Przejdź do treści

Opracowania

Materiały do tłoczenia metali: właściwości, które decydują o kształtowaniu części

Materiał wyznacza, jakie kształty są możliwe, jak ciasne może być gięcie, ile siły potrzebuje prasa i jak długo posłuży tłocznik. Oto najczęstsze materiały do tłoczenia i ich istotne właściwości.

Typowe materiały do tłoczenia

Typowe gatunki i zakresy grubości, które tłocznie obrabiają najczęściej, a nie granice możliwości maszyn. Nazwy gatunków w nawiasach to najbliższe odpowiedniki japońskie i europejskie.

MateriałTypowe gatunkiTypowa grubośćPodatność na kształtowanieOdprężenie sprężysteUwagi
Stal walcowana na zimno1008, 1010 (SPCC, DC01)0.4 do 6 mmWysokaNiskieDomyślny wybór na wsporniki i pokrywy. Wymaga oleju, powłoki lub farby chroniącej przed korozją.
Stal walcowana na gorąco, trawionaHRPO, A10111.5 do 8 mmŚredniaNiskieCięższe części. Powierzchnia bardziej chropowata i luźniejsza tolerancja grubości niż po walcowaniu na zimno.
Stal ocynkowanaG60, G90 (SGCC, DX51D)0.4 do 3 mmŚredniaNiskieŚcięta krawędź jest odsłonięta. Powłoka może się łuszczyć przy ciasnych zagięciach i wypalać przy spawach.
Stal HSLAGranica plastyczności 340 do 550 MPa0.8 do 6 mmŚrednia do niskiejWysokiePozwala na cieńszą, lżejszą część. Wymaga większego nacisku i szybciej zużywa narzędzia.
Stal nierdzewna 301Od 1/4 do pełnej twardości0.1 do 2 mmŚredniaWysokieUmacnia się podczas obróbki i zachowuje sprężystość. Stosowana na klipsy i styki.
Stal nierdzewna 304304, 304L, 3160.3 do 3 mmWysoka po wyżarzeniuŚrednieUmacnia się podczas obróbki i zaciera. Wymaga około 1.5 raza większego nacisku niż stal miękka.
Stal nierdzewna 430Ferrytyczna, magnetyczna0.4 do 3 mmŚredniaŚrednieNiższy koszt niklu. Mniej plastyczna niż 304, więc głębokie tłoczenie jest trudniejsze.
Aluminium 3003, 5052H14, H320.5 do 4 mmDobraŚrednieMiękkie i lekkie. Łatwo się rysuje i zaciera, a na krawędzi cięcia zostawia drobne wióry.
Aluminium 6061T4, T60.5 do 4 mmNiska w T6Średnie do wysokiegoPęka przy ciasnych zagięciach w T6. Kształtować w T4 lub po wyżarzeniu, a potem starzyć do T6.
MiedźC110000.1 do 3 mmWysokaNiskieNajlepsza przewodność. Miękka, więc łatwo się znaczy. Stosowana na szyny zbiorcze i styki.
MosiądzC260 (mosiądz nabojowy)0.1 do 2 mmWysokaŚrednieKońcówki i tłoczone osłony. Odprężanie po tłoczeniu głębokim zapobiega pękaniu sezonowemu.
Brąz fosforowyC5100.1 do 1.5 mmŚredniaŚrednie do wysokiegoSprężyny i styki, które uginają się wiele razy bez zmęczenia.
Miedź berylowaC1720.05 do 1 mmŚrednia po wyżarzeniuŚrednieNajwyższa wytrzymałość spośród stopów miedzi po starzeniu. Wymaga kontroli przy obchodzeniu się z materiałem.
Stal sprężynowa1074, 10950.2 do 2 mmNiskaWysokieKształtowana w stanie miękkim, a potem obrabiana cieplnie, albo kupowana utwardzona do prostych zagięć.

Właściwości decydujące o podatności na tłoczenie

Dziesięć właściwości wyjaśnia większość problemów z tłoczeniem. Tłocznia, która pyta o nie wcześnie, czyta Państwa część, a nie tylko ją wycenia.

