Teräsleimausosat ovat metalliosia, jotka on muodostettu litteästä teräslevystä tai kelasta puristamalla, meikkaamalla, taivuttamalla, stanssaamalla tai stanssamalla. Niitä esiintyy käytännössä kaikissa valmistetuissa tuotteissa – autojen koripaneeleista ja rakennetuista laitekoteloihin ja teollisuuslaitteisiin. Oikean teräslaadun valinta on tärkein yksittäinen päätös teräsleistossa, koska se määrää muovattavuuden, lujuuden, hinnan, hitsattavuuden ja pinnan viimeistelyn.
Tässä oppaassa käydään läpi yli 20 yleistä meistossa käytettävää teräslaatua, verrataan kuumavalssattuja ja kylmävalssattuja levyjä, käsitellään lujan teräksen haasteita ja käsitellään pintakäsittelyvaihtoehdot ja suunnittelun valmistukseen (DFM) parhaat käytännöt. Metal Stamping Parts Ltd jalostaa tuhansia tonneja terästä vuosittain auto-, teollisuus- ja kuluttajatuotesovelluksissa.
Teräslaadun valinta leimaamiseen
Oikean teräslaadun valinta edellyttää mekaanisten ominaisuuksien, muovattavuuden, pinnan laadun ja kustannusten tasapainottamista. Alla olevat taulukot kattavat maailmanlaajuisen leimausteollisuuden yleisimmin käytetyt lajikkeet.
Kylmävalssatut teräslaadut (JIS / EN / ASTM)
| Arvosana (JIS) | FI Vastaava | ASTM-vastaava | C (%) | Mn (%) | Myönnön vahvuus (MPa) | Vetolujuus (MPa) | Venymä (%) | r-arvo | Sovellus |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SPCC | DC01 | A1008 CS Type B | ≤0.12 | ≤0.50 | 140–280 | 270–410 | ≥37 | — | Yleiskäyttöiset paneelit, kiinnikkeet |
| SPCD | DC03 | A1008 CS Type A | ≤0.10 | ≤0.45 | 140–260 | 270–390 | ≥39 | ≥1.3 | Piirustussovellukset, matalat piirrokset |
| SPCE | DC04 | A1008 DS Type A | ≤0.08 | ≤0.40 | 120–240 | 270–370 | ≥41 | ≥1.6 | Syväpiirustus, autojen sisäpaneelit |
| SPCF | DC05 | A1008 DDS | ≤0.06 | ≤0.35 | 110–220 | 270–350 | ≥43 | ≥1.9 | Erittäin syvä piirustus, monimutkaiset muodot |
| SPCG | DC06 | A1008 EDDS | ≤0.02 | ≤0.25 | 100–200 | 270–330 | ≥45 | ≥2.1 | Erittäin syvä piirustus, esillä olevat paneelit |
| SPFH490 | — | A1011 HSLA 50 | ≤0.12 | ≤1.60 | ≥325 | ≥490 | ≥23 | — | Rakenneosat, istuinrungot |
| SPFH540 | — | A1011 HSLA 60 | ≤0.12 | ≤1.80 | ≥355 | ≥540 | ≥20 | — | Alustavahvikkeet |
Kuumavalssatut teräslaadut
| Arvosana (JIS) | FI Vastaava | C (%) | Myönnön vahvuus (MPa) | Vetolujuus (MPa) | Venymä (%) | Sovellus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SPHC | DD11 / HR1 | ≤0.15 | ≥205 | ≥270 | ≥27 | Yleiset muovattavat, ei-kriittiset osat |
| SPHD | DD12 / HR2 | ≤0.10 | — | ≥270 | ≥30 | Piirustussovellukset |
| SPHE | DD13 / HR3 | ≤0.06 | — | ≥270 | ≥33 | Syväpiirustus, auton rakenne |
| SS400 | S235JR | ≤0.22 | ≥205 | 400–510 | ≥21 | Rakennekiinnikkeet, raskaat osat |
| SS490 | S275JR | ≤0.25 | ≥245 | 490–610 | ≥19 | Raskaat rakenneosat |
| SM490A | S355JR | ≤0.20 | ≥275 | 490–610 | ≥22 | Hitsausta vaativat rakenneosat |
Advanced High Strength Steel (AHSS) -laadut
