Alkalmas-e a nagy keménységű H18 színes bevonatú alumíniumszalag bélyegzési feldolgozásra?

Absztrakt

A nagy keménységű H18 színes bevonatú alumínium szalagokat széles körben alkalmazzák a külső dekorációban, az akkumulátor-tartozékokban, az elektronikus árnyékoló- és a csomagolóiparban, kiváló felületi időjárásállóságuk, karcállóságuk és szerkezeti merevségük miatt. Az ipari gyártók azonban folyamatosan zűrzavarral szembesülnek a bélyegzési alkalmazkodóképességével kapcsolatban. Ez a cikk a H18 edzett alumínium szubsztrátumok belső mechanikai tulajdonságait, a szerves színű bevonó fóliák szerkezeti hibáit és a tényleges bélyegzési hibákat elemzi. Azt a következtetést vonja le, hogy a H18 színes bevonatú alumínium szalagok csak kis alakváltozású tömítésre és sekély hajlításra alkalmasak, és teljesen összeférhetetlenek a mélyhúzással, a peremezéssel és az összetett profilozással. Megfelelő célzott bélyegzési eljárást javító intézkedéseket is javasolnak a bevonat leválásának és az aljzat repedésének kockázatának csökkentése érdekében.

1. A H18 hőmérséklet és az alapfelület mechanikai tulajdonságainak alapvető meghatározása

Az Aluminium Association által kidolgozott alumíniumötvözetek temperálási szabványa szerint a H18 a teljes feszültség-edzett temperamentumot jelenti köztes izzítás nélkül. Ellentétben a H12, H14 és H16 részleges kemény temperekkel, a H18 alumínium szalagok rendkívül nagy keménységet érnek el egyszeri hideghengerléssel, 75%-ot meghaladó feldolgozási deformációs rátával, és nincs utólagos hőkezelés a hajlékonyság helyreállítására. Az 1000-es sorozatú főáramú tiszta alumínium és a 3003 alumínium-mangán ötvözet hordozók színezésénél a mechanikai paraméterek nyilvánvaló korlátokat mutatnak a műanyag alakításban: az 1060 H18 alumínium törési nyúlása mindössze 1% és 3%, a 3003 H18 alumínium pedig csak 4% és 5% közötti. Ezzel szemben a hagyományos bélyegzéssel előnyben részesített H14 alumínium nyúlása 12% feletti.

A H18 szubsztrátumokon belüli nagy szakítószilárdságú feszültség egy másik kritikus korlát. A hideghengerlés során fellépő erős rácsdiszlokáció felhalmozódása miatt az anyag hajlamos a feszültségkoncentrációra külső nyíró- és húzóerő hatására. Ha a helyi feszültség meghaladja az 5%-ot, először mikrorepedések jelennek meg a szalag szélén, majd ezredmásodperceken belül kiterjednek a hordozóra. Ez a benne rejlő ridegség az elsődleges akadály, amely korlátozza a nagy deformációjú bélyegzést, függetlenül a felületi színbevonat rétegétől.

2. A színes bevonatszerkezetek által okozott további bélyegzési kockázatok

A csupasz H18 alumínium szalagokhoz képest a színes bevonatú termékek háromrétegű kompozit szerkezettel rendelkeznek, beleértve a kémiai konverziós fóliát, az alapozó bevonatot és a felső, időjárásálló bevonatot mindkét oldalon. A teljes bevonatvastagság 18 μm és 35 μm között van, ami két olyan egyedi bélyegzési hiba kockázatát rejti magában, amelyek a csupasz alumíniumban nem fordulnak elő.

Először is, bevonat kohéziós peeling. Az ipari alumínium szalagokhoz használt szerves poliészter és fluorkarbon bevonatok sokkal kisebb nyúlással rendelkeznek (kevesebb mint 2%), mint az alumínium hordozók. A bélyeges hajlítás során a felületi bevonat nem tudja követni az alumíniummátrix apró képlékeny deformációját, ami keresztirányú repedéshez és leváláshoz vezet a hajlítási filéknél. Még 3% alatti deformáció esetén is látható mikrorepedések jelennek meg a bevonat felületén, ami csökkenti a késztermékek időjárásállóságát és korrózióállóságát, és korai rozsdásodást okoz kültéri szervizelés esetén.

Másodszor, a penésztapadás és a felületi karcolás. A simára kötött színes bevonat felületi súrlódási tényezője alacsony. Nagynyomású sajtolás esetén helyi vákuumos tapadás jön létre a bevonat felülete és az acélformák között. A folyamatos adagolás visszafordíthatatlan karcolásnyomokat okoz a bevonaton, amelyek utómunkával nem javíthatók. A tömeggyártásban ez a hiba több mint 18%-kal növelheti a hibaarányt penész felületkezelés nélkül.

