Vai augstas cietības H18 krāsu pārklājuma alumīnija sloksne ir piemērota štancēšanas apstrādei?

Abstrakts

Augstas cietības H18 krāsu pārklājuma alumīnija sloksnes tiek plaši izmantotas ārējās apdares, akumulatoru piederumu, elektronisko ekranēšanas un iepakošanas nozarēs, jo tām ir lieliska virsmas izturība pret laikapstākļiem, izturība pret skrāpējumiem un konstrukcijas stingrība. Tomēr rūpnieciskie ražotāji pastāvīgi saskaras ar neskaidrībām par tā štancēšanas spēju. Šajā rakstā analizētas H18 rūdīta alumīnija substrātu iekšējās mehāniskās īpašības, organisko krāsu pārklājuma plēvju strukturālie defekti un faktiskie štancēšanas atteices gadījumi. Tajā secināts, ka H18 krāsu pārklājuma alumīnija sloksnes ir piemērotas tikai zemas deformācijas un sekla lieces štancēšanai, un tās ir pilnībā nesaderīgas ar dziļvilkšanu, atloku un sarežģītu profilēšanas štancēšanu. Ir ierosināti arī atbilstoši mērķtiecīgi štancēšanas procesa uzlabošanas pasākumi, lai samazinātu pārklājuma lobīšanās un substrāta plaisāšanas risku.

1. H18 temperatūras un substrāta mehānisko īpašību galvenā definīcija

Saskaņā ar alumīnija sakausējuma rūdīšanas standartu, ko izstrādājusi Alumīnija asociācija, H18 ir pilnībā izturīgs pret deformāciju bez starpposma atkausēšanas. Atšķirībā no H12, H14 un H16 daļēji cietajām sloksnēm, H18 alumīnija sloksnes iegūst īpaši augstu cietību, veicot vienreizēju auksto velmēšanu ar apstrādes deformācijas ātrumu, kas pārsniedz 75%, bez turpmākas termiskās apstrādes, lai atjaunotu elastību. Galvenajām 1000. sērijas tīra alumīnija un 3003 alumīnija-mangāna sakausējuma substrātiem, ko izmanto krāsu pārklāšanai, mehāniskie parametri uzrāda acīmredzamus plastmasas formēšanas ierobežojumus: 1060 H18 alumīnija pagarinājums lūzuma brīdī ir tikai 1% līdz 3%, un 3003 H18 alumīnijs sasniedz tikai 4% līdz 5%. Turpretim parastajam štancēšanai vēlamajam H14 alumīnijam ir pagarinājums virs 12%.

Vēl viens kritisks ierobežojums ir augstais stiepes atlikušais spriegums H18 substrātu iekšpusē. Spēcīga režģa dislokācijas uzkrāšanās aukstās velmēšanas laikā padara materiālu pakļautu sprieguma koncentrācijai ārējā bīdes un stiepes spēka ietekmē. Tiklīdz lokālais celms pārsniedz 5%, vispirms sloksnes malā parādīsies mikroplaisas, kas pēc tam milisekundēs izplešas pāri substrātam. Šis raksturīgais trauslums ir primārā barjera, kas ierobežo lielas deformācijas štancēšanu neatkarīgi no virsmas krāsas pārklājuma slāņa.

2. Papildu apzīmogošanas riski, ko rada krāsu pārklājuma struktūras

Salīdzinot ar tukšām H18 alumīnija sloksnēm, krāsaini pārklāti izstrādājumi pievieno trīs slāņu kompozītmateriālu struktūru, tostarp ķīmiskās konversijas plēvi, primāro pārklājumu un virsējo, pret laikapstākļiem izturīgu pārklājumu abās pusēs. Kopējais pārklājuma biezums svārstās no 18 μm līdz 35 μm, kas rada divus unikālus štancēšanas atteices riskus, kas nepastāv tukšam alumīnijam.

Pirmkārt, pārklājuma kohēzijas pīlings. Organiskā poliestera un fluoroglekļa pārklājumiem, ko izmanto rūpnieciskajām alumīnija sloksnēm, ir daudz mazāks pagarinājums (mazāk par 2%) nekā alumīnija pamatnēm. Štancēšanas lieces laikā virsmas pārklājums nevar sekot alumīnija matricas niecīgajai plastiskai deformācijai, kas izraisa šķērsvirziena plaisāšanu un lobīšanos locīšanas laikā. Pat seklai štancēšanai ar deformāciju zem 3% uz pārklājuma virsmas parādīsies redzamas mikroplaisas, kas samazinās gatavās produkcijas izturību pret laikapstākļiem un korozijas izturību un izraisīs agrīnu rūsēšanu āra apkalpošanas scenārijos.

Otrkārt, pelējuma saķere un virsmas skrāpējumi. Gludi sacietējušajam krāsas pārklājumam ir zems virsmas berzes koeficients. Augstspiediena štancēšanas laikā starp pārklājuma virsmu un tērauda veidnēm notiks vietēja vakuuma saķere. Nepārtraukta barošana uz pārklājuma radīs neatgriezeniskas skrāpējumu pēdas, kuras nevar salabot ar pēcapstrādi. Masveida ražošanā šis defekts var palielināt defektu līmeni par vairāk nekā 18% bez pelējuma virsmas apstrādes.

