Plieninės štampavimo detalės yra metalinės dalys, suformuotos iš plokščio plieno lakšto arba ritės spaudžiant, štampuojant, lenkiant, štampuojant. Jų yra beveik visuose pagamintuose gaminiuose – nuo automobilių kėbulo plokščių ir konstrukcinių laikiklių iki prietaisų korpusų ir pramoninės įrangos. Tinkamos plieno rūšies pasirinkimas yra vienintelis svarbiausias sprendimas štampuojant plieną, nes nuo jo priklauso formavimas, stiprumas, kaina, suvirinamumas ir paviršiaus apdaila.
Šiame vadove pateikiama daugiau nei 20 įprastų plieno rūšių, naudojamų štampuojant, lyginami karšto valcavimo ir šalto valcavimo lakštai, sprendžiami didelio stiprumo plieno iššūkiai, aprašomos paviršiaus apdorojimo galimybės ir geriausia projektavimo pagal gamybą (DFM) praktika. Metal Stamping Parts Ltd kasmet apdoroja tūkstančius tonų plieno automobilių, pramonės ir plataus vartojimo produktų srityse.
Plieno rūšies pasirinkimas štampavimui
Norint pasirinkti tinkamą plieno rūšį, reikia subalansuoti mechanines savybes, formuojamumą, paviršiaus kokybę ir kainą. Toliau pateiktose lentelėse pateikiamos plačiausiai naudojamos rūšys pasaulinėje štampavimo pramonėje.
Šaltai valcuoto plieno rūšys (JIS / EN / ASTM)
| Įvertinimas (JIS) | EN ekvivalentas | ASTM ekvivalentas | C (%) | Mn (%) | Takumo stiprumas (MPa) | Tempiamasis stipris (MPa) | Pailgėjimas (%) | r vertė | Taikymas |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SPCC | DC01 | A1008 CS tipas B | ≤0.12 | ≤0.50 | 140–280 | 270–410 | ≥37 | — | Bendrosios paskirties plokštės, laikikliai |
| SPCD | DC03 | A1008 CS tipas A | ≤0.10 | ≤0.45 | 140–260 | 270–390 | ≥39 | ≥1.3 | Piešimo programos, seklūs brėžiniai |
| SPCE | DC04 | A1008 DS tipas A | ≤0.08 | ≤0.40 | 120–240 | 270–370 | ≥41 | ≥1.6 | Gilus piešimas, automobilių vidinės plokštės |
| SPCF | DC05 | A1008 DDS | ≤0.06 | ≤0.35 | 110–220 | 270–350 | ≥43 | ≥1.9 | Itin gilus brėžinys, sudėtingos formos |
| SPCG | DC06 | A1008 EDDS | ≤0.02 | ≤0.25 | 100–200 | 270–330 | ≥45 | ≥2.1 | Itin gilus brėžinys, atviros plokštės |
| SPFH490 | — | A1011 HSLA 50 | ≤0.12 | ≤1.60 | ≥325 | ≥490 | ≥23 | — | Konstrukcinės dalys, sėdynių rėmai |
| SPFH540 | — | A1011 HSLA 60 | ≤0.12 | ≤1.80 | ≥355 | ≥540 | ≥20 | — | Važiuoklės sutvirtinimai |
Karštai valcuoto plieno markės
| Įvertinimas (JIS) | EN ekvivalentas | C (%) | Takumo stiprumas (MPa) | Tempiamasis stipris (MPa) | Pailgėjimas (%) | Taikymas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SPHC | DD11 / HR1 | ≤0.15 | ≥205 | ≥270 | ≥27 | Bendrai formuojamos, nekritinės dalys |
| SPHD | DD12 / HR2 | ≤0.10 | — | ≥270 | ≥30 | Piešimo programos |
| SPHE | DD13 / HR3 | ≤0.06 | — | ≥270 | ≥33 | Gilus brėžinys, automobilių konstrukcijos |
| SS400 | S235JR | ≤0.22 | ≥205 | 400–510 | ≥21 | Konstrukciniai laikikliai, sunkiasvorės dalys |
| SS490 | S275JR | ≤0.25 | ≥245 | 490–610 | ≥19 | Tvirti konstrukciniai komponentai |
| SM490A | S355JR | ≤0.20 | ≥275 | 490–610 | ≥22 | Konstrukciniai elementai, kuriuos reikia suvirinti |
Pažangiojo didelio stiprumo plieno (AHSS) klasės
