Штампталған болат: сорттары, қасиеттері және қолданылуы
Штампыланған болат штамптау қалыптары мен механикалық немесе гидравликалық престер арқылы тегіс парақты немесе орамды қалаған пішінге басу арқылы жасалған болат құрамдас бөліктерге жатады. Болат әлемдегі ең көп мөрленген металл болып қала береді, салмағы бойынша барлық мөрленген бөлшектердің шамамен 70% құрайды. Оның үстемдігі беріктіктің, қалыптасудың, дәнекерлеудің және материалдың төмен құнының теңдесі жоқ үйлесімінен туындайды.
Штампыланған бөлік үшін болаттың дұрыс маркасын таңдау - бұл штамптың дизайны мен престің тоннажынан бастап дәнекерлеуге, бояуға және далалық өнімділікке дейінгі барлық төменгі ағындық процестерге әсер ететін инженерлік шешім. Бұл нұсқаулық штампталған болаттың бес негізгі санатын салыстырады, механикалық қасиеттердің штамптауға қалай әсер ететінін түсіндіреді, салалық таңдауларды картаға түсіреді және сортты таңдауға ықпал ететін шығындар факторларын бөледі.
Штамптауға арналған болат маркасын салыстыру
Төмендегі кесте штамптауда қолданылатын болаттың бес кең санатын өкілдік сорттарымен, типтік механикалық қасиеттерімен және жалпы қолданбаларымен салыстырады.
| Санат | Өкіл бағалар | Көміртек (%) | Берілу күші (МПа) | Созылу беріктігі (МПа) | Ұзару (%) | Штамптау өнімділігі | Типтік қолданбалар |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Төмен көміртекті болат | SPCC, DC01, A1008 CS, SAE 1008, SAE 1010 | 0.05–0.15 | 140–280 | 270–410 | 37–48 | Өте жақсы — жоғары созылу, төмен кірістілік қатынасы, оңай қалыптау | Құрылғы панельдері, кронштейндер, автомобиль корпусының панельдері, қоршаулар |
| Орташа көміртекті болат | SAE 1030, SAE 1040, S355, SPFH490 | 0.25–0.45 | 250–450 | 470–650 | 18–30 | Орташа — төмен ұзарту, жоғары серпіліс, жасыту қажет болуы мүмкін | Тісті дөңгелектер, кронштейндер, құрылымдық элементтер, ауылшаруашылық жабдықтары |
| Жоғары көміртекті болат | SAE 1060, SAE 1075, SAE 1095, C75S | 0.55–0.95 | 400–700 | 650–1,100 | 8–20 | Нашардан әділге дейін — өте шектеулі қалыптау, күйдірілген күйді немесе жылы қалыптауды қажет етеді | Серіппелер, қалақтар, шайбалар, қол құралдары, қыстырғыштар |
| Легирленген болат | SAE 4130, SAE 4340, 42CrMo4 | 0,25–0,45 (+Cr, Mo, Ni) | 450–850 | 700–1,100 | 12–22 | Әділ — жоғары беріктік шегін қалыптастыру; жиі күйдірілген күйде мөрленеді, содан кейін термиялық өңдеуден өтеді | Ауыр салмақты құрылымдық бөлшектер, аэроғарыштық кронштейндер, тау-кен жабдықтары |
| Тот баспайтын болат | SUS304, SUS301, SUS430, 316L, 410 | 0,03–0,15 (+Cr, Ni, Mo) | 170–510 | 450–1,270 | 10–50 | Жақсыдан Өте жақсыға дейін (бағаға байланысты) — 304 пішін жақсы; 301 жұмыс жылдам қатаяды; 430-да тартылу тереңдігі шектеулі | Азық-түлік жабдықтары, медициналық құрылғылар, химиялық резервуарлар, сәндік әрлеу, шығару жүйелері |
Бөлшектеу
Төмен көміртекті болат (штамптаудың жұмыс күші)
SPCC (JIS), DC01 (EN) және A1008 CS (ASTM) сияқты төмен көміртекті болат маркалары қалыптау, құны және дәнекерлеу мүмкіндігінің ең жақсы теңгерімділігін ұсынады. Көміртегі 0,15%-дан төмен болса, бұл сорттар жоғары ұзартуға (37-48%), төмен шығымдылық пен созылу коэффициентіне (0,50-0,65) және алдын ала қыздырусыз тамаша дәнекерлеуге ие. Олар автомобиль, тұрмыстық техника және жалпы өндірістегі мөрленген бөлшектердің көпшілігін құрайды.
