A është i përshtatshëm shiriti alumini i veshur me ngjyra H18 me fortësi të lartë për përpunimin e stampimit?

Abstrakt

Shiritat e aluminit të veshur me ngjyra H18 me fortësi të lartë janë përdorur gjerësisht në dekorimin e jashtëm, aksesorët e baterive, mbrojtjen elektronike dhe industritë e paketimit për shkak të rezistencës së tyre të shkëlqyer ndaj motit sipërfaqësor, rezistencës ndaj gërvishtjeve dhe ngurtësisë strukturore. Megjithatë, prodhuesit industrialë ballafaqohen vazhdimisht me konfuzion lidhur me përshtatshmërinë e vulosjes. Ky artikull analizon vetitë e brendshme mekanike të nënshtresave të aluminit të kalitur me H18, defektet strukturore të filmave të veshjes me ngjyra organike dhe rastet aktuale të dështimit të stampimit. Ai arrin në përfundimin se shiritat e aluminit të veshur me ngjyra H18 janë të kualifikuar vetëm për vulosje të zbrazët me deformim të ulët dhe vulosje me përkulje të cekët, dhe janë plotësisht të papajtueshëm me vulosjen me tërheqje të thellë, fllanxha dhe profilim kompleks. Propozohen gjithashtu masa përkatëse të përmirësimit të procesit të stampimit të synuar për të reduktuar rreziqet e qërimit të veshjes dhe plasaritjes së nënshtresës.

1. Përkufizimi thelbësor i karakteristikave mekanike të temperaturës dhe nënshtresës H18

Sipas standardit të temperaturës së aliazhit të aluminit të formuluar nga Shoqata e Aluminit, H18 përfaqëson temperamentin e plotë të ngurtësuar nga sforcimi pa pjekje të ndërmjetme. Ndryshe nga temperamenti i pjesshëm i fortë H12, H14 dhe H16, shiritat e aluminit H18 marrin fortësi ultra të lartë përmes rrotullimit të ftohtë një herë me një shkallë deformimi të përpunimit që kalon 75%, pa trajtim të mëvonshëm termik për të rivendosur duktilitetin. Për nënshtresat kryesore të aluminit të pastër të serive 1000 dhe aliazhit alumin-mangan 3003 të përdorura për veshjen me ngjyra, parametrat mekanikë tregojnë kufizime të dukshme për formimin e plastikës: alumini 1060 H18 ka një zgjatje në thyerje prej vetëm 1% deri në 3%, dhe 3003% deri në 5% H18%. Në të kundërt, alumini H14 i preferuar nga stampimi konvencional ka një zgjatim mbi 12%.

Stresi i mbetur i lartë tërheqës brenda nënshtresave H18 është një tjetër kufizim kritik. Akumulimi i rëndë i dislokimit të rrjetës gjatë rrotullimit të ftohtë e bën materialin të prirur ndaj përqendrimit të stresit nën prerjen e jashtme dhe forcën tërheqëse. Sapo sforcimi lokal të kalojë 5%, mikroçarjet do të shfaqen fillimisht në skajin e shiritit, më pas do të zgjerohen përgjatë nënshtresës brenda milisekondave. Kjo brishtësi e natyrshme është pengesa kryesore që kufizon vulosjen me deformim të madh, pavarësisht nga shtresa e veshjes së ngjyrës së sipërfaqes.

2. Rreziqe shtesë të stampimit të sjella nga strukturat e veshjes me ngjyra

Krahasuar me shiritat e zhveshur të aluminit H18, produktet e veshura me ngjyra shtojnë një strukturë të përbërë me tre shtresa, duke përfshirë filmin e konvertimit kimik, shtresën kryesore dhe shtresën e lartë rezistente ndaj motit në të dyja anët. Trashësia totale e veshjes varion nga 18μm në 35μm, gjë që paraqet dy rreziqe unike të dështimit të stampimit që nuk ekzistojnë në aluminin e zhveshur.

Së pari, Veshje peeling kohezive. Veshjet organike të poliesterit dhe fluorokarbonit të përdorura për shiritat industrialë të aluminit kanë zgjatim shumë më të ulët (më pak se 2%) sesa nënshtresat e aluminit. Gjatë përkuljes së stampimit, veshja sipërfaqësore nuk mund të ndjekë deformimin e vogël plastik të matricës së aluminit, duke çuar në plasaritje tërthore dhe në lëkurë gjatë përkuljes së filetove. Edhe për stampimin e cekët me deformim nën 3%, do të shfaqen mikro-çarje të dukshme në sipërfaqen e veshjes, të cilat do të zvogëlojnë rezistencën ndaj motit dhe rezistencën ndaj korrozionit të produkteve të gatshme dhe do të shkaktojnë ndryshkje të hershme në skenarët e shërbimit në natyrë.

Së dyti, ngjitja e mykut dhe kruarja e sipërfaqes. Veshja e lëmuar me ngjyrë ka koeficient të ulët të fërkimit sipërfaqësor. Nën stampimin me presion të lartë, ngjitja lokale me vakum do të ndodhë midis sipërfaqes së veshjes dhe kallëpeve të çelikut. Ushqyerja e vazhdueshme do të shkaktojë gërvishtje të pakthyeshme në shtresë, të cilat nuk mund të riparohen pas përpunimit. Në prodhimin masiv, ky defekt mund të rrisë shkallën e defektit me më shumë se 18% pa trajtimin e sipërfaqes së mykut.