| Klasė | Tipas | Išeiga (MPa) | UTS (MPa) | Pailgėjimas (%) | Lenkimo spindulys (×t) | Taikymas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DP590 | Dviejų fazių | 330–410 | ≥590 | ≥20 | 1.0 | Smūgiams atsparūs laikikliai, sutvirtinimai |
| DP780 | Dviejų fazių | 440–560 | ≥780 | ≥14 | 1.5 | B statramsčiai, buferio sijos |
| DP980 | Dviejų fazių | 600–740 | ≥980 | ≥10 | 2.5 | Konstrukciniai sutvirtinimai |
| DP1180 | Dviejų fazių | 850–1050 | ≥1,180 | ≥5 | 4.0 | itin tvirtas laikiklis |
| TRIP590 | TRIP | 380–460 | ≥590 | ≥24 | 1.0 | Energiją sugeriančios konstrukcijos |
| TRIP780 | TRIP | 450–550 | ≥780 | ≥18 | 1.5 | Avarijos konstrukcijos |
| CP780 | Sudėtinga fazė | 620–750 | ≥780 | ≥10 | 2.0 | Važiuoklės sutvirtinimai |
| CP1180 | Sudėtinga fazė | 900–1100 | ≥1,180 | ≥5 | 3.5 | Apsaugos nuo įsibrovimo sijos |
| MS1200 | Martensitinis | 950–1150 | ≥1,200 | ≥4 | 5.0 | Buferių sutvirtinimai, durų sijos |
| FB590 | Feritas-bainitas | 380–480 | ≥590 | ≥18 | 1.0 | Ratai, važiuoklės dalys |
| TWIP980 | TWIP | 400–500 | ≥980 | ≥50 | 0.5 | Ateities lengvosios konstrukcijos |
Nerūdijančio plieno markės štampavimui
| Klasė | Tipas | Išeiga (MPa) | UTS (MPa) | Pailgėjimas (%) | Magnetinis? | Taikymas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SUS304 | Austenitas | 205 | 520 | ≥40 | Nr. | Prietaisų plokštės, maisto įranga |
| SUS301 | Austenitas | 205–510 | 520–1,270 | ≥40–10 | Nr. | Spyruoklės, spaustukai (kietėja) |
| SUS430 | Feritas | 205 | 450 | ≥22 | Taip | Dekoratyvinė apdaila, išmetimo komponentai |
| SUS410 | Martensitinis | 205 | 440 | ≥20 | Taip | Stalo įrankiai, vožtuvų dalys |
| SUS316L | Austenitas | 175 | 480 | ≥40 | Nr. | Jūrų, chemijos, medicinos |
Daugiau informacijos apie nerūdijančio plieno štampavimo galimybes žr. nerūdijančio plieno štampavimas psl.
Karšto valcavimo ir šalto valcavimo plienas: kurį pasirinkti?
Valcavimo procesas iš esmės keičia plieno paviršiaus kokybę, matmenų tikslumą ir mechanines savybes. Žemiau pateiktas palyginimas padės pasirinkti tinkamą pradinę medžiagą plieno štampavimas paraiška.
| Nuosavybė | Karštai valcuotas (HR) | Šaltai valcuoti (CR) |
|---|---|---|
| Paviršiaus kokybė | Malūnų skalė, šiurkšti (Ra 3–8 µm) | Lygus, švarus (Ra 0,5–1,5 µm) |
| Storio nuokrypis | ±0,10–0,15 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Leistina pločio nuokrypa | ±1,0–2,0 mm | ±0,2–0,5 mm |
| Įprastas gabaritų diapazonas | 1,6–12 mm. | 0,4–3,2 mm |
| Takumo stipris | Apatinė (valcuota) | Aukštesnis (užgrūdintas darbe) |
| Pailgėjimas | Didesnė | Žemesnis |
| Kaina už toną | 15–25 % mažesnė | Didesnė |
| Geriausiai tinka | Konstrukcinės dalys, sunkūs laikikliai, nematomi komponentai | Matomos plokštės, tikslios dalys, seklios ir vidutinės tempimo |
| Įprastos štampavimo operacijos | Blankavimas, lenkimas, formavimas | Užpildymas, braižymas, formavimas, pradūrimas |
| Dažų sukibimas | Reikia nukalkinti | Puikus po valymo |
Nykščio taisyklė: naudokite šaltai valcuotą, jei tai matoma, matmenys yra svarbūs arba kuriuos reikia piešti. Naudokite karšto valcavimo būdus konstrukcinėms dalims, kurių paviršiaus apdaila nėra kritinė ir gabaritas viršija 3 mm.