| Luokka | Tyyppi | Tuotto (MPa) | UTS (MPa) | Venymä (%) | Taivutussäde (×t) | Sovellus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DP590 | Kaksivaiheinen | 330–410 | ≥590 | ≥20 | 1.0 | Törmäyksenkestävät kannattimet, vahvikkeet |
| DP780 | Kaksivaiheinen | 440–560 | ≥780 | ≥14 | 1.5 | B-pilarit, puskurin palkit |
| DP980 | Kaksivaiheinen | 600–740 | ≥980 | ≥10 | 2.5 | Rakennevahvikkeet |
| DP1180 | Kaksivaiheinen | 850–1050 | ≥1,180 | ≥5 | 4.0 | Ultra-hickth |
| TRIP590 | TRIP | 380–460 | ≥590 | ≥24 | 1.0 | Energiaa vaimentavat rakenteet |
| TRIP780 | TRIP | 450–550 | ≥780 | ≥18 | 1.5 | Törmäysrakenteet |
| CP780 | Monimutkainen vaihe | 620–750 | ≥780 | ≥10 | 2.0 | Alustavahvikkeet |
| CP1180 | Monimutkainen vaihe | 900–1100 | ≥1,180 | ≥5 | 3.5 | tunkeutumisen estävät palkit |
| MS1200 | martensiittiset | 950–1150 | ≥1,200 | ≥4 | 5.0 | Puskurin vahvistukset, ovipalkit |
| FB590 | Ferriitti-bainiitti | 380–480 | ≥590 | ≥18 | 1.0 | Pyörät, rungon osat |
| TWIP980 | TWIP | 400–500 | ≥980 | ≥50 | 0.5 | Tulevaisuuden kevytrakenteet |
Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja leimauslaatuja
| Luokka | Tyyppi | Tuotto (MPa) | UTS (MPa) | Venymä (%) | Magneettinen? | Sovellus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SUS304 | Austeniitti | 205 | 520 | ≥40 | Nro | Laitepaneelit, elintarvikelaitteet |
| SUS301 | Austeniitti | 205–510 | 520–1,270 | ≥40–10 | Nro | Jouset, pidikkeet (kovettuvat) |
| SUS430 | Ferriitti | 205 | 450 | ≥22 | Kyllä | Koristekoristelu, pakokaasukomponentit |
| SUS410 | martensiittiset | 205 | 440 | ≥20 | Kyllä | Ruokailuvälineet, venttiilin osat |
| SUS316L | Austeniitti | 175 | 480 | ≥40 | Nro | Meri-, kemian-, lääketieteen |
Katso lisätietoja ruostumattoman teräksen leimausominaisuuksista ruostumattomasta teräksestä valmistettu leimaus sivu.
Kuumavalssattu vs. kylmävalssattu teräs: kumpi valita?
Valssausprosessi muuttaa perusteellisesti teräksen pinnan laatua, mittatarkkuutta ja mekaanista käyttäytymistä. Alla oleva vertailu auttaa sinua valitsemaan oikean lähtöaineen teräksen leimaaminen sovellus.
| Omaisuus | Kuumavalssattu (HR) | Kylmävalssattu (CR) |
|---|---|---|
| Pinnan laatu | Jyrsintäasteikko, karkea (Ra 3–8 µm) | Sileä, puhdas (Ra 0,5–1,5 µm) |
| Paksuustoleranssi | ±0,10–0,15 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Leveystoleranssi | ±1,0–2,0 mm | ±0,2–0,5 mm |
| Tyypillinen mitta-alue | 1,6–12 mm. | 0,4–3,2 mm |
| Myötölujuus | Alempi (valssattu) | Korkeampi (työkarkaistu) |
| Venymä | Korkeampi | Alempi |
| Hinta per tonni | 15–25 % alempi | Korkeampi |
| Paras | Rakenneosat, raskaat kannattimet, näkymättömät osat | Näkyvät paneelit, tarkkuusosat, matalasta keskikokoiseen veto |
| Tyypilliset leimaustoimenpiteet | Tyhjennys, taivutus, muotoilu | Tyhjennys, piirtäminen, muotoilu, lävistys |
| Maalin tarttuvuus | Vaatii kalkinpoiston | Erinomainen puhdistuksen jälkeen |
Nyrkkisääntö: Käytä kylmävalssattua kaikkeen näkyvään, mittakriittiseen tai piirtämistä vaativaan. Käytä kuumavalssattua rakenneosia, joissa pinnan viimeistely ei ole kriittinen ja leveys ylittää 3 mm.
