Tērauda štancēšanas detaļas ir metāla detaļas, kas izgatavotas no plakanas tērauda loksnes vai ruļļiem, presējot, noformējot, velkot, liekot, štancējot vai štancējot. Tie parādās praktiski visos ražotajos produktos — no automobiļu virsbūves paneļiem un konstrukcijas kronšteiniem līdz ierīču korpusiem un rūpnieciskām iekārtām. Pareizas tērauda markas izvēle ir vienīgais vissvarīgākais lēmums tērauda štancēšanai, jo tas nosaka formējamību, izturību, izmaksas, metināmību un virsmas apdari.
Šajā rokasgrāmatā ir aprakstītas vairāk nekā 20 izplatītākās tērauda kategorijas, ko izmanto štancēšanai, salīdzinātas karsti velmētas un auksti velmētas loksnes, risinātas problēmas ar augstas stiprības tēraudu, kā arī apskatītas virsmas apstrādes iespējas un izstrādes ražošanai (DFM) paraugprakse. Metal Stamping Parts Ltd katru gadu apstrādā tūkstošiem tonnu tērauda automobiļu, rūpniecisko un patēriņa preču lietojumos.
Tērauda kvalitātes izvēle štancēšanai
Lai izvēlētos pareizo tērauda marku, ir jāsabalansē mehāniskās īpašības, formējamība, virsmas kvalitāte un izmaksas. Zemāk esošās tabulas aptver visplašāk izmantotās kategorijas globālajā štancēšanas nozarē.
Auksti velmēta tērauda markas (JIS/EN/ASTM)
| Klase (JIS) | EN Ekvivalents | ASTM ekvivalents | C (%) | Mn (%) | Izneses stiprums (MPa) | Stiepes izturība (MPa) | Pagarinājums (%) | r-vērtība | Lietojumprogramma |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SPCC | DC01 | A1008 CS tips B | ≤0.12 | ≤0.50 | 140–280 | 270–410 | ≥37 | — | Universālie paneļi, kronšteini |
| SPCD | DC03 | A1008 CS tips A | ≤0.10 | ≤0.45 | 140–260 | 270–390 | ≥39 | ≥1.3 | Zīmēšanas lietojumprogrammas, sekla rasēšana |
| SPCE | DC04 | A1008 DS tips A | ≤0.08 | ≤0.40 | 120–240 | 270–370 | ≥41 | ≥1.6 | Dziļā rasēšana, automobiļu iekšējie paneļi |
| SPCF | DC05 | A1008 DDS | ≤0.06 | ≤0.35 | 110–220 | 270–350 | ≥43 | ≥1.9 | Īpaši dziļš zīmējums, sarežģītas formas |
| SPCG | DC06 | A1008 EDDS | ≤0.02 | ≤0.25 | 100–200 | 270–330 | ≥45 | ≥2.1 | Īpaši dziļš zīmējums, atklāti paneļi |
| SPFH490 | — | A1011 HSLA 50 | ≤0.12 | ≤1.60 | ≥325 | ≥490 | ≥23 | — | Konstrukcijas daļas, sēdekļu rāmji |
| SPFH540 | — | A1011 HSLA 60 | ≤0.12 | ≤1.80 | ≥355 | ≥540 | ≥20 | — | Šasijas pastiprinājumi |
Karsti velmēta tērauda markas
| Klase (JIS) | EN Ekvivalents | C (%) | Izneses stiprums (MPa) | Stiepes izturība (MPa) | Pagarinājums (%) | Lietojumprogramma |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SPHC | DD11 / HR1 | ≤0.15 | ≥205 | ≥270 | ≥27 | Vispārīgi formējošas, nekritiskas daļas |
| SPHD | DD12 / HR2 | ≤0.10 | — | ≥270 | ≥30 | Zīmēšanas lietojumprogrammas |
| SPHE | DD13/HR3 | ≤0.06 | — | ≥270 | ≥33 | Dziļais rasējums, automobiļu konstrukcijas |
| SS400 | S235JR | ≤0.22 | ≥205 | 400–510 | ≥21 | Strukturālie kronšteini, liela izmēra daļas |
| SS490 | S275JR | ≤0.25 | ≥245 | 490–610 | ≥19 | Lieljaudas konstrukciju sastāvdaļas |
| SM490A | S355JR | ≤0.20 | ≥275 | 490–610 | ≥22 | Konstrukcijas elementi, kuriem nepieciešama metināmība |
Uzlabota augstas stiprības tērauda (AHSS) pakāpe