Орташа көміртекті болат
Орташа көміртекті сорттар (0,25–0,45% C) термиялық өңдеуден кейін жоғары беріктікті қамтамасыз етеді, бірақ штамптау қиынырақ. Олар жоғары серпіліс, аз ұзарту көрсетеді және жоғары пресс тоннажын қажет етеді. Бұл сорттар көбінесе ыстықтай илектелген немесе күйдірілген күйде мөрленеді, содан кейін соңғы қасиеттерге қол жеткізу үшін сөндіріледі. Ауыл шаруашылығында, құрылыста және ауыр жабдықтарда жиі қолданылады.
Жоғары көміртекті болат
Жоғары көміртекті болат (0,55–0,95% C) тек арнайы қолданбаларда — тегіс дайындамаларда, қарапайым иілулерде немесе таяз пішіндерде штампталады. Кез келген қалыптау операциясы үшін материал сфероидизацияланған күйде болуы керек. Штамптаудан кейін бөлшектер жоғары қаттылыққа (45–60 HRC) жету үшін термиялық өңдеуден өтеді. Типтік штампталған өнімдерге жалпақ серіппелер, жүздер, құлыптау шайбалары және шығыршықтар жатады. Нұсқау үшін металл штамптау дегеніміз не, соның ішінде жоғары көміртекті процестер, біздің блогты қараңыз.
Легирленген болат
Құрамында хром, молибден немесе никель бар легирленген болаттар (мысалы, 4130, 4340, 42CrMo4) жоғары беріктікті орташа қаттылықпен біріктіреді. Штамптау әдетте күйдірілген күйде дайындама және қарапайым қалыптаумен шектеледі, содан кейін термиялық өңдеу жүргізіледі. Бұл бағалар аэроғарыштық құрылымдық кронштейндерде, ауыр жүкті суспензия компоненттерінде және күш пен салмақ қатынасы маңызды болатын қорғаныс қолданбаларында пайда болады.
Тот баспайтын болат
Тот баспайтын сорттар штамптаудың кең ауқымын қамтиды. Аустенитті 304 және 301 жақсы қалыптасады, бірақ айтарлықтай қатаяды - 301 суық жұмыс арқылы 1270 МПа UTS жетуі мүмкін. Феррит 430 магнитті және арзанырақ, бірақ тарту тереңдігі шектеулі. Мартенсит 410 күйдірілген күйде таңбаланады, содан кейін қатайтылады. Тереңірек сүңгу үшін біздің сайтты қараңыз тот баспайтын болаттан штамптау мүмкіндіктері бет.
Механикалық қасиеттер штамптауға қалай әсер етеді
Болат қасиеттері мен штамптау әрекеті арасындағы байланысты түсіну инженерлерге дұрыс бағаны таңдауға және қалыптасу нәтижелерін болжауға көмектеседі.
Шығымдылықтың созылу арақатынасы (Y/T)
Шығу мен созылу арақатынасы мойынның басталуына дейін материал қол жетімді қалыптау ауқымының қаншалықты пайдаланатынын өлшейді.
| Y/T диапазоны | Штамптау әрекеті | Бағалардың мысалы |
|---|---|---|
| 0.40–0.55 | Өте жақсы қалыптау — кірістілік пен UTS арасындағы үлкен алшақтық кең созуға мүмкіндік береді | DC06 (өте төмен көміртекті), IF болат |
| 0.55–0.65 | Жақсы қалыптау — сызу және қалыптау операцияларының көпшілігіне жарамды | DC04, SPCC, SAE 1010 |
| 0.65–0.75 | Орташа — жоғары серпінді; шамадан тыс иілу өтемі қажет болуы мүмкін | HSLA 340, SAE 1030 |
| 0.75–0.90 | Қиын — өте аз қатайту қабілеті; тығыз радиуста крекинг қаупі | DP780, DP980, SAE 1075 |
| >0.90 | Қалыптастыру нашар — негізінен серпімді-мінсіз пластикалық әрекет | Мартенсит 1200+, шыңдалған жоғары көміртекті |
Ұзарту (Жалпы ұзарту, A%)
Созылу материалдың сыну алдында созылу қабілетін өлшейді. Жоғары ұзарту тереңірек сызулар мен күрделі формаларды жасауға мүмкіндік береді.
