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.
| Materiał | Typowe gatunki | Typowa grubość | Podatność na kształtowanie | Odprężenie sprężyste | Uwagi |
|---|---|---|---|---|---|
| Stal walcowana na zimno | 1008, 1010 (SPCC, DC01) | 0.4 do 6 mm | Wysoka | Niskie | Domyślny wybór na wsporniki i pokrywy. Wymaga oleju, powłoki lub farby chroniącej przed korozją. |
| Stal walcowana na gorąco, trawiona | HRPO, A1011 | 1.5 do 8 mm | Średnia | Niskie | Cięższe części. Powierzchnia bardziej chropowata i luźniejsza tolerancja grubości niż po walcowaniu na zimno. |
| Stal ocynkowana | G60, G90 (SGCC, DX51D) | 0.4 do 3 mm | Średnia | Niskie | Ścięta krawędź jest odsłonięta. Powłoka może się łuszczyć przy ciasnych zagięciach i wypalać przy spawach. |
| Stal HSLA | Granica plastyczności 340 do 550 MPa | 0.8 do 6 mm | Średnia do niskiej | Wysokie | Pozwala na cieńszą, lżejszą część. Wymaga większego nacisku i szybciej zużywa narzędzia. |
| Stal nierdzewna 301 | Od 1/4 do pełnej twardości | 0.1 do 2 mm | Średnia | Wysokie | Umacnia się podczas obróbki i zachowuje sprężystość. Stosowana na klipsy i styki. |
| Stal nierdzewna 304 | 304, 304L, 316 | 0.3 do 3 mm | Wysoka po wyżarzeniu | Średnie | Umacnia się podczas obróbki i zaciera. Wymaga około 1.5 raza większego nacisku niż stal miękka. |
| Stal nierdzewna 430 | Ferrytyczna, magnetyczna | 0.4 do 3 mm | Średnia | Średnie | Niższy koszt niklu. Mniej plastyczna niż 304, więc głębokie tłoczenie jest trudniejsze. |
| Aluminium 3003, 5052 | H14, H32 | 0.5 do 4 mm | Dobra | Średnie | Miękkie i lekkie. Łatwo się rysuje i zaciera, a na krawędzi cięcia zostawia drobne wióry. |
| Aluminium 6061 | T4, T6 | 0.5 do 4 mm | Niska w T6 | Średnie do wysokiego | Pęka przy ciasnych zagięciach w T6. Kształtować w T4 lub po wyżarzeniu, a potem starzyć do T6. |
| Miedź | C11000 | 0.1 do 3 mm | Wysoka | Niskie | Najlepsza przewodność. Miękka, więc łatwo się znaczy. Stosowana na szyny zbiorcze i styki. |
| Mosiądz | C260 (mosiądz nabojowy) | 0.1 do 2 mm | Wysoka | Średnie | Końcówki i tłoczone osłony. Odprężanie po tłoczeniu głębokim zapobiega pękaniu sezonowemu. |
| Brąz fosforowy | C510 | 0.1 do 1.5 mm | Średnia | Średnie do wysokiego | Sprężyny i styki, które uginają się wiele razy bez zmęczenia. |
| Miedź berylowa | C172 | 0.05 do 1 mm | Średnia po wyżarzeniu | Średnie | Najwyższa wytrzymałość spośród stopów miedzi po starzeniu. Wymaga kontroli przy obchodzeniu się z materiałem. |
| Stal sprężynowa | 1074, 1095 | 0.2 do 2 mm | Niska | Wysokie | Kształtowana 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.
| Materiał | Typowy minimalny promień |
|---|---|
| Stal walcowana na zimno | 0.5 do 1 grubości |
| Stal HSLA, granica plastyczności 340 do 550 MPa | 1.5 do 3 grubości |
| Stal nierdzewna 304, wyżarzona | 1 grubość |
| Stal nierdzewna 301, według stanu | 1 do 3 grubości |
| Aluminium 5052-H32 | 1 do 2 grubości |
| Aluminium 6061-T6 | 2.5 do 4 grubości |
| Mosiądz C260, półtwardy | 1 grubość |
| Brąz fosforowy, według stanu | 1 do 3 grubości |
| Stal sprężynowa, wyżarzona | 1 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.
Czytaj dalej
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.