Didelio stiprumo štampavimas ir štampavimo sprendimas: plienas
Lengviesiems automobiliams skirtoms pavaroms pritaikant AHSS klases, štampuotojai susiduria su naujais iššūkiais, su kuriais negali susidoroti tradiciniai švelnaus plieno įrankiai ir procesai.
1 iššūkis: per didelis atsparumas
Didelio stiprio plieno išeigos ir tempimo santykis yra 0,65–0,90 (palyginti su 0,50–0,60 švelniu plienu), todėl po formavimo atsiranda didelis elastingumas.
Sprendimai:
– Perlenkimas 2–5°, priklausomai nuo laipsnio (bandymas ir klaida arba FEA imituojama kompensacija).
– Naudokite sukamuosius lenkimo įrankius, kurie kontroliuoja medžiagos srautą per lenkimo zoną.
– Naudokite servopresus su programuojamu stabdymu apatiniame negyvajame taške, kad sumažintumėte įtempimą štampavimo dalyje.
– Dizaino dalys su standinančiais karoliukais arba įspaudais, kad būtų užfiksuota forma.
2 iššūkis: pagreitintas įrankių nusidėvėjimas
Kietos mikrostruktūros (martensitas, bainitas) AHSS šlifuoja įrankių paviršius 3–10 kartų greičiau nei švelnus plienas.
Sprendimai:
– Vidutiniams kiekiams naudokite D2 arba DC53 įrankių plieną su PVD danga (TiAlN arba CrN).
– Didelės apimties gamybai pereikite prie karbido įdėklų arba PM (miltelinės metalurgijos) įrankių plieno (ASP-23, VANADIS 4E).
– Padidinkite štampavimo tarpą iki 10–12 % medžiagos storio (palyginti su 5–7 % švelnaus plieno).
– Užtepkite sausos plėvelės arba aukšto slėgio tepalus, kad sumažintumėte trintį.
3 iššūkis: suvirinimo reikalavimai
AHSS rūšims reikia atidžiai kontroliuoti suvirinimo parametrus, kad būtų išvengta karščio paveiktos zonos (HAZ) minkštėjimo.
Sprendimai:
– Naudokite pasipriešinimo taškinį suvirinimą su prisitaikančiu srovės valdymu.
– Optimizuokite kiekvienos klasės elektrodo jėgą ir išlaikymo laiką.
– Apsvarstykite galimybę suvirinti lazeriu sandūrinėse jungtyse, kur HAZ valdymas yra labai svarbus.
– Patvirtinkite suvirinimo stiprumą pagal AWS D8.1M arba OEM specifinius standartus.
4 iššūkis: Plyšimas esant siauriems spinduliams
DP ir martensitinės klasės turi ribotą pailgėjimą (4–14 %), todėl siauro spindulio lenkimai linkę įtrūkti.
Sprendimai:
– Projektinis minimalus lenkimo spindulys ≥ 2× medžiagos storis DP780; ≥ 4× DP1180.
– Jei įmanoma, nukreipkite posūkius statmenai riedėjimo krypčiai.
– naudokite šiltą formavimą (200–300 °C) reikliausioms geometrijoms.
– Apsvarstykite pritaikytus suvirintus ruošinius – naudokite AHSS tik ten, kur reikalingas stiprumas, o suformuotoje zonoje – švelnų plieną.
Plieno štampavimo dalių paviršiaus apdorojimo parinktys
Paviršiaus apdorojimas apsaugo nuo korozijos, pagerina išvaizdą ir pagerina dažų sukibimą. Žemiau esančioje lentelėje palyginamos keturios dažniausiai pasitaikančios štampuotų plieno dalių parinktys.