  • Wydłużenie i wartość nWydłużenie mówi, jak daleko metal się rozciąga, zanim pęknie. Wartość n określa, jak równomiernie ścienia się przy rozciąganiu. Obie mają największe znaczenie przy tłoczeniu głębokim i kształtowaniu.
  • Wartość rOdporność na ścienianie podczas wciągania blachy. Wyższa wartość r pozwala wytłoczyć głębsze kubki, dlatego stal do tłoczenia głębokiego sprzedaje się według niej.
  • Stosunek granicy plastyczności do wytrzymałościNiski stosunek daje duży zapas między początkiem kształtowania a pęknięciem. Stopy o wysokiej wytrzymałości mają mały zapas i pękają wcześniej.
  • Umocnienie odkształcenioweMetal staje się twardszy i mocniejszy podczas kształtowania. Stal nierdzewna 304 i 301 umacnia się szybko, więc kolejne stacje potrzebują większej siły, a czasem wyżarzania.
  • Odprężenie sprężysteZagięty metal częściowo się otwiera po uniesieniu tłocznika. Rośnie z wytrzymałością i maleje ze sztywnością, więc HSLA, stal nierdzewna i aluminium sprężynują bardziej niż stal miękka. Tłocznik zagina poza docelowy kąt, aby to skompensować.
  • Kierunek włókienBlacha walcowana lepiej się gnie w poprzek kierunku walcowania niż wzdłuż. Proszę poprosić tłocznię o prowadzenie linii gięcia w poprzek włókien przy ciasnych zagięciach.
  • Stan i twardośćTen sam stop występuje w stanie miękkim i twardym. Twarde stany wymagają większych promieni i większego nacisku oraz łatwiej pękają.
  • Powłoka i powierzchniaWarstwy cynku, cyny i niklu mogą pękać lub się rozmazywać. Wykończenie powierzchni przenosi się przez tłoczenie, więc części kosmetyczne wymagają czystej taśmy i ochronnej obsługi.
  • Tolerancja grubości i płaskośćSkręt kręgu, wygięcie wzdłużne i zmienność grubości zmieniają pracę tłocznika. Taśma precyzyjna kosztuje więcej i utrzymuje oba parametry lepiej.
  • Zużycie narzędzi i zadziorMateriały ścierne i twarde szybciej tępią krawędzie tnące i zwiększają wysokość zadzioru. Zendra na stali walcowanej na gorąco działa tak samo.

Typowy minimalny wewnętrzny promień gięcia

Dla zagięcia pod kątem 90 stopni z linią gięcia w poprzek kierunku walcowania. Dolna wartość dotyczy stanu miękkiego. Twardsze stany, grubszy materiał i gięcie wzdłuż włókien wymagają więcej.

To punkty wyjścia. Tłocznia potwierdza promień dla Państwa gatunku, stanu i grubości, zanim wykona tłocznik.

MateriałTypowy minimalny promień
Stal walcowana na zimno0.5 do 1 grubości
Stal HSLA, granica plastyczności 340 do 550 MPa1.5 do 3 grubości
Stal nierdzewna 304, wyżarzona1 grubość
Stal nierdzewna 301, według stanu1 do 3 grubości
Aluminium 5052-H321 do 2 grubości
Aluminium 6061-T62.5 do 4 grubości
Mosiądz C260, półtwardy1 grubość
Brąz fosforowy, według stanu1 do 3 grubości
Stal sprężynowa, wyżarzona1 do 3 grubości

Wybór materiału według wymagań

Proszę zacząć od tego, co część ma robić. Rysunek może wtedy wskazać gatunek lub parametry użytkowe i pozwolić tłoczni zaproponować równoważny materiał.

  • Przewodność elektrycznaMiedź, mosiądz, brąz fosforowy lub miedź berylowa. Wybór zależy od tego, jak dużej sprężystości część wymaga.
  • Odporność na korozjęStal nierdzewna 304 lub 316, aluminium albo stal powlekana. Stal powlekana zostawia odsłoniętą ściętą krawędź.
  • Zachowanie sprężysteStal nierdzewna 301, brąz fosforowy, miedź berylowa lub stal sprężynowa, zależnie od temperatury, liczby cykli i kosztu.
  • Najniższa cena sztukiStal walcowana na zimno z wykończeniem cynkowanym lub malowanym, chyba że część ma przetrwać w środowisku bez powłoki.
  • Mała masaAluminium 5052 na części kształtowane. Stal HSLA, gdy część musi pozostać stalowa, ale może być cieńsza.
  • Mycie wodą i kontakt z żywnościąStal nierdzewna 304 lub 316, z wykończeniem powierzchni i procesem spawania, na jakie pozwala zastosowanie.

Zmienność grubości zmienia pracę tłocznika. Przeczytaj o tolerancji grubości i szerokości kręgu.

Najczęściej zadawane pytania

Czy każdy metal można tłoczyć?

Większość blach i taśm tak, o ile są wystarczająco plastyczne dla danej operacji. Kruche stopy pękają przy gięciu, a twarde stany ograniczają ciasność gięcia. Proszę poprosić tłocznię o sprawdzenie gatunku i stanu materiału pod kątem kształtu części.

Który materiał jest najtańszy do tłoczenia?

W większości przypadków stal walcowana na zimno. Łatwo się kształtuje, powoli zużywa narzędzia i jest szeroko dostępna. Cena sztuki zależy też od wykorzystania taśmy i operacji dodatkowych, więc droższy stop może wygrać na części dobrze rozkrojonej.

Dlaczego moja część aluminiowa pęka na zagięciu?

Zwykle stan materiału jest zbyt twardy dla danego promienia. Aluminium 6061 w stanie T6 pęka przy ciasnych zagięciach. Proszę przejść na 5052 w H32 albo zwiększyć promień wewnętrzny. 6061 można kształtować w T4 lub wyżarzone i starzone po obróbce.

Mają Państwo gotowy rysunek? Dobierzemy tłocznie.

Proszę przesłać rysunek z materiałem, grubością i rocznym wolumenem. Dobierzemy Państwu maksymalnie 3 tłoczni i odpowiemy w ciągu 24 godzin roboczych.