikuma geomeetria puhul soojavormimist (200–300 °C). FEA simulatsiooni käivitamine enne matriitsi ehitamist tuvastab pragunemisriskid varakult.
Milline pinnatöötlus on parim välistingimustes kasutatavate terasest stantsimisdetailide jaoks?
Pikaajalise välistingimustes viibimise korral tagab kuumtsinkimine (GI) parima kulu-kaitse suhte 300–1000 tunnise soolapihustuskindlusega, olenevalt katte massist. Dekoratiivset viimistlust vajavate osade puhul tagab fosfaaditud pinna pulbervärvimine suurepärase korrosioonikindluse (1000+ tundi soolapihustit) koos värvi- ja tekstuurivalikutega. Dacrometi või Geometi tsink-alumiiniumhelbed sobivad ideaalselt kinnitusdetailide ja väikeste osade jaoks, kus katte paksuse ühtlus ja vesiniku purunemise oht on muret tekitavad.
Milline on hea materjali kasutamise määr progressiivse stantsitud terase stantsimiseks?
Terasest osade järkjärgulise stantsimise puhul peetakse heaks materjalikasutustaset 60–75%. Alla 55% määrad viitavad sellele, et osade paigutus tuleks pesastamise optimeerimiseks üle vaadata – levinud täiustused hõlmavad detailide orientatsiooni pööramist, trimmijoonte jagamist külgnevate osade vahel või kanduriba geomeetria ümberkujundamist. Lihtsate ristkülikukujuliste osade puhul on saavutatav üle 75% kasutusaste. Kõiki trimmijääke tuleks hinnata sama riba väiksemate osade teisese kasutuse tühjendamiseks.
Järeldus
Edukas terase stantsimine algab kvaliteedi sobitamisest rakendusega. Pehme teras (SPCC–SPCE) käsitleb enamikke üldotstarbelisi osi kulutõhusalt, samas kui AHSS-klassid (DP, TRIP, CP, MS) tagavad tugevuse ja kaalu suhte, mida nõuavad autotööstuses ja tööstuslikud rakendused – rangema protsessikontrolli ja raskemate tööriistade arvelt. Pinnatöötluse valik, tolerantsus ja DFM-i põhimõtted määravad veelgi, kas stantsitud terasosa tagab usaldusväärse jõudluse konkurentsivõimelise hinnaga.
Kas olete valmis arutama oma järgmist terasestantsimise projekti? Contact Metal Stamping Parts Ltd inseneritoe, materjalivaliku juhiste ja konkurentsivõimelise tootmise hinnapakkumise saamiseks.