| Grade | Tips | Ienesīgums (MPa) | UTS (MPa) | Pagarinājums (%) | Liekuma rādiuss (×t) | Lietojumprogramma |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DP590 | Divfāzu | 330–410 | ≥590 | ≥20 | 1.0 | Triecienizturīgi kronšteini, pastiprinājumi |
| DP780 | Divfāzu | 440–560 | ≥780 | ≥14 | 1.5 | B balsti, bufera sijas |
| DP980 | Divfāzu | 600–740 | ≥980 | ≥10 | 2.5 | Strukturālie pastiprinājumi |
| DP1180 | Divfāzu | 850–1050 | ≥1,180 | ≥5 | 4.0 | Īpaši stiprs stiprinājums |
| TRIP590 | TRIP | 380–460 | ≥590 | ≥24 | 1.0 | Enerģiju absorbējošas konstrukcijas |
| TRIP780 | TRIP | 450–550 | ≥780 | ≥18 | 1.5 | Avārijas konstrukcijas |
| CP780 | Sarežģīta fāze | 620–750 | ≥780 | ≥10 | 2.0 | Šasijas pastiprinājumi |
| CP1180 | Sarežģīta fāze | 900–1100 | ≥1,180 | ≥5 | 3.5 | Pret ielaušanās sijas |
| MS1200 | Martensīts | 950–1150 | ≥1,200 | ≥4 | 5.0 | Bufera pastiprinājumi, durvju sijas |
| FB590 | Ferīta-bainīts | 380–480 | ≥590 | ≥18 | 1.0 | Riteņi, šasijas daļas |
| TWIP980 | TWIP | 400–500 | ≥980 | ≥50 | 0.5 | Nākotnes vieglās konstrukcijas |
Nerūsējošā tērauda markas štancēšanai
| Grade | Tips | Ienesīgums (MPa) | UTS (MPa) | Pagarinājums (%) | Magnētiski? | Lietojumprogramma |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SUS304 | Austenīts | 205 | 520 | ≥40 | Nr. | Ierīču paneļi, pārtikas aprīkojums |
| SUS301 | Austenīts | 205–510 | 520–1,270 | ≥40–10 | Nr. | Atsperes, skavas (nocietina) |
| SUS430 | Ferīts | 205 | 450 | ≥22 | Jā | Dekoratīvā apdare, izplūdes komponenti |
| SUS410 | Martensīts | 205 | 440 | ≥20 | Jā | Galda piederumi, vārstu daļas |
| SUS316L | Austenīts | 175 | 480 | ≥40 | Nr. | Jūras, ķīmijas, medicīnas |
Papildinformāciju par nerūsējošā tērauda štancēšanas iespējām skatiet mūsu nerūsējošā tērauda štancēšana lpp.
Karsti velmēti vai auksti velmēti tēraudi: kuru izvēlēties?
Velmēšanas process būtiski maina tērauda virsmas kvalitāti, izmēru precizitāti un mehānisko darbību. Tālāk sniegtais salīdzinājums palīdz jums izvēlēties pareizo izejmateriālu tērauda štancēšana pieteikums.
| Īpašums | Karsti velmēti (HR) | auksti velmēti (CR) |
|---|---|---|
| Virsmas kvalitāte | Dzirnavu skala, raupja (Ra 3–8 µm) | Gludi, tīri (Ra 0,5–1,5 µm) |
| Biezuma pielaide | ±0,10–0,15 mm | ±0,02–0,05 mm |
| Platuma pielaide | ±1,0–2,0 mm | ±0,2–0,5 mm |
| Tipisks gabarīta diapazons | 1,6–12. | 0,4–3,2 mm |
| Raiduma stiprums | Apakšējais (velmēts) | Augstāks (rūdīts) |
| Pagarinājums | Augstāka | Zemāka |
| Maksa par tonnu | 15–25% zemāks | Augstāka |
| Vispiemērotākais | Strukturālās daļas, smagi kronšteini, neredzami komponenti | Redzami paneļi, precīzas detaļas, sekla līdz vidēja stiepe |
| Tipiskas štancēšanas darbības | Apakšējais, locīšana, formēšana | Apstrāde, zīmēšana, formēšana, caurduršana |
| Krāsas saķere | Nepieciešama atkaļķošana | Lieliski pēc tīrīšanas |
Īkšķis: izmantojiet auksti velmētu visu, kas ir redzams, pēc izmēriem ir būtisks vai kam nepieciešams rasējums. Izmantojiet karsti velmētu konstrukciju daļām, kur virsmas apdare nav kritiska un gabarīts pārsniedz 3 mm.
