Kas kõrge kõvadusega H18 värviga kaetud alumiiniumriba sobib tembeldamiseks?

Abstraktne

Kõrge kõvadusega H18 värviga kaetud alumiiniumribasid kasutatakse laialdaselt välisviimistluses, akutarvikutes, elektroonilistes varjestus- ja pakenditööstuses tänu nende suurepärasele pinna ilmastikukindlusele, kriimustuskindlusele ja konstruktsiooni jäikusele. Tööstuslikud tootjad seisavad aga pidevalt silmitsi segadusega selle tembeldamise kohanemisvõime pärast. Selles artiklis analüüsitakse H18 karastatud alumiiniumist aluspindade sisemisi mehaanilisi omadusi, orgaanilise värviga kattekilede struktuurseid defekte ja tegelikke stantsimistõrkeid. Selles järeldatakse, et H18 värviga kaetud alumiiniumribad sobivad ainult väikese deformatsiooniga stantsimiseks ja madalaks painutamiseks stantsimiseks ning ei sobi täielikult kokku süvatõmbe, ääriku ja keeruka profileerimisega. Samuti on välja pakutud vastavad sihipärased tembeldamisprotsessi parandamise meetmed, et vähendada katte koorumise ja aluspinna pragunemise ohtu.

1. H18 temperatuuri ja substraadi mehaaniliste omaduste põhimääratlus

Vastavalt Aluminium Associationi koostatud alumiiniumisulamite karastuse standardile esindab H18 täielikku deformatsioonikarastust ilma vahepealse lõõmutamiseta. Erinevalt H12-, H14- ja H16-osalisest kõvast karastusest saavutavad H18-alumiiniumribad ülikõrge kõvaduse ühekordse külmvaltsimise teel, mille töötlemise deformatsioonimäär ületab 75%, ilma järgneva kuumtöötluseta elastsuse taastamiseks. Põhivoolu 1000-seeria puhta alumiiniumi ja 3003 alumiinium-mangaanisulamist aluspindade puhul, mida kasutatakse värviliseks katmiseks, näitavad mehaanilised parameetrid plastiku vormimisel ilmseid piiranguid: 1060 H18 alumiiniumi murdumispikenemine on kõigest 1% kuni 3% ja 3003 H18 alumiinium ulatub vaid 4% kuni 5%. Seevastu tavapärasel stantsimis-eelistatud H14 alumiiniumil on pikenemine üle 12%.

Teine kriitiline piirang on H18 substraatide sees olev suur tõmbejääkpinge. Külmvaltsimisel tekkiv tugev võre dislokatsiooni kogunemine muudab materjali välise nihke- ja tõmbejõu mõjul pinge kontsentreerumiseks. Kui kohalik deformatsioon ületab 5%, tekivad esmalt riba servale mikropraod, mis seejärel laienevad millisekundite jooksul üle substraadi. See loomupärane rabedus on peamine barjäär, mis piirab suure deformatsiooniga stantsimist, sõltumata pinnavärvi kattekihist.

2. Täiendavad tembeldamisriskid, mida põhjustavad värvilised kattestruktuurid

Võrreldes paljaste H18 alumiiniumribadega lisavad värviga kaetud tooted kolmekihilise komposiitstruktuuri, sealhulgas keemilise muundamise kile, kruntkatte ja pealmise ilmastikukindla katte mõlemal küljel. Katte kogupaksus on vahemikus 18 μm kuni 35 μm, mis toob kaasa kaks ainulaadset stantsimise rikke ohtu, mida palja alumiiniumi puhul ei esine.

Esiteks katmine sidus koorimine. Tööstuslikes alumiiniumribades kasutatavatel orgaanilistel polüester- ja fluorosüsinikkatetel on palju väiksem venivus (alla 2%) kui alumiiniumist aluspindadel. Tembeldava painutamise ajal ei suuda pinnakate järgida alumiiniummaatriksi pisikest plastilist deformatsiooni, mis põhjustab filee painutamisel põiki pragusid ja koorumist. Isegi madala stantsimise korral, mille deformatsioon on alla 3%, tekivad katte pinnale nähtavad mikropraod, mis vähendavad valmistoodete ilmastikukindlust ja korrosioonikindlust ning põhjustavad väliteenuste korral varajast roostetamist.

Teiseks hallituse nakkumine ja pinna kriimustus. Siledalt kõvenenud värvikattel on madal hõõrdetegur. Kõrgsurve stantsimisel tekib kattepinna ja terasvormide vahel kohalik vaakumkleepumine. Pidev söötmine tekitab kattele pöördumatud kriimustusjäljed, mida ei saa järeltöötlusega parandada. Masstootmises võib see defekt ilma hallituse pinnatöötluseta defektide määra suurendada rohkem kui 18%.