- >40%: Терең сызу үшін тамаша (DC06, SUS304).
- 30–40%: Жалпы қалыптау және орташа сызу үшін жақсы (SPCC, DC04).
- 20–30%: Иілу және таяз тартулар үшін жарамды (HSLA, орташа көміртекті).
- 10–20%: Қарапайым иілулермен және тегістеумен шектелген (AHSS, легірленген болат).
- <10%: Өте шектеулі — тек жалпақ дайындамалар немесе қарапайым пішіндер (мартенситті, шыңдалған күйде жоғары көміртекті).
Пластикалық деформация коэффициенті (r-мәні)
r-мәні материалдың созылған кезде жұқаруға төзімділігін өлшейді. Бұл созылу сынауындағы ен деформациясының қалыңдықтың деформациясына қатынасы.
| r-мәні | Терең тартымдылық | Әдеттегі бағалар |
|---|---|---|
| ≥2.0 | Өте жақсы — терең шыныаяқтар мен раковиналар үшін өте қолайлы | DC06, IF болат |
| 1.5–2.0 | Жақсы — сызылған бөлшектердің көпшілігі үшін жарамды | DC04, SPCE |
| 1.0–1.5 | Әділ — тек таяз тартылады | SPCC, DC01 |
| <1.0 | Нашар — жұқаруға және сырылуға бейім | Ең көп AHSS, орташа/жоғары көміртекті |
Штаммды қатайту көрсеткіші (n-мәні)
n-мәні материалдың қаншалықты тез деформацияланатынын сипаттайды. Жоғары n-мәндер штаммды біркелкі таратады, локализацияланған мойынның пайда болуын кешіктіреді.
| n-мән | Қалыптастырушылық салдары | Әдеттегі бағалар |
|---|---|---|
| ≥0.25 | Керемет созылу мүмкіндігі | IF болат, DC06 |
| 0.20–0.24 | Жақсы | DC04, SPCE, SUS304 |
| 0.15–0.19 | Орташа | SPCC, HSLA |
| 0.10–0.14 | Шектеулі | AHSS (DP, CP), орташа көміртекті |
| <0.10 | Созылу үшін нашар | Мартенсит, жоғары көміртекті |
Штампыланған болатқа арналған салалық қалаулар
Әртүрлі салалар әртүрлі қасиеттерге басымдық береді, сортты таңдау үлгілерін басқарады.
Автомобиль өнеркәсібі
Автомобиль өнеркәсібі штампталған болатты ең үлкен тұтынушы болып табылады. Сынып таңдау көлік аймағына байланысты өзгереді:
- Корпустың сыртқы панельдері (есіктер, сорғыштар, қоршаулар): IF болат / BH болаты (DC06, DC04 + пісіру кезінде қатаю) — тамаша бетті өңдеу, жоғары ұзарту және бояу пісіруге реакция қажет.
- Ішкі корпус панельдері (арматуралар, кронштейндер): Жұмсақ болат (SPCC, DC01) — үнемді, дәнекерлеу оңай.
- Қауіпсіздік тұрғысынан маңызды құрылымдық бөлшектер: AHSS (DP590–DP1180, TRIP780, CP980) — салмақты үнемдеу арқылы апаттық энергияны басқару.
- Шасси және аспа: HSLA (SPFH490, S355) — қалыпты қалыптасу қабілеті бар беріктік.
- Корпус асты және сорғыш: Ыстық мырышталған немесе алюминизирленген болат — коррозияға төзімділік.
Тұтынушы құрылғылары
- Кір жуғыш машина барабандары: SUS304 немесе DC04 фосфат + ұнтақ қабаты бар.
- Тоңазытқыш панельдері: SPCC немесе DC01 EG немесе VCM ламинатымен.
- Пеш және ассортимент бөліктері: SUS430 немесе ыстыққа төзімділік үшін алюминизирленген болат.
- Шағын құрылғы корпустары: SPCC, SECC (электромырышталған).
Электроника және электр
- Сервер шассиі мен тіректері: EG немесе никельмен қапталған DC01/SPCC.
- Трансформатор ламинаттары: Бағдарланбаған электрлік болат (мысалы, 35CS250).
- Қоршаулар: SECC немесе DC01 + ұнтақ пальто.