3. Osztályozás A bélyegzési alkalmazkodóképesség megítélése

3.1 Alkalmazható kis alakváltozású bélyegzési forgatókönyvek

A H18 színbevonatú alumínium szalagok teljes mértékben alkalmasak simításra, átszúrásra, egyenes, sekély hajlításra ≥ 3-szoros szalagvastagság hajlítási sugárral, valamint lapos vágásra 3%-nál kisebb nyúlással. A tipikus alkalmazási esetek közé tartozik az elektronikus tömítések lezárása, a lapos reklámpanel-kivágás és a téglalap alakú akkumulátorfedél egyszögű hajlítása. Ezekben a folyamatokban az anyag csak nyírófeszültséget visel el, nyilvánvaló húzódeformáció nélkül. A tömeggyártási adatok azt mutatják, hogy polírozott formákkal és vízbázisú sajtolókenőkkel párosítva a késztermék hibás aránya 1,2% alatt tartható, ami megfelel az ipari minőségi szabványoknak. Eközben a H18 temper nagy keménysége biztosítja, hogy a bélyegzett részek nem fognak visszapattanni és deformálódni az alakítás után, ami megoldja a lágy temper alumínium munkadarabok méretbeli instabilitási problémáját.

3.2 Nem alkalmazható nagy alakváltozású bélyegzési forgatókönyvek

Nem ajánlott minden olyan sajtolási eljárás, amely húzóképlékeny deformációt igényel, beleértve a mélyhúzást, a többszögű peremezést, a gömbprofilozást és a keskeny sugarú hajlítást (a hajlítási sugár a szalag vastagságának 2-szerese). A 3003 H18 színbevonatú, 8 mm-es húzási mélységű alumínium szalagok mélyhúzási tesztjei során a munkadarabok 92%-a szenvedett egyidejű hordozótöréstől és nagy felületű bevonat leválástól a szerszámfiléknél. A kiváltó ok kettős meghibásodás: a szubsztrátum húzófeszültsége meghaladja a nyúlási határt, és a bevonat rugalmassága nem tudja koordinálni a mátrix deformációját. Ezenkívül az ismételt másodlagos bélyegzés szigorúan tilos. Az első bélyegzés után felhalmozódó maradványfeszültség tovább csökkenti a hordozó rugalmasságát, ami spontán repedéshez vezet a feldolgozást követő 72 órán belül.

4. Folyamatoptimalizálás minősített bélyegzőgyártáshoz

Azoknál a vállalkozásoknál, amelyeknek a H18-as színbevonatú alumíniumot kell alkalmazniuk az alacsony deformációjú bélyegzéshez, négy célzott beállítás csökkentheti a minőségi kockázatokat. Először polírozza ki a formaüregeket Ra≤0,2 μm-re, és végezzen DLC-s gyémántszerű szénbevonatot a bevonat karcolásának és adhéziójának kiküszöbölésére. Másodszor, az olajos kenőanyagok helyett használjon alacsony viszkozitású vízbázisú síkosítókat. Az olajos kenőanyagok magas sajtolási hőmérsékleten a bevonat elszíneződését és tapadási hibáit okozzák. Harmadszor, szabályozza a bélyegzési sebességet percenként 15 ütés alatt. A nagy sebességű sajtolás azonnali ütési feszültséget generál, és élrepedést idéz elő. Negyedszer, a sajtolás előtt vágjon le fenntartott feszültségmentesítő bevágásokat a szalag szélein, hogy feloldja a hideghengerlési maradékfeszültséget és megakadályozza az élek szakadását.

5. Következtetések és anyagválasztási javaslatok

Összefoglalva, a nagy keménységű H18 színes bevonatú alumínium szalagok nem általánosan alkalmasak bélyegzésre. A kiváló visszapattanásgátló teljesítménynek és az érintetlen felületi bevonatnak köszönhetően előnyben részesített anyag az alacsony deformációjú, nagy merevségű sajtolt alkatrészekhez, amelyek nem tartalmaznak bonyolult alakkövetelményeket. Nem alkalmas azonban semmilyen közepes és nagy képlékeny alakváltozással végzett sajtolási eljárásra. Összetett sajtolt munkadarabok esetén a gyártóknak ki kell cserélniük az anyagokat H14 vagy H16 edzett színbevonatú alumínium szalagokra, amelyek egyensúlyban tartják a keménységet és a hajlékonyságot. A kültéri, hosszú távú szervizelést igénylő alkatrészek esetében, amelyek mind a felületi tartósságot, mind az alakítási teljesítményt igénylik, az olyan ötvözetmodellek, mint a 3005 H16 színes bevonatú alumínium költséghatékonyabb alternatívák.