| Apdorojimas | Procesas | Dangos svoris / storis | Atsparumas druskos purškimui (valandos) | Dažų sukibimas | Suvirinamumas po apdorojimo | Santykinė kaina | Įprastas pritaikymas |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| galvanizuotas (EG) | Cinko nusodinimas elektrodiniu būdu | 5–15 µm | 200–500 | Puikus | Geras | Žemas-Vidutinis | Automobiliams skirtos atviros plokštės |
| Karštai cinkuotas (GI) | Panardinimas į išlydytą cinką | 45–90 g/m² (iš abiejų pusių) | 300–1,000 | Geras (po apdorojimo) | Tinkamas | Vidutinis | Prietaisų plokštės, ŠVOK, konstrukcija |
| Fosfatavimas (geležis arba cinkas) | Cheminė konversija | 1–3 µm | 50–150 | Puikus | Geras | Labai žemas | Visų plieninių dalių paruošimas dažymui |
| Electro-coat | Elektroforetiniai dažai | 15–25 µm | 500–1,000 | N/A (yra dažai) | Prastas | Vidutinis | Automobilių dugnas, laikikliai |
| Dacromet / Geomet | Cinko-aliuminio dribsniai | 6–10 µm | 500–1,000+ | Tinkamas | Tinkamas | Vidutinis-aukštas | Tvirtinimo detalės, pakabos dalys, atsparus korozijai |
| Miltelinis lakas | Elektrostatinis purškimas + kepimas | 60–80 µm | 1,000+ | N/A (yra apdaila) | N/A | Vidutinis | Lauko įranga, baldai, korpusai |
Pasirinkimo vadovas:
– Automobilių A klasės atviriems paviršiams: EG + e-coat + viršutinis sluoksnis.
– Struktūrinėms dalims korozinėje aplinkoje: GI arba Dacromet.
– Išlaidoms jautriems vidiniams laikikliams: fosfatas + miltelinis dažymas.
– Aukštos korozijos tvirtinimo detalėms: Dacromet arba Geomet.
DFM antgaliai plieno štampavimo dalims
Gamybos projektavimo principai sumažina štampo sąnaudas, pagerina dalių kokybę ir sutrumpina pristatymo laiką. Taikykite šias gaires koncepcijos etape, kad vėliau išvengtumėte brangių štampų peržiūrų.
Geometrijos taisyklės
- Minimalus lenkimo spindulys: 0,5× medžiagos storis CR švelniam plienui; 1,0–4,0 × AHSS (priklauso nuo klasės).
- Minimalus skylės skersmuo: ≥ medžiagos storis; ≥ 2× storis skylėms įtemptose flanšinėse srityse.
- Minimalus flanšo plotis: ≥ 3× medžiagos storis + lenkimo spindulys.
- Atstumas nuo įpjovos iki lenkimo: ≥ medžiagos storis + lenkimo spindulys, kad būtų išvengta iškraipymų.
- Lizdų orientacija: Statmenai lenkimo linijai, kad būtų išvengta plyšimo.
Tolerancijos gairės
| Funkcija | Pasiekiama paklaida | Su papildomomis operacijomis |
|---|---|---|
| Tuščias profilis | ±0,05–0,10 mm | ±0,02 mm (smulkus glaistymas arba skutimas) |
| Skylės padėtis | ±0,05 mm | ±0,02 mm (papildomas apdirbimas) |
| Lenkimo kampas | ±1° | ±0,25° (paspaudus stabdį su CNC karūnavimu) |
| Plokštumas | 0,2 mm / 100 mm | 0,05 mm/100 mm (štampavimas + dydžio nustatymas) |
| Kraštų šlifavimas | ≤ 0,10 mm | ≤ 0,03 mm (nuvalymas) |
Medžiagų ir sąnaudų optimizavimas
- Standartizuokite matuoklį, kad sumažintumėte medžiagų atsargas.
- Lizdų dalys efektyviai išdėstytos juostose – 60–75% medžiagų sunaudojimas būdingas progresyviems štampams; mažiau nei 55 % garantuoja pertvarkymą.
- Apsvarstykite galimybę sušukuoti kelias dalis į atskiras dalis ir prisijungimas prie operacijų.
- Nurodykite paviršiaus apdorojimą tik ten, kur reikia – selektyvus dengimas arba lokalizuota danga taupo išlaidas.
- Naudokite kas yra metalo štampavimas pagrindiniai dalykai, pagal kuriuos galima pasirinkti tarp progresyvių, perkeliamų štampų arba tandeminės linijos, atsižvelgiant į tūrį ir sudėtingumą.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kuo skiriasi SPCC ir SPCE plienas štampavimui?
SPCC yra bendrosios paskirties šalto valcavimo plienas, kurio didžiausias anglies kiekis yra 0,12%, tinka paprastiems posūkiams ir seklioms tempimui. SPCE turi mažesnę anglies ribą (≤0,08%), mažesnį mangano kiekį (≤0,40%) ir žymiai didesnį pailgėjimą (≥41%, palyginti su ≥37%), todėl jis daug geresnis giluminio tempimo operacijoms. SPCE taip pat turi garantuotą r vertę (plastiko deformacijos koeficientą) ≥1,6, o tai reiškia, kad jis atsparus plonėjimui tempimo metu. Naudokite SPCC laikikliams ir plokščioms dalims; naudokite SPCE, kai detalei reikia gilaus tempimo arba sudėtingo formavimo.