3. Gjykimi i klasifikimit të përshtatshmërisë së stampimit

3.1 Skenarët e aplikueshëm të stampimit me deformim të ulët

Shiritat e aluminit të veshur me ngjyra H18 janë plotësisht të përshtatshëm për zbrazje, shpim, përkulje të drejtë të cekët me rreze përkuljeje ≥ 3 herë trashësinë e shiritit dhe stampim prerjeje të sheshtë me sforcim më të vogël se 3%. Rastet tipike të aplikimit përfshijnë zbardhjen elektronike të guarnicionit, prerjen e sheshtë të panelit të reklamave dhe lakimin drejtkëndor të kapakut të baterisë me një kënd. Në këto procese, materiali përballon vetëm stres prerës pa deformime të dukshme në tërheqje. Të dhënat e prodhimit masiv tregojnë se kur përputhen me kallëpe të lëmuara dhe lubrifikantë stampues me bazë uji, shkalla e defektit të produktit të përfunduar mund të kontrollohet nën 1.2%, duke përmbushur standardet e cilësisë industriale. Ndërkohë, fortësia e lartë e temperamentit H18 siguron që pjesët e stampuara të mos tërhiqen dhe të deformohen pas formimit, duke zgjidhur problemin e paqëndrueshmërisë dimensionale të pjesëve të punës të aluminit me temperaturë të butë.

3.2 Skenarët e pazbatueshëm të stampimit me deformim të madh

Të gjitha proceset e stampimit që kërkojnë deformim plastik në tërheqje nuk rekomandohen, duke përfshirë tërheqjen e thellë, fllanxhimin me shumë kënde, profilizimin sferik dhe përkuljen me rreze të ngushtë (rrezja e përkuljes < 2 herë trashësia e shiritit). Në testet e tërheqjes së thellë të shiritave të aluminit të veshur me ngjyra 3003 H18 me një thellësi vizatimi 8 mm, 92% e pjesëve të punës vuajtën nga thyerja e njëkohshme e nënshtresës dhe lëvrimi i veshjes me sipërfaqe të madhe te filetoja. Shkaku kryesor është dështimi i dyfishtë: sforcimi i nënshtresës në tërheqje tejkalon kufirin e zgjatjes dhe duktiliteti i veshjes nuk mund të koordinojë deformimin e matricës. Për më tepër, vulosja e përsëritur dytësore është rreptësisht e ndaluar. Akumulimi i stresit të mbetur pas stampimit të parë do të zvogëlojë më tej duktilitetin e nënshtresës, duke çuar në çarje spontane brenda 72 orëve pas përpunimit.

4. Optimizimi i procesit për prodhim të kualifikuar të stampimit

Për ndërmarrjet që duhet të miratojnë aluminin e veshur me ngjyra H18 për stampimin me deformim të ulët, katër rregullime të synuara mund të zbusin rreziqet e cilësisë. Së pari, lëmoni zgavrat e mykut në Ra≤0,2μm dhe kryeni trajtimin e veshjes me karbon të ngjashëm me diamantin DLC për të eliminuar gërvishtjet dhe ngjitjen e veshjes. Së dyti, përdorni lubrifikantë me bazë uji me viskozitet të ulët në vend të lubrifikantëve me vaj. Lubrifikantët me vaj do të shkaktojnë zbardhjen e veshjes dhe dështimin e ngjitjes në temperatura të larta stampimi. Së treti, kontrolloni shpejtësinë e stampimit nën 15 goditje në minutë. Stampimi me shpejtësi të lartë do të gjenerojë stres të menjëhershëm të ndikimit dhe do të nxisë plasaritjen e skajeve. Së katërti, preni pikat e rezervuara për lehtësimin e stresit në skajet e shiritit përpara se të stamponi për të çliruar stresin e mbetur të rrotullimit të ftohtë dhe për të parandaluar grisjen e skajit.

5. Përfundime dhe sugjerime për përzgjedhjen e materialit

Për ta përmbledhur, shiritat e aluminit të veshur me ngjyra H18 me fortësi të lartë nuk janë universalisht të përshtatshëm për stampim. Ato janë një material i preferuar për pjesët stampuese me deformim të ulët dhe me ngurtësi të lartë, pa kërkesa komplekse të formës, falë performancës së shkëlqyer kundër rikthimit dhe veshjes së sipërfaqes së paprekur. Megjithatë, është i papërshtatshëm për çdo proces stampimi me deformim plastik të mesëm dhe të madh. Për pjesët komplekse të stampimit, prodhuesit duhet të zëvendësojnë materialet me shirita alumini të veshur me ngjyra H14 ose H16, të cilat balancojnë fortësinë dhe duktilitetin. Për pjesët e jashtme të shërbimit afatgjatë që kërkojnë qëndrueshmëri sipërfaqësore dhe performancë formimi, modelet e aliazhit si alumini i veshur me ngjyra 3005 H16 janë alternativa më ekonomike.