Augstas izturības štancēšana un štancēšana: tērauds
Tā kā automobiļu vieglā svara piedziņas veicina AHSS pakāpju ieviešanu, štancētāji saskaras ar jauniem izaicinājumiem, ar kuriem nevar tikt galā tradicionālie vieglā tērauda instrumenti un procesi.
1. izaicinājums: pārmērīga atspere
Augstas stiprības tēraudu ražības un stiepes attiecība ir 0,65–0,90 (pret 0,50–0,60 vieglajam tēraudam), kas izraisa ievērojamu elastības atjaunošanos pēc formēšanas.
Risinājumi:
– Pārliece par 2–5° atkarībā no pakāpes (izmēģinājumu un kļūdu vai FEA simulēta kompensācija).
– izmantojiet rotējošus liekšanas instrumentus, kas kontrolē materiāla plūsmu caur lieces zonu.
– Lietojiet servopreses ar programmējamu noturēšanos apakšējā nāves punktā, lai atbrīvotu daļu no spriedzes.
– Dizaina daļas ar stingrības lodītēm vai reljefiem formas nofiksēšanai.
2. izaicinājums: paātrināts instrumentu nodilums
Cietas mikrostruktūras (martensīts, bainīts) AHSS instrumentu virsmās noberž 3–10 reizes ātrāk nekā vieglais tērauds.
Risinājumi:
– mēreniem apjomiem izmantojiet instrumentu tēraudu D2 vai DC53 ar PVD pārklājumu (TiAlN vai CrN).
– pārejiet uz karbīda ieliktņiem vai PM (pulvermetalurģijas) instrumentu tēraudiem (ASP-23, VANADIS 4E) liela apjoma ražošanai.
— palieliniet presformas klīrensu līdz 10–12% no materiāla biezuma (pret 5–7% vieglam tēraudam).
– Lai samazinātu berzi, uzklājiet sausas plēves vai augstspiediena smērvielas.
3. izdevums: metināšanas prasības
AHSS šķirnēm nepieciešama rūpīga metināšanas parametru kontrole, lai izvairītos no siltuma ietekmētās zonas (HAZ) mīkstināšanas.
Risinājumi:
– izmantojiet pretestības punktmetināšanu ar adaptīvo strāvas vadību.
— optimizējiet katras pakāpes elektrodu spēku un turēšanas laiku.
– Apsveriet iespēju veikt lāzermetināšanu sadursavienojumos, kur BAZ kontrole ir kritiska.
— Apstipriniet metināšanas stiprību atbilstoši AWS D8.1M vai oriģinālā aprīkojuma ražotājiem specifiskiem standartiem.
4. izaicinājums: Plaisāšana pie ciešiem rādiusiem
DP un martensīta pakāpēm ir ierobežots pagarinājums (4–14%), tādēļ šaura rādiusa līkumi ir pakļauti plaisāšanai.
Risinājumi:
– Projektētais minimālais lieces rādiuss ≥ 2× materiāla biezums priekš DP780; ≥ 4× DP1180.
– Ja iespējams, orientējiet līkumus perpendikulāri rites virzienam.
– Izmantojiet silto formēšanu (200–300 °C) visprasīgākajām ģeometrijām.
– Apsveriet pielāgotas metinātas sagataves — izmantojiet AHSS tikai tur, kur nepieciešama izturība, un vieglu tēraudu izveidotajā zonā.
Tērauda štancēšanas detaļu virsmas apstrādes iespējas
Virsmas apstrāde aizsargā pret koroziju, uzlabo izskatu un uzlabo krāsas saķeri. Tālāk esošajā tabulā ir salīdzinātas četras visizplatītākās štancētu tērauda detaļu iespējas.