Kada štampavimui vietoj šalto valcavimo naudoti karšto valcavimo plieną?
Rinkitės karštai valcuotą plieną, kai dalis yra konstrukcinė, o ne kosmetinė, gabaritas viršija 3,2 mm (dauguma šalto valcavimo), nebūtini griežti matmenų leistini nuokrypiai arba svarbiausia yra kaina. Karštai valcuotas plienas kainuoja 15–25 % mažiau už toną ir turi didesnį pailgėjimą, kuris padeda sulenkti ir formuoti storas dalis. Tačiau prieš dažant jo malūninį paviršių reikia nuvalyti pūtimu arba ėsdinti, o storio nuokrypiai yra ±0,10–0,15 mm, palyginti su ±0,02–0,05 mm šalto valcavimo atveju.
Kaip išvengti įtrūkimų štampuojant pažangų didelio stiprumo plieną?
AHSS įtrūkimai paprastai atsiranda esant lenkimo spinduliams, kurie yra per ankšti, kad būtų galima pailgėti. DP590 projektinis lenkimo spindulys ≥ 1 × medžiagos storis; DP780, ≥ 1,5×; DP980, ≥ 2,5×; o martensitinėms klasėms (MS1200) – ≥ 5× storio. Orientuokite posūkius statmenai riedėjimo krypčiai, naudokite aukšto slėgio tepalus, o reikliausioms geometrijoms apsvarstykite šiltą formavimą (200–300 °C). Vykdant FEA modeliavimą prieš statant štampą, anksti nustatoma įtrūkimo rizika.
Koks paviršiaus apdorojimas geriausiai tinka lauko plieno štampavimo dalims?
Ilgalaikiam poveikiui lauke karštasis cinkavimas (GI) užtikrina geriausią kainos ir apsaugos santykį su atsparumu druskos purškimui 300–1 000 valandų, priklausomai nuo dangos svorio. Dalims, kurioms reikalinga dekoratyvinė apdaila, fosfatuoto paviršiaus miltelinis dažymas užtikrina puikų atsparumą korozijai (daugiau nei 1000 valandų druskos purškimas) su spalvų ir tekstūrų pasirinkimais. „Dacromet“ arba „Geomet“ cinko-aliuminio dribsnių dangos idealiai tinka tvirtinimo detalėms ir mažoms dalims, kur dangos storio vienodumas ir vandenilio trapumas kelia susirūpinimą.
Koks yra geras medžiagų panaudojimo koeficientas progresiniam plieno štampavimui?
60–75% medžiagų panaudojimo lygis laikomas tinkamu progresiniam plieninių dalių štampavimui. Mažesni nei 55 % rodikliai rodo, kad dalių išdėstymas turėtų būti peržiūrėtas, kad būtų optimizuotas įdėklas. Įprasti patobulinimai apima dalių orientacijos pasukimą, apdailos linijų pasidalijimą tarp gretimų dalių arba laikiklio juostos geometrijos pertvarkymą. Paprastų stačiakampių dalių panaudojimas yra didesnis nei 75%. Bet koks apdailos laužas turėtų būti įvertintas dėl antrinio naudojimo mažesnių dalių iš tos pačios juostos.
Išvada
Sėkmingas plieno štampavimas prasideda derinant rūšį pagal paskirtį. Švelnus plienas (SPCC–SPCE) daugumą bendrosios paskirties dalių tvarko ekonomiškai efektyviai, o AHSS klasės (DP, TRIP, CP, MS) užtikrina tvirtumo ir svorio santykį, kurio reikalauja automobiliai ir pramonė – griežtesnės proceso kontrolės ir sudėtingesnių įrankių sąskaita. Paviršiaus apdorojimo pasirinkimas, tolerancija ir DFM principai taip pat lemia, ar štampuota plieno dalis užtikrina patikimą veikimą konkurencingomis kainomis.
Pasiruošę aptarti kitą plieno štampavimo projektą? Susisiekite su Metal Stamping Parts Ltd dėl inžinerinės pagalbos, medžiagų pasirinkimo patarimų ir konkurencingos gamybos kainos.