Құрылыс және инфрақұрылым
- Шатыр жабыны және қаптау: Ыстық мырышталған (GI) немесе Galvalume (GL).
- Конструкциялық кронштейндер: S355, SS400 немесе A36.
- Бекіткіштер: Dacromet жабыны бар орташа көміртекті (10B21, 10B38).
Ауыл шаруашылығы және ауыр техника
- Шасси жақтаулары: Ыстықтай иленген S355 немесе SPFH490.
- Пышақтар мен жиектерді орнату: Жоғары көміртекті (1060, 1075) қатайтылған.
- Кабина панельдері: Электронды пальтомен салқын илектелген DC04.
Болат штамптаудағы шығын факторлары
Шығындар құрылымын түсіну инженерлерге материалдың сапасы, өңдеу және жалпы бөлшек құны арасында негізделген келіссөздер жасауға көмектеседі.
Материал құнының бөлінуі
| Фактор | Құнға әсері | Толығырақ |
|---|---|---|
| Базалық баға тоннаға | 1–5× өзгереді | Жұмсақ CR болат базалық сызық болып табылады; AHSS құны 30–80% қымбат; тот баспайтын болмайтын шығындар 3–5× көбірек |
| Өлшем (қалыңдық) | Сызықтық | Қалыңырақ материал = бір бөлікке артық салмақ = жоғары материал құны |
| Беттік әрлеу | 10–25% премиум | Ашық сортты (O5 беті, IF болат) коммерциялық деңгейден қымбатырақ. |
| Катушка ені | Оңтайландыру | Кеңірек катушкалар бөлшектер жақсы ұяласса, сынықтарды азайтуы мүмкін; бөлшектер кішкентай болса, тар катушкалар аз шығындалады |
| Көлемі | Келісуге болады | Диірменнің ең төменгі бағасы 502 тоннаға шаққандағы бағасы |
| Жеткізу тізбегі | ±15% ауытқу | Ішкі импортқа қарсы, жеткізу уақыттары мен тарифтер жер құнына әсер етеді |
Өңдеу құнының факторлары
| Фактор | Impact | Оңтайландыру |
|---|---|---|
| Қалып құны | $15000–$500K+ әр жиынтыққа | Прогрессивті матрицалардың бастапқы құны жоғары, бірақ жылына >100K көлемдегі бөліктің құны төмен. |
| Пресс тоннасы | Жоғары тоннаж = жоғары энергия құны | Қалың/берікті материал үлкенірек престерді қажет етеді |
| Әрекеттер саны | Әрбір станция цикл уақыты мен төзімділік жинақтарын қосады | Қалыптастыру станцияларын азайту; мүмкін болса операцияларды біріктіру |
| Сынық құны | 25–40% материал сынықтары әдеттегідей | Ұя салу схемасын оңтайландыру; көп шығатын штамптарды бағалаңыз |
| Беттік өңдеу | Бір бөлік үшін $0,05–$2,00 | Қолдану талаптарына сәйкес келетін ең аз өңдеуді таңдаңыз |
| Екінші операциялар | Қақтарды тазалау, түрту, дәнекерлеу, құрастыру | Екінші қадамдарды жою үшін штамптау немесе қалыптау үшін дизайн |
Меншіктің жалпы құны
Ең төменгі материал құны әрқашан ең төменгі жалпы бөлшек құнын бере бермейді. Қарастырыңыз:
- Жұқа өлшегішке мүмкіндік беретін жоғары сапалы болат бағаның үстемелігін өтеу үшін материалдың салмағын азайтуы мүмкін.
- Жұмсақ болаттан жасалған екі бөлікті және дәнекерлеу қосылымын ауыстыратын AHSS бөлігі бүкіл операцияны болдырмайды.
- Бояу қадамын болдырмайтын мырышталған болат шикізаттың жоғары құнына қарамастан жалпы арзанырақ болуы мүмкін.
Қалып пен құрал экономикасын тереңірек түсіну үшін штамптау құралының құнының факторлары.
Жиі қойылатын сұрақтар
Ең жиі мөрленген болат маркасы қандай?