| Apstrāde | Process | Pārklājuma svars/biezums | Izturība pret sāls izsmidzināšanu (stundas) | Krāsas saķere | Metināmība pēc apstrādes | Relatīvās izmaksas | Tipisks pielietojums |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elektrocinkots (EG) | Cinka elektrodepozīcija | 5–15 µm | 200–500 | Lieliska | Labs | Zems-Vidējs | Automobiļu atklātie paneļi |
| Karsti cinkots (GI) | Iegremdēšana izkausētā cinkā | 45–90 g/m² (abās pusēs) | 300–1,000 | Laba (pēc apstrādes) | Pareizs | Vidējs | Ierīču paneļi, HVAC, konstrukcija |
| Fosfēšana (dzelzs vai cinks) | Ķīmiskā pārveidošana | 1–3 µm | 50–150 | Lieliska | Labs | Ļoti zems | Iepriekšēja krāsošana visām tērauda daļām |
| Elektropārklājums | Elektroforētiskā krāsa | 15–25 µm | 500–1,000 | N/A (ir krāsa) | Slikti | Vidējs | Automobiļu apakšdaļa, kronšteini |
| Dacromet / Geomet | Cinka-alumīnija pārslas | 6–10 µm | 500–1,000+ | Pareizs | Pareizs | Vidēji augsts | Stiprinājumi, balstiekārtas daļas, augstas korozijas |
| Pulverkrāsa | Elektrostatiskais aerosols + cepšana | 60–80 µm | 1,000+ | N/A (ir apdare) | N/A | Vidējs | Āra aprīkojums, mēbeles, korpusi |
Atlases rokasgrāmata:
– Automobiļu A klases atklātām virsmām: EG + e-coat + virskārta.
– Konstrukciju daļām korozīvā vidē: GI vai Dacromet.
– Izmaksu jutīgiem iekšējiem kronšteiniem: fosfāts + pulverkrāsa.
– Stiprinājumiem ar augstu koroziju: Dacromet vai Geomet.
DFM uzgaļi tērauda štancēšanas daļām
Ražošanas vajadzībām izstrādāti principi samazina presformu izmaksas, uzlabo detaļu kvalitāti un saīsina izpildes laiku. Izmantojiet šīs vadlīnijas koncepcijas fāzē, lai vēlāk izvairītos no dārgām presformu pārskatīšanām.
Ģeometrijas noteikumi
- Minimālais lieces rādiuss: 0,5× materiāla biezums CR vieglajam tēraudam; 1,0–4,0 × AHSS (atkarīgs no pakāpes).
- Minimālais cauruma diametrs: ≥ materiāla biezums; ≥ 2× biezums caurumiem stieptām atloku zonām.
- Minimālais atloka platums: ≥ 3× materiāla biezums + lieces rādiuss.
- Attālums līdz iegriezumam: ≥ materiāla biezums + lieces rādiuss, lai novērstu kropļojumus.
- Slotu orientācija: Perpendikulāri lieces līnijai, lai izvairītos no plīsuma.
Pielaides norādījumi
| Funkcija | Sasniedzamā pielaide | Ar papildu operācijām |
|---|---|---|
| Blakus profils | ±0,05–0,10 mm | ±0,02 mm (smalka nosusināšana vai skūšana) |
| Cauruma pozīcija | mm ±0,05 | ±0,02 mm (pēcapstrāde) |
| Liekuma leņķis | ±1° | ±0,25° (nospiediet bremzi ar CNC kronšteinu) |
| Plakanums | 0,2 mm/100 mm | 0,05 mm/100 mm (štancēšana + izmēru noteikšana) |
| Malu urbums | ≤ 0,10 mm | ≤ 0,03 mm (atslogošana) |
Materiālu un izmaksu optimizācija
- Standartizējiet mērierīci, lai samazinātu materiālu krājumu skaitu.
- Ligzdas daļas efektīvi sloksnes izkārtojumā — 60–75% materiāla izmantošana ir raksturīga progresīvām presformām; zem 55% garantē pārprojektēšanu.
- Apsveriet iespēju montēt vairākas daļas vienā daļā un pievienošanās operācijām.
- Virsmas apstrādi norādiet tikai tad, ja tas ir nepieciešams — selektīvs pārklājums vai lokalizēts pārklājums ietaupa izmaksas.
- Izmantojiet kas ir metāla štancēšana pamatprincipi, lai izvēlētos starp progresīvo matricu, pārneses matricu vai tandēma līniju, pamatojoties uz apjomu un sarežģītību.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāda ir atšķirība starp SPCC un SPCE tēraudu štancēšanai?
SPCC ir universāls auksti velmēts tērauds ar maksimālo oglekļa saturu 0,12%, piemērots vienkāršiem līkumiem un sekliem vilkumiem. SPCE ir zemāks oglekļa ierobežojums (≤0,08%), zemāks mangāna saturs (≤0,40%) un ievērojami lielāks pagarinājums (≥41% pret ≥37%), tādēļ tas ir daudz labāks dziļās vilkšanas operācijām. SPCE ir arī garantēta r vērtība (plastmasas deformācijas attiecība) ≥1,6, kas nozīmē, ka tas ir izturīgs pret retināšanu stiepes laikā. Izmantojiet SPCC kronšteiniem un plakanām daļām; izmantojiet SPCE, ja detaļai nepieciešama dziļa vilkšana vai sarežģīta formēšana.