Erittäin luja teräspuistot ja ratkaisut: Challen
Perinteisten autojen kevytpainokoneissa on uusi haaste AHstampers-jyrsintälajeissa. ja prosessit eivät kestä.
Haaste 1: Liiallinen jousto
Suurlujien terästen myötölujuussuhde on 0,65–0,90 (vrs. 0,50–0,60 miedolla teräksellä), mikä aiheuttaa merkittävää elastisen palautumisen muovauksen jälkeen.
Ratkaisut:
– Ylitaivutus 2–5° laadusta riippuen (yritys ja erehdys tai FEA-simuloitu kompensaatio).
– Käytä pyöriviä taivutustyökaluja, jotka ohjaavat materiaalin virtausta taivutusalueen läpi.
– Käytä servopuristimia, joissa on ohjelmoitava pysähdys alakuolopisteessä, vähentääksesi muotissa olevaa osaa.
– Suunnittele osat, joissa on jäykistäviä helmiä tai kohokuvioita, jotka lukittuvat muotoon.
Haaste 2: Nopeutettu työkalun kuluminen
Kovat mikrorakenteet (martensiitti, bainiitti) AHSS:ssä hiovat työkalupintoja 3–10 kertaa nopeammin kuin pehmeä teräs.
Ratkaisut:
– Käytä D2- tai DC53-työkaluterästä, jossa on PVD-pinnoite (TiAlN tai CrN) kohtalaisiin määriin.
– Vaihda kovametalliteräksiin tai PM (jauhemetallurgia) työkaluteräksiin (ASP-23, VANADIS 4E) suuria tuotantomääriä varten.
– Lisää muotin välystä 10–12 %:iin materiaalin paksuudesta (vrs. 5–7 % pehmeälle teräkselle).
– Käytä kuivakalvo- tai korkeapainevoiteluaineita kitkan vähentämiseksi.
Haaste 3: Hitsausvaatimukset
AHSS-laadut vaativat huolellista hitsausparametrien hallintaa lämpövaikutusten vyöhykkeen (HAZ) pehmenemisen välttämiseksi.
Ratkaisut:
– Käytä vastuspistehitsausta mukautuvalla virransäädöllä.
– Optimoi elektrodin voima ja pitoaika jokaiselle laadulle.
– Harkitse laserhitsausta päittäisliitoksissa, joissa HAZ-hallinta on kriittistä.
– Vahvista hitsin lujuus AWS D8.1M:n tai OEM-kohtaisten standardien mukaan.
Haaste 4: Halkeilu tiukoilla säteillä
DP- ja martensiittisilla lajeilla on rajoitettu venymä (4–14 %), mikä tekee tiukan säteen taivutuksista alttiita halkeilulle.
Ratkaisut:
– Suunniteltu pienin taivutussäde ≥ 2× materiaalin paksuus DP780:lle; ≥ 4× DP1180:lle.
– Suuntaa mutkat kohtisuoraan vierintäsuuntaan nähden, jos mahdollista.
– Käytä lämminmuovausta (200–300 °C) vaativimpiin geometrioihin.
– Harkitse räätälöityjä hitsattuja aihioita – käytä AHSS:ää vain siellä, missä tarvitaan lujuutta ja pehmeää terästä muodostuneella alueella.
Pintakäsittelyvaihtoehdot teräsleimausosille
Pintakäsittely suojaa korroosiolta, parantaa ulkonäköä ja parantaa maalin tarttuvuutta. Alla olevassa taulukossa verrataan neljää yleisintä vaihtoehtoa meistettyjen teräsosien osalta.