3. Klassifitseerimisotsus tembeldamise kohandatavuse kohta

3.1 Kohaldatavad madala deformatsiooniga stantsimise stsenaariumid

H18 värviga kaetud alumiiniumribad sobivad täielikult katmiseks, augustamiseks, sirgeks madalaks painutamiseks painderaadiusega ≥ 3 korda riba paksusega ja tasapinnaliseks lõikamiseks stantsimiseks, mille deformatsioon on alla 3%. Tüüpiliste rakenduste hulka kuuluvad elektrooniline tihendi tühjendamine, tasapinnaline reklaampaneeli kärpimine ja ristkülikukujuline akukaane ühe nurga all painutamine. Nendes protsessides kannatab materjal ainult nihkepinget ilma ilmse tõmbedeformatsioonita. Masstootmise andmed näitavad, et kui see on sobitatud poleeritud vormide ja veepõhiste stantsimismääretega, saab valmistoote defektide määra kontrollida alla 1,2%, mis vastab tööstuslikele kvaliteedistandarditele. Samal ajal tagab H18 karastuse kõrge kõvadus, et tembeldatud osad ei põrka pärast vormimist tagasi ega deformeeru, lahendades pehmete alumiiniumist toorikute mõõtmete ebastabiilsuse probleemi.

3.2 Rakendamatud suure deformatsiooniga stantsimise stsenaariumid

Kõik stantsimisprotsessid, mis nõuavad tõmbeplastist deformatsiooni, ei ole soovitatavad, sealhulgas süvatõmme, mitme nurgaga äärik, sfääriline profileerimine ja kitsa raadiusega painutamine (painderaadius <2 korda riba paksusest). 8 mm tõmbesügavusega 3003 H18 värviga kaetud alumiiniumribade süvatõmbekatsetes kannatas 92% toorikutest samaaegse aluspinna purunemise ja stantsi filee suure pindala katte koorumise all. Algpõhjus on kahekordne rike: substraadi tõmbepinge ületab pikenemise piiri ja katte elastsus ei suuda koordineerida maatriksi deformatsiooni. Lisaks on korduv sekundaarne tembeldamine rangelt keelatud. Jääkpinge kogunemine pärast esimest stantsimist vähendab veelgi substraadi elastsust, mis põhjustab spontaanset pragunemist 72 tunni jooksul pärast töötlemist.

4. Protsessi optimeerimine kvalifitseeritud stantsimise tootmiseks

Ettevõtete puhul, mis peavad kasutama madala deformatsiooniga stantsimiseks H18 värviga kaetud alumiiniumi, võivad kvaliteediriskid maandada neli sihipärast kohandust. Esmalt poleerige vormiõõnsused Ra≤0,2 μm-ni ja viige läbi DLC teemanditaoline süsinikkatte töötlemine, et vältida katte kriimustamist ja nakkumist. Teiseks kasuta õliste määrdeainete asemel madala viskoossusega veepõhiseid määrdeaineid. Õlised määrdeained põhjustavad kõrgel stantsimistemperatuuril katte värvimuutust ja nakkumise ebaõnnestumist. Kolmandaks kontrollige tembeldamiskiirust alla 15 löögi minutis. Kiire stantsimine tekitab hetkelise löögipinge ja kutsub esile servade pragunemise. Neljandaks lõigake enne tembeldamist riba servadesse reserveeritud pinget leevendavad sälgud, et vabastada külmvaltsimise jääkpinged ja vältida servade rebenemist.

5. Järeldus ja materjali valiku ettepanekud

Kokkuvõtteks võib öelda, et kõrge kõvadusega H18 värviga kaetud alumiiniumribad ei sobi üldiselt tembeldamiseks. Tänu suurepärasele tagasilöögivastasele jõudlusele ja puutumatule pinnakattele on need eelistatud materjalid madala deformatsiooniga, suure jäikusega stantsimisosade jaoks, millel pole keerulisi kujunõudeid. Kuid see ei sobi ühegi keskmise ja suure plastilise deformatsiooniga stantsimise protsesside jaoks. Keeruliste stantsitud toorikute puhul peaksid tootjad asendama materjalid H14 või H16 karastatud värviga kaetud alumiiniumribadega, mis tasakaalustavad kõvadust ja elastsust. Välistingimustes kasutatavate pikaajalise hoolduse osade jaoks, mis nõuavad nii pinna vastupidavust kui ka vormimist, on sulamimudelid, nagu 3005 H16 värviga kaetud alumiinium, kuluefektiivsemad alternatiivid.