SPCC (JIS) / DC01 (EN) / A1008 CS B түрі (ASTM) - дүние жүзінде ең көп мөрленген болат маркасы. Бұл төмен көміртекті салқын илектелген болат (≤0,12% C) тамаша қалыптау мүмкіндігін (37% ұзарту), тұрақты бет сапасын және суықтай илектеу нұсқаларының ішіндегі ең төмен құнын ұсынады. Ол автомобиль, тұрмыстық техника, электроника және өнеркәсіп салаларындағы кронштейндерді, панельдерді, қақпақтарды және жалпы мақсаттағы бөлшектерді өңдейді. Сурет салуды қажет ететін қолданбалар үшін SPCE/DC04 келесі қадам болып табылады.
бойынша нұсқаулықты қараңыз. Штампыланған бөлік үшін төмен көміртекті және орташа көміртекті болатты қалай таңдауға болады?
Бөлшек қалыптау немесе тарту операцияларын, тығыз иілу радиустарын немесе алдын ала қыздырусыз тамаша дәнекерлеуді қажет еткенде төмен көміртекті болатты (≤0,15% C) таңдаңыз. Бөлшекке жоғары беріктік (400–650 МПа UTS), тозуға төзімділік немесе штамптаудан кейін қатайту мүмкіндігі қажет болғанда орташа көміртекті болатты (0,25–0,45% C) таңдаңыз. Орташа көміртекті болаттың құны шамамен бір тоннаға тең, бірақ штамптау алдында күйдіру және өңдеуден кейін термиялық өңдеу қажет болуы мүмкін, бұл өңдеу құнын қосады.
Көміртекті болатты штамптауға бола ма?
Иә, бірақ айтарлықтай шектеулер бар. Жоғары көміртекті болатты (0,55–0,95% С) дайындауға, тесуге және қарапайым иілулерге немесе таяз пішіндерге ұшырауға болады, бірақ материалды 150–200 ВВ дейін жұмсартатын сфероидизацияланған күйде ғана. Штамптаудан кейін бөлшектер 45–60 HRC жету үшін сөндіріледі. Терең сызу әдетте мүмкін емес. Кең таралған штампталған жоғары көміртекті өнімдерге жалпақ серіппелер, қалақтар, құлыптау шайбалары және кесу жиектері жатады.
Неліктен баспайтын болаттан жасалған штамптау көміртекті болаттан жасалған штамптаудан қымбатқа түседі?
Тот баспайтын болаттан жасалған штамптау үш себепке байланысты көміртекті болаттан жасалған балама бөлшектерден 2–4 есе қымбатқа түседі: (1) шикізат құны — тот баспайтын болаттың құны тоннасына 3–5 есе қымбат; (2) құрал-саймандардың тозуы — тот баспайтын материал қаттырақ және абразивті болып табылады, штамптың қызмет ету мерзімін 30–50% қысқартады; (3) жұмыс шынықтыру — аустениттік сорттар (304, 301) қалыптау кезінде қатаяды, терең тарту үшін аралық күйдіруді қажет етеді және престің тонналық талаптарын арттырады. Терең қалыптаусыз коррозияға төзімділік қажет болған кезде ферритті тот баспайтын (430) ең үнемді нұсқа болып табылады.
Қорытынды
Штампыланған болат кең ауқымды қамтиды — автомобильдің сыртқы панельдеріне арналған ультра пішінделетін интерстициалды болаттардан жиектерге арналған шыңдалған жоғары көміртекті болатқа дейін. Дұрыс сұрыпты таңдау қалыптау мүмкіндігін, беріктігін, дәнекерлеуді, коррозияға төзімділігін және жалпы құнын теңестіреді. Төмен көміртекті суық илектелген болат штампталған қосымшалардың көпшілігін өңдейді, ал AHSS және арнайы сорттар күрделі құрылымдық және экологиялық талаптарды орындайды.
Шығымдылық қатынасы, ұзарту, r-мән және n-мәнінің штамптау нәтижелеріне қалай әсер ететінін түсіну инженерлерге штамп құрылысы басталмай тұрып оңтайлы сортты анықтауға көмектеседі. Салаға тән артықшылықтар қолданудың ондаған жылдық тәжірибесін көрсетеді және бастапқы нүкте ретінде кеңес алу керек.
Штампталған бөлік үшін дұрыс болат маркасын таңдауға көмек керек пе? Contact Metal Stamping Parts Ltd — металлургиялық және аспап жасау жөніндегі инженерлер қолданбаңыз бен көлеміңіз үшін ең үнемді сортты ұсына алады.