3. Klasifikācijas spriedums par zīmogošanas pielāgošanos

3.1. Piemērojamie zemas deformācijas štancēšanas scenāriji

Alumīnija sloksnes ar H18 krāsu pārklājumu ir pilnībā piemērotas noblīvēšanai, caurduršanai, taisnai seklai locīšanai ar liekšanas rādiusu ≥ 3 reizes lielāku sloksnes biezumu, kā arī plakanai apgriešanai štancēšanai ar deformāciju mazāku par 3%. Tipiski pielietojuma gadījumi ietver elektronisko blīvju noblīvēšanu, plakanu reklāmas paneļu apgriešanu un taisnstūrveida akumulatora vāciņa liekšanu vienā leņķī. Šajos procesos materiāls iztur tikai bīdes spriegumu bez acīmredzamas stiepes deformācijas. Masveida ražošanas dati liecina, ka, saskaņojot ar pulētajām veidnēm un ūdens bāzes štancēšanas smērvielām, gatavā produkta defektu līmeni var kontrolēt zem 1,2%, kas atbilst rūpnieciskās kvalitātes standartiem. Tikmēr H18 rūdījuma augstā cietība nodrošina, ka apzīmogotās daļas pēc formēšanas neatsitīsies un nedeformējas, tādējādi atrisinot mīksta alumīnija sagatavju izmēru nestabilitātes problēmu.

3.2. Nepiemērojami lielas deformācijas štancēšanas scenāriji

Nav ieteicami visi štancēšanas procesi, kuriem nepieciešama stiepes plastiskā deformācija, ieskaitot dziļo vilkšanu, vairāku leņķu atloku veidošanu, sfērisku profilēšanu un šaura rādiusa liekšanu (lieces rādiuss <2 reizes sloksnes biezumā). 3003 H18 krāsu pārklājuma alumīnija sloksņu dziļās stiepšanas testos ar vilkšanas dziļumu 8 mm, 92% sagatavju cieta no vienlaicīgas pamatnes lūzuma un liela laukuma pārklājuma lobīšanās pie presformas filejas. Galvenais iemesls ir divējāda atteice: substrāta stiepes deformācija pārsniedz pagarinājuma robežu, un pārklājuma elastība nevar koordinēt matricas deformāciju. Turklāt atkārtota sekundārā štancēšana ir stingri aizliegta. Atlikušā sprieguma uzkrāšanās pēc pirmās štancēšanas vēl vairāk samazinās substrāta elastību, izraisot spontānu plaisāšanu 72 stundu laikā pēc apstrādes.

4. Procesa optimizācija kvalificētai štancēšanas ražošanai

Uzņēmumiem, kuriem zemas deformācijas štancēšanai jāizmanto H18 krāsas pārklājuma alumīnijs, četri mērķtiecīgi pielāgojumi var mazināt kvalitātes riskus. Vispirms nopulējiet veidņu dobumus līdz Ra≤0,2 μm un veiciet DLC dimantveida oglekļa pārklājuma apstrādi, lai novērstu pārklājuma skrāpējumus un adhēziju. Otrkārt, eļļainu smērvielu vietā izmantojiet zemas viskozitātes ūdens bāzes lubrikantus. Eļļainas smērvielas augstā štancēšanas temperatūrā izraisīs pārklājuma krāsas maiņu un adhēzijas traucējumus. Treškārt, kontrolējiet štancēšanas ātrumu zem 15 sitieniem minūtē. Liela ātruma štancēšana radīs tūlītēju trieciena spriegumu un izraisīs malu plaisāšanu. Ceturtkārt, sloksnes malās pirms štancēšanas izgrieziet rezervētus spriedzes samazināšanas iegriezumus, lai atbrīvotu aukstās velmēšanas atlikušo spriegumu un novērstu malu plīsumus.

5. Secinājums un materiālu izvēles priekšlikumi

Rezumējot, augstas cietības H18 krāsu pārklājuma alumīnija sloksnes nav universāli piemērotas štancēšanai. Tie ir vēlamais materiāls zemas deformācijas, augstas stingrības štancēšanas detaļām, kurām nav sarežģītas formas prasības, pateicoties lieliskajai pretatsitiena veiktspējai un neskartam virsmas pārklājumam. Taču tas nav piemērots jebkuriem vidējas un lielas plastmasas deformācijas štancēšanas procesiem. Sarežģītām štancēšanas sagatavēm ražotājiem jāaizstāj materiāli ar H14 vai H16 rūdītām krāsām pārklātām alumīnija sloksnēm, kas līdzsvaro cietību un elastību. Āra ilgstošas ​​apkopes daļām, kurām nepieciešama gan virsmas izturība, gan formēšanas veiktspēja, rentablākas alternatīvas ir sakausējumu modeļi, piemēram, 3005 H16 krāsains pārklājums alumīnijs.