Kad štancēšanai auksti velmēta tērauda vietā jāizmanto karsti velmēts tērauds?
Izvēlieties karsti velmētu tēraudu, ja detaļa ir strukturāla, nevis kosmētiska, gabarīts pārsniedz 3,2 mm (pārsniedzot vairumu auksti velmēto izstrādājumu pieejamības), nav nepieciešamas stingras izmēru pielaides vai izmaksas ir galvenais virzītājspēks. Karsti velmētais tērauds maksā par 15–25% mazāk par tonnu, un tam ir lielāks pagarinājums, kas palīdz saliekt un veidot biezas sekcijas. Tomēr tā dzirnavu virsma pirms krāsošanas ir jāapstrādā ar strūklu vai kodināšanu, un biezuma pielaides ir ±0,10–0,15 mm pret ±0,02–0,05 mm auksti velmētai.
Kā novērst plaisāšanu, štancējot uzlaboto augstas stiprības tēraudu?
AHSS plaisāšana parasti notiek pie līkuma rādiusiem, kas ir pārāk stingri, lai nodrošinātu kvalitātes pagarinājuma spēju. DP590 projektētais lieces rādiuss ≥ 1× materiāla biezums; DP780, ≥ 1,5×; DP980, ≥ 2,5×; un martensīta pakāpēm (MS1200) ≥ 5× biezums. Orientējiet līkumus perpendikulāri velmēšanas virzienam, izmantojiet augstspiediena smērvielas un apsveriet silto formēšanu (200–300 °C) visprasīgākajām ģeometrijām. Palaižot FEA simulāciju pirms presformas uzbūvēšanas, plaisāšanas riski tiek identificēti agri.
Kāda virsmas apstrāde ir vislabākā āra tērauda štancēšanas detaļām?
Ilgstošai iedarbībai ārpus telpām karstā cinkošana (GI) nodrošina vislabāko izmaksu un aizsardzības attiecību ar 300–1000 stundu izturību pret sāls izsmidzināšanu atkarībā no pārklājuma svara. Detaļām, kurām nepieciešama dekoratīva apdare, pulvera pārklājums virs fosfāta virsmas nodrošina izcilu izturību pret koroziju (1000+ stundas sāls aerosols) ar krāsu un tekstūras iespējām. Dacromet vai Geomet cinka-alumīnija pārslu pārklājumi ir ideāli piemēroti stiprinājumiem un mazām detaļām, kur pārklājuma biezuma vienmērīgums un ūdeņraža trausluma risks rada bažas.
Kāds ir labs materiāla izmantošanas līmenis progresīvai tērauda štancēšanai?
Materiāla izmantošanas līmenis 60–75% tiek uzskatīts par labu pakāpeniskajai tērauda detaļu presēšanas štancēšanai. Likmes, kas ir mazākas par 55%, liek domāt, ka detaļu izkārtojums ir jāpārskata, lai optimizētu ligzdošanu — parastie uzlabojumi ietver daļas orientācijas pagriešanu, apgriešanas līniju koplietošanu starp blakus esošajām daļām vai nesēja sloksnes ģeometrijas pārprojektēšanu. Vienkāršām taisnstūrveida daļām ir iespējams izmantot vairāk nekā 75%. Jebkuri apdares lūžņi ir jānovērtē, lai otrreizēji izmantotu mazākas detaļas no vienas sloksnes.
Secinājums
Veiksmīga tērauda štancēšana sākas ar kategorijas pieskaņošanu pielietojumam. Viegls tērauds (SPCC–SPCE) tiek galā ar lielāko daļu vispārējas nozīmes detaļu, savukārt AHSS markas (DP, TRIP, CP, MS) nodrošina stiprības un svara attiecību, kas nepieciešama automobiļu un rūpnieciskiem lietojumiem — uz stingrākas procesa kontroles un grūtāku instrumentu rēķina. Virsmas apstrādes izvēle, pielaide un DFM principi vēl vairāk nosaka, vai štancētā tērauda daļa nodrošina uzticamu veiktspēju par konkurētspējīgām izmaksām.
Vai esat gatavs apspriest savu nākamo tērauda štancēšanas projektu? Contact Metal Stamping Parts Ltd , lai saņemtu inženiertehnisko atbalstu, materiālu izvēles norādījumus un konkurētspējīgu ražošanas piedāvājumu.