Материалы для штамповки металла: свойства, определяющие формуемость детали
Материал определяет, какие формы возможны, насколько малым может быть радиус гиба, какое усилие нужно прессу и как долго прослужит штамп. Здесь собраны распространенные материалы для штамповки и важные свойства.
Распространенные материалы для штамповки
Типовые марки и диапазоны толщины, которые предприятия запускают чаще всего, а не предельные возможности станков. В скобках указаны японские и европейские близкие аналоги.
| Материал | Типовые марки | Типовая толщина | Формуемость | Пружинение | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| Холоднокатаная сталь | 1008, 1010 (SPCC, DC01) | 0.4 до 6 mm | Высокая | Низкое | Стандарт для кронштейнов и крышек. Нужна смазка, покрытие или краска от ржавчины. |
| Горячекатаная травленая | HRPO, A1011 | 1.5 до 8 mm | Средняя | Низкое | Более тяжелые детали. Поверхность грубее, а допуск на толщину шире, чем у холоднокатаной. |
| Оцинкованная сталь | G60, G90 (SGCC, DX51D) | 0.4 до 3 mm | Средняя | Низкое | Срезанная кромка остается без покрытия. Покрытие может отслаиваться на малых радиусах гиба и выгорать при сварке. |
| Сталь HSLA | Предел текучести 340 до 550 MPa | 0.8 до 6 mm | Средняя или низкая | Высокое | Позволяет сделать деталь тоньше и легче. Требует большего усилия пресса и быстрее изнашивает инструмент. |
| Нержавеющая сталь 301 | от 1/4 до полной твердости | 0.1 до 2 mm | Средняя | Высокое | Упрочняется при деформации и сохраняет пружинные свойства. Применяется для клипс и контактов. |
| Нержавеющая сталь 304 | 304, 304L, 316 | 0.3 до 3 mm | Высокая в отожженном состоянии | Среднее | Упрочняется и задирается. Требует усилия пресса примерно в 1.5 раза больше, чем для мягкой стали. |
| Нержавеющая сталь 430 | Ферритная, магнитная | 0.4 до 3 mm | Средняя | Среднее | Дешевле из-за меньшего содержания никеля. Менее пластична, чем 304, поэтому глубокая вытяжка сложнее. |
| Алюминий 3003, 5052 | H14, H32 | 0.5 до 4 mm | Хорошая | Среднее | Мягкий и легкий. Царапается и задирается, на кромке реза остаются тонкие стружки. |
| Алюминий 6061 | T4, T6 | 0.5 до 4 mm | Низкая в T6 | От среднего до высокого | В T6 трескается на малых радиусах гиба. Формуйте в T4 или отожженным, затем старите до T6. |
| Медь | C11000 | 0.1 до 3 mm | Высокая | Низкое | Лучшая электропроводность. Мягкая, поэтому легко получает следы. Применяется для шин и контактов. |
| Латунь | C260 (патронная латунь) | 0.1 до 2 mm | Высокая | Среднее | Клеммы и вытянутые колпаки. Снятие напряжений после глубокой вытяжки предотвращает сезонное растрескивание. |
| Фосфористая бронза | C510 | 0.1 до 1.5 mm | Средняя | От среднего до высокого | Пружины и контакты, которые многократно изгибаются без усталости. |
| Бериллиевая бронза | C172 | 0.05 до 1 mm | Средняя в отожженном состоянии | Среднее | Наибольшая прочность среди медных сплавов после старения. Требует мер контроля при обращении. |
| Пружинная сталь | 1074, 1095 | 0.2 до 2 mm | Низкая | Высокое | Формуется мягкой и затем проходит термообработку, либо закупается закаленной для простых гибов. |
Свойства, определяющие штампуемость
Десять свойств объясняют большинство проблем штамповки. Предприятие, которое спрашивает о них заранее, читает Вашу деталь, а не просто считает цену.
- Относительное удлинение и показатель nУдлинение показывает, насколько металл растягивается до разрушения. Показатель n говорит, насколько равномерно он утоняется при растяжении. Оба важнее всего при вытяжке и формовке.
- Показатель rСопротивление утонению, пока лист затягивается в штамп. Чем выше r, тем глубже стакан, поэтому сталь для вытяжки продают с учетом этого показателя.
- Отношение предела текучести к пределу прочностиНизкое отношение дает широкий запас между началом формовки и разрушением. У высокопрочных сплавов запас мал, и они трескаются раньше.
- НаклепМеталл становится тверже и прочнее по мере формовки. Нержавеющие стали 304 и 301 упрочняются быстро, поэтому последующим позициям нужно больше усилия, а иногда и отжиг.