| Hoito | Käsitellä | Pinnoitteen paino/paksuus | Suolasumutusvastus (tuntia) | Maalin tarttuvuus | Hitsattavuus käsittelyn jälkeen | Suhteellinen hinta | Tyypillinen sovellus |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sähkösinkitty (EG) | Sinkin sähkösaostus | 5–15 µm | 200–500 | Erinomainen | Hyvä | Matala-Keski | Autojen valopaneelit |
| Kuumasinkitty (GI) | Upotus sulaan sinkkiin | 45–90 g/m² (molemmat puolet) | 300–1,000 | Hyvä (käsittelyn jälkeen) | Kohtuullinen | Keskikokoinen | Laitepaneelit, LVI, rakentaminen |
| Fosfatointi (rauta tai sinkki) | Kemiallinen konversio | 1–3 µm | 50–150 | Erinomainen | Hyvä | Erittäin alhainen | Kaikkien teräsosien esimaalaus |
| Electro-coat | Elektroforeettinen maali | 15–25 µm | 500–1,000 | Ei käytössä (on maali) | Huono | Keskikokoinen | Autojen alusta, kannattimet |
| Dacromet / Geomet | Sinkki-alumiinihiutale | 6–10 µm | 500–1,000+ | Kohtuullinen | Kohtuullinen | Keskikorkea | Kiinnikkeet, jousituksen osat, korkea korroosio |
| Jauhemaali | Sähköstaattinen spray + paista | 60–80 µm | 1,000+ | N/A (on viimeistely) | N/A | Keskikokoinen | Ulkoiluvälineet, huonekalut, kotelot |
Valintaopas:
– Ajoneuvoluokan A näkyville pinnoille: EG + e-coat + pintamaali.
– Rakenneosille syövyttävissä ympäristöissä: GI tai Dacromet.
– Kustannusherkille sisäkiinnikkeille: fosfaatti + jauhemaalaus.
– Korroosiota kestäville kiinnikkeille: Dacromet tai Geomet.
DFM-kärjet teräsleimausosiin
Suunnittelu valmistusta varten -periaatteet vähentävät muotin kustannuksia, parantavat osien laatua ja lyhentävät toimitusaikoja. Noudata näitä ohjeita konseptivaiheessa välttääksesi kalliit muottiversiot myöhemmin.
Geometriasäännöt
- Pienin taivutussäde: 0,5× materiaalin paksuus CR-mietoteräkselle; 1,0–4,0× AHSS:lle (arvosta riippuvainen).
- Pienin reiän halkaisija: ≥ materiaalin paksuus; ≥ 2× paksuus reiät varten venytyslaippa-alueilla.
- Laipan vähimmäisleveys: ≥ 3× materiaalin paksuus + taivutussäde.
- Etäisyys lovesta taivutukseen: ≥ materiaalin paksuus + taivutussäde vääristymien estämiseksi.
- Aukon suunta: kohtisuorassa taivutuslinjaan nähden repeytymisen välttämiseksi.
Toleranssiohjeet
| Ominaisuus | Saavutettava toleranssi | Lisätoiminnoilla |
|---|---|---|
| Tyhjennetty profiili | ±0,05–0,10 mm | ±0,02 mm (hienohionta tai ajo) |
| Reiän sijainti | ±0,05 mm | ±0,02 mm (jälkityöstö) |
| Taivutuskulma | ±1° | ±0,25° (purista jarru CNC-kruunulla) |
| Tasaisuus | 0,2 mm/100 mm | 0,05 mm/100 mm (leimaus + mitoitus) |
| Reunapurseet | ≤ 0,10 mm | ≤ 0,03 mm (jäysteenpoisto) |
Materiaalien ja kustannusten optimointi
- Standardoi osien osien kokoa kokoonpanossa.
- Pesäosat tehokkaasti kaistaleasettelussa – 60–75 % materiaalin käyttöaste on tyypillistä progressiivisille muotteille; alle 55 % takaa uudelleensuunnittelun.
- Harkitse osien vähentämistä yksittäisten osien lukumäärää varten ja toimintoihin liittyminen.
- Määritä pintakäsittely vain tarvittaessa – valikoiva pinnoitus tai paikallinen pinnoitus säästää kustannuksia.
- Käytä numeroa mikä on metallileimaus perusasiat, joiden avulla voit valita progressiivisen, siirtosuulakkeen tai tandemlinjan välillä volyymin ja monimutkaisuuden perusteella.
Usein kysytyt kysymykset
Mitä eroa on SPCC- ja SPCE-teräksillä leimaamiseen?
SPCC on yleiskäyttöinen kylmävalssattu teräs, jonka hiilipitoisuus on enintään 0,12 %, joka soveltuu yksinkertaisiin mutkeihin ja mataliin vetoihin. SPCE:llä on pienempi hiiliraja (≤0,08 %), pienempi mangaani (≤0,40 %) ja huomattavasti suurempi venymä (≥ 41 % vs. ≥ 37 %), mikä tekee siitä paljon paremman syvävetooperaatioissa. SPCE:llä on myös taattu r-arvo (plastinen jännityssuhde) ≥1,6, mikä tarkoittaa, että se kestää ohenemista venytyksen aikana. Käytä SPCC:tä kiinnikkeisiin ja litteisiin osiin; käytä SPCE:tä, kun kappale vaatii syvävetoa tai monimutkaista muotoilua.
