Er H18 farvebelagt aluminiumsstrimmel med høj hårdhed egnet til stempling?

Abstrakt

H18 farvebelagte aluminiumsstrimler med høj hårdhed er almindeligt anvendt i udvendig dekoration, batteritilbehør, elektronisk afskærmning og emballageindustrien på grund af deres fremragende overflade vejrbestandighed, ridsefasthed og strukturelle stivhed. Imidlertid står industrielle producenter konstant over for forvirring over deres tilpasningsevne til stempling. Denne artikel analyserer de interne mekaniske egenskaber af H18-hærdet aluminiumssubstrater, de strukturelle defekter af organiske farvebelægningsfilm og faktiske tilfælde af stemplingsfejl. Den konkluderer, at H18-farvebelagte aluminiumsstrimler kun er kvalificerede til lav-deformationsblanking og overfladisk bøjningsstempling og er fuldstændig uforenelige med dybtrækning, flanger og kompleks profilstempling. Tilsvarende målrettede foranstaltninger til forbedring af stemplingsprocessen foreslås også for at reducere risikoen for afskalning af belægningen og revner.

1. Kernedefinition af H18-temperering og substratets mekaniske egenskaber

I henhold til aluminiumslegeringstempereringsstandarden formuleret af Aluminium Association repræsenterer H18 fuld tøjningshærdet temperament uden mellemudglødning. I modsætning til H12, H14 og H16 delvis hårde temperamenter opnår H18 aluminiumsstrimler ultrahøj hårdhed gennem engangs koldvalsning med en behandlingsdeformationshastighed på over 75%, uden efterfølgende varmebehandling for at genoprette duktiliteten. For almindelige 1000-seriens rent aluminium og 3003 aluminium-manganlegeringssubstrater, der anvendes til farvebelægning, viser de mekaniske parametre åbenlyse begrænsninger for plastisk formning: 1060 H18 aluminium har en brudforlængelse på kun 1 % til 3 %, og 3003 H18 % til kun at nå 5 % aluminium. I modsætning hertil har konventionelt prægeforetrukket H14-aluminium en forlængelse på over 12%.

Den høje trækspænding inde i H18-substrater er en anden kritisk begrænsning. Alvorlig akkumulering af gitterforskydning under koldvalsning gør materialet tilbøjeligt til spændingskoncentration under ekstern forskydning og trækkraft. Når den lokale belastning overstiger 5 %, vil mikrorevner først opstå ved strimmelkanten og derefter udvide sig hen over substratet inden for millisekunder. Denne iboende skørhed er den primære barriere, der begrænser stempling med store deformationer, uafhængigt af overfladefarvebelægningslaget.

2. Yderligere stemplingsrisici forårsaget af farvebelægningsstrukturer

Sammenlignet med nøgne H18-aluminiumsstrimler tilføjer farvebelagte produkter en tre-lags kompositstruktur inklusive kemisk konverteringsfilm, primecoating og top vejrbestandig coating på begge sider. Den samlede belægningstykkelse spænder fra 18μm til 35μm, hvilket introducerer to unikke risici for stemplingsfejl, som ikke eksisterer i bart aluminium.

Først belægning sammenhængende peeling. Organiske polyester- og fluorcarbonbelægninger, der anvendes til industrielle aluminiumsstrimler, har meget lavere forlængelse (mindre end 2%) end aluminiumssubstrater. Under stemplingsbøjning kan overfladebelægningen ikke følge den lille plastiske deformation af aluminiumsmatrixen, hvilket fører til tværgående revner og afskalning ved bøjning af fileter. Selv ved lav stempling med deformation under 3 % vil der opstå synlige mikrorevner på belægningsoverfladen, hvilket vil reducere vejrbestandigheden og korrosionsbestandigheden af ​​færdige produkter og forårsage tidlig rust i udendørs servicescenarier.

For det andet, form vedhæftning og overflade ridser. Den glatte hærdede farvebelægning har lav overfladefriktionskoefficient. Under højtryksstempling vil der forekomme lokal vakuumadhæsion mellem belægningsoverfladen og stålforme. Kontinuerlig fodring vil forårsage irreversible ridsemærker på belægningen, som ikke kan repareres ved efterbehandling. Ved masseproduktion kan denne defekt øge antallet af defekter med mere end 18% uden skimmeloverfladebehandling.