- ПружинениеСогнутый металл частично раскрывается после подъема штампа. Оно растет с прочностью и снижается с жесткостью, поэтому HSLA, нержавеющая сталь и алюминий пружинят сильнее мягкой стали. Штамп гнет за целевой угол, чтобы это компенсировать.
- Направление волоконКатаный лист лучше гнется поперек направления прокатки, чем вдоль. Попросите предприятие располагать линии гиба поперек волокон на малых радиусах.
- Состояние и твердостьОдин и тот же сплав бывает мягким или твердым. Твердые состояния требуют больших радиусов и большего усилия и трескаются легче.
- Покрытие и поверхностьСлои цинка, олова и никеля могут растрескиваться или размазываться. Качество поверхности переходит на штампованную деталь, поэтому для видимых деталей нужна чистая лента и бережное обращение.
- Допуск на толщину и плоскостностьОстаточная кривизна рулона, серповидность и разброс толщины меняют работу штампа. Прецизионная лента стоит дороже и держит оба параметра точнее.
- Износ инструмента и заусенецАбразивные и твердые материалы быстрее тупят режущие кромки и увеличивают высоту заусенца. Окалина на горячекатаной стали действует так же.
Типовой минимальный внутренний радиус гиба
Для гиба на 90 градусов с линией гиба поперек направления прокатки. Меньшее значение относится к мягкому состоянию. Более твердые состояния, большая толщина и гибы вдоль волокон требуют больше.
Это отправные точки. Предприятие подтверждает радиус для Вашей марки, состояния и толщины до изготовления штампа.
| Материал | Типовой минимальный радиус |
|---|---|
| Холоднокатаная сталь | от 0.5 до 1 толщины |
| Сталь HSLA, предел текучести 340 до 550 MPa | от 1.5 до 3 толщин |
| Нержавеющая сталь 304, отожженная | 1 толщина |
| Нержавеющая сталь 301, в зависимости от состояния | от 1 до 3 толщин |
| Алюминий 5052-H32 | от 1 до 2 толщин |
| Алюминий 6061-T6 | от 2.5 до 4 толщин |
| Латунь C260, полутвердая | 1 толщина |
| Фосфористая бронза, в зависимости от состояния | от 1 до 3 толщин |
| Пружинная сталь, отожженная | от 1 до 3 толщин |
Выбор материала по требованию
Начните с того, что должна делать деталь. Тогда на чертеже можно указать марку или требуемые характеристики и позволить предприятию предложить равноценную замену.
- ЭлектропроводностьМедь, латунь, фосфористая бронза или бериллиевая бронза. Выбирайте по тому, насколько упругой должна быть деталь.
- Коррозионная стойкостьНержавеющая сталь 304 или 316, алюминий или сталь с покрытием. У стали с покрытием срезанная кромка остается открытой.
- Пружинные свойстваНержавеющая сталь 301, фосфористая бронза, бериллиевая бронза или пружинная сталь, в зависимости от температуры, числа циклов и стоимости.
- Наименьшая цена деталиХолоднокатаная сталь с гальваническим или окрашенным покрытием, если только деталь не должна выдерживать среду без защиты.
- Малая массаАлюминий 5052 для формованных деталей. Сталь HSLA, когда деталь должна остаться стальной, но может быть тоньше.
- Мойка и контакт с пищейНержавеющая сталь 304 или 316, с чистотой поверхности и способом сварки, допустимыми для данного применения.
Разброс толщины меняет работу штампа. Читать о допусках на толщину и ширину рулона.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли штамповать любой металл?
Большинство листовых и ленточных металлов можно, если они достаточно пластичны для операции. Хрупкие сплавы трескаются при гибке, а твердое состояние ограничивает минимальный радиус. Попросите предприятие проверить марку и состояние материала по форме Вашей детали.
Какой материал самый недорогой для штамповки?
В большинстве случаев холоднокатаная сталь. Она легко формуется, медленно изнашивает инструмент и широко доступна на складах. Цена детали зависит и от использования ленты, и от вторичных операций, поэтому более дорогой сплав может выиграть на детали, которая хорошо раскладывается.
Почему алюминиевая деталь трескается на гибе?
Обычно состояние слишком твердое для такого радиуса. Алюминий 6061 в состоянии T6 трескается на малых радиусах. Перейдите на 5052 в H32 или увеличьте внутренний радиус. 6061 можно формовать в T4 или отожженным, а затем состарить.
Читать дальше
Чертеж готов? Подберем предприятия.
Отправьте чертеж с материалом, толщиной и годовым объемом. Мы подберем до 3 штамповочных предприятий и ответим в течение 24 рабочих часов.