Milloin minun tulee käyttää kuumavalssattua terästä kylmävalssatun teräksen sijaan leimaamiseen?
Valitse kuumavalssattu teräs, kun osa on rakenteellinen eikä kosmeettinen, ulottuma ylittää 3,2 mm (useimpien kylmävalssattujen saatavuuden lisäksi), tiukat mittatoleranssit eivät vaadi tai hinta on ensisijainen tekijä. Kuumavalssattu teräs maksaa 15–25 % vähemmän per tonni ja sen venymä on suurempi, mikä auttaa taivuttamaan ja muodostamaan paksuja osia. Sen valssimainen pinta vaatii kuitenkin puhalluksen tai peittauksen ennen maalausta, ja paksuustoleranssit ovat ±0,10–0,15 mm vs. kylmävalssatun ±0,02–0,05 mm.
Kuinka estän halkeilua, kun leimaa edistynyttä korkealujuista terästä?
AHSS:n halkeilu tapahtuu tyypillisesti taivutussäteillä, jotka ovat liian tiukkoja laadun venymiskyvylle. DP590:lle mitoitettu taivutussäde ≥ 1 × materiaalin paksuus; DP780:lle ≥ 1,5×; DP980:lle ≥ 2,5×; ja martensiittisille laaduille (MS1200) ≥ 5× paksuus. Suuntaa mutkat kohtisuoraan valssaussuuntaan nähden, käytä korkeapainevoiteluaineita ja harkitse lämpömuovausta (200–300 °C) vaativimmissa geometrioissa. FEA-simuloinnin suorittaminen ennen muotin rakentamista tunnistaa halkeiluriskit aikaisessa vaiheessa.
Mikä pintakäsittely on paras ulkokäyttöön tarkoitettujen teräsleimausosien pintakäsittely?
Pitkäaikaiseen ulkoaltistukseen kuumasinkitys (GI) tarjoaa parhaan kustannus-suojasuhteen 300–1 000 tunnin suolaruiskutuksen kestävyydellä pinnoitteen painosta riippuen. Koristeellista viimeistelyä vaativille osille fosfatoidun pinnan jauhemaalaus tarjoaa erinomaisen korroosionkestävyyden (yli 1 000 tuntia suolasuihkua) väri- ja rakennevaihtoehdoilla. Dacromet- tai Geomet-sinkki-alumiinihiutalepinnoitteet ovat ihanteellisia kiinnikkeisiin ja pieniin osiin, joissa pinnoitteen paksuuden tasaisuus ja vetyhaurastumisriski ovat huolissaan.
Mikä on hyvä materiaalin käyttöaste progressiiviseen stanssaukseen?
60–75 % materiaalin käyttöastetta pidetään hyvänä teräsosien progressiivisessa stanssauksessa. Alle 55 %:n osuudet viittaavat siihen, että osien asettelua tulisi tarkistaa sisäkkäisyyden optimoimiseksi – yleisiä parannuksia ovat osien suunnan kääntäminen, trimmauslinjojen jakaminen vierekkäisten osien välillä tai kantonauhan geometrian uudelleensuunnittelu. Yli 75 % käyttöaste on saavutettavissa yksinkertaisilla suorakaiteen muotoisilla osilla. Kaikki leikkausromut tulee arvioida samasta nauhasta olevien pienempien osien toissijaiseen käyttöön.
Johtopäätös
Onnistunut teräsleimaus alkaa laadun sovittamisesta käyttökohteeseen. Mieto teräs (SPCC–SPCE) käsittelee useimmat yleiskäyttöiset osat kustannustehokkaasti, kun taas AHSS-laadut (DP, TRIP, CP, MS) tarjoavat lujuus-painosuhteen, jota auto- ja teollisuussovellukset vaativat – tiukemman prosessinhallinnan ja kovempien työkalujen kustannuksella. Pintakäsittelyn valinta, toleranssi ja DFM-periaatteet määräävät edelleen, tarjoaako meistetty teräsosa luotettavaa suorituskykyä kilpailukykyiseen hintaan.
Oletko valmis keskustelemaan seuraavasta teräsleimausprojektistasi? Ota yhteyttä Metal Stamping Parts Ltd suunnittelutukea, materiaalivalintaopastusta ja kilpailukykyistä tuotantotarjousta varten.