3. Klassifikationsbedømmelse af tilpasningsevne til stempling

3.1 Gældende scenarier for lavdeformationsstempling

H18 farvebelagte aluminiumsstrimler er fuldt egnede til blanking, gennemboring, lige lavvandet bukning med bøjningsradius ≥ 3 gange strimmeltykkelse og flad trimning med belastning mindre end 3 %. Typiske anvendelsessager omfatter elektronisk tætning af pakninger, trimning af fladt reklamepanel og rektangulært enkeltvinkelbøjning af batteridæksel. I disse processer bærer materialet kun forskydningsspændinger uden tydelig trækdeformation. Masseproduktionsdata viser, at når de matches med polerede støbeforme og vandbaserede stemplingsmøremidler, kan fejlprocenten på det færdige produkt kontrolleres til under 1,2%, hvilket opfylder industrielle kvalitetsstandarder. I mellemtiden sikrer den høje hårdhed af H18-temperering, at udstemplede dele ikke vil vende tilbage og deformeres efter formning, hvilket løser det dimensionelle ustabilitetsproblem af blødt-tempererede aluminium-emner.

3.2 Uanvendelige scenarier for stempling med stor deformation

Alle stemplingsprocesser, der kræver trækplastisk deformation, anbefales ikke, herunder dybtrækning, flervinklet flange, sfærisk profilering og bøjning med smal radius (bøjningsradius <2 gange strimmeltykkelse). I dybtrækningsforsøg af 3003 H18 farvebelagte aluminiumsstrimler med en trækdybde på 8 mm, led 92% af emnerne af samtidig brud på underlaget og afskalning af belægningen med stort areal ved matricefileten. Grundårsagen er dobbelt svigt: substrattrækspændingen overstiger forlængelsesgrænsen, og belægningens duktilitet kan ikke koordinere matrixdeformation. Derudover er gentagen sekundær stempling strengt forbudt. Restspændingakkumulering efter den første stempling vil yderligere reducere substratets duktilitet, hvilket fører til spontan revnedannelse inden for 72 timer efter forarbejdning.

4. Procesoptimering til kvalificeret stempling

For virksomheder, der skal anvende H18 farvebelagt aluminium til stempling med lav deformation, kan fire målrettede justeringer afbøde kvalitetsrisici. Først poler du formhulrum til Ra≤0,2μm og udfør DLC diamantlignende kulstofbelægningsbehandling for at eliminere belægningsridsning og vedhæftning. For det andet skal du bruge vandbaserede smøremidler med lav viskositet i stedet for olieholdige smøremidler. Olieholdige smøremidler vil forårsage misfarvning af belægningen og vedhæftningsfejl ved høje prægetemperaturer. For det tredje, kontroller stemplingshastigheden under 15 slag i minuttet. Højhastighedsstempling vil generere øjeblikkelig stødspænding og inducere kantrevner. For det fjerde skal du skære reserverede spændingsaflastningshak ved båndkanterne før stempling for at frigøre restspænding ved koldvalsning og forhindre kantrivning.

5. Konklusion og forslag til materialevalg

For at opsummere er højhårdhed H18 farvebelagte aluminiumsstrimler ikke universelt egnede til stempling. De er et foretrukket materiale til prægedele med lav deformation og høj stivhed uden komplekse formkrav, takket være fremragende anti-rebound ydeevne og intakt overfladebelægning. Den er dog uegnet til mellemstore og store plastiske deformationsstemplingsprocesser. For komplekse stemplingsemner bør fabrikanter erstatte materialer med H14 eller H16 hærdet farvebelagte aluminiumsstrimler, som balancerer hårdhed og duktilitet. Til udendørs langtidsservicedele, der kræver både overfladeholdbarhed og formningsydelse, er legeringsmodeller såsom 3005 H16 farvebelagt aluminium mere omkostningseffektive alternativer.