Propiedades de proceso de materiales de chapa metálica de uso común

Además de la forma y precisión de la pieza a procesar y el equipo estructural disponible para la empresa, el procesamiento de la pieza también está muy relacionado con el material utilizado para la pieza.Por lo tanto, es importante analizar y comprender las propiedades de procesamiento de diferentes materiales, que son de gran importancia para el proceso de procesamiento de piezas de chapa y el desarrollo de especificaciones de operación de producción.

Propiedades del proceso del acero estructural al carbono ordinario

En términos generales, las piezas de chapa están hechas de acero estructural al carbono ordinario (p. ej., Q195, Q215, Q235, etc.) y acero estructural al carbono de alta calidad (p. ej., 08, 10F, 20, etc.), que son los más utilizados.Existen pocas restricciones en el conformado, excepto que el aumento del espesor está limitado por la velocidad de deformación y el calentamiento está limitado por el límite superior de temperatura.

En el procesamiento de material de placa más grueso, para aumentar el grado de deformación del material de placa, reduzca la resistencia a la deformación del material de placa, más con conformado en caliente o calentamiento parcial del proceso de conformado y embutición profunda en blanco, pero debe evitar el calentamiento. En ciertas zonas de temperatura, como el acero al carbono calentado a 200 ~ 400 ℃, debido al efecto de envejecimiento (inclusiones en forma de precipitación en la precipitación de la superficie de deslizamiento del límite de grano) para reducir la plasticidad, la resistencia a la deformación aumenta, este rango de temperatura se llama azul frágil zona Este rango de temperatura se llama zona azul frágil, cuando el rendimiento del acero se vuelve malo, fácil de fractura frágil, la fractura es azul.Y en el rango de 800 ~ 950 ℃, aparecerá una zona quebradiza caliente, de modo que se reduce la plasticidad, por lo tanto, en el proceso de operación de embutición profunda en estado caliente de la placa, se debe prestar especial atención a la deformación real del prensado en caliente, la temperatura no debe ser en la zona azul frágil y en la zona caliente frágil.En la operación, se debe considerar el equipo de calentamiento y la prensa entre el lugar de deformación de la temperatura de prensado en caliente y el uso cuidadoso del equipo de enfriamiento y soplado para evitar la aparición de fragilidad azul y quebradiza en caliente.

Propiedades de proceso de los aceros aleados

El acero de aleación comúnmente utilizado en la fabricación de piezas estructurales de chapa metálica suele ser 16Mn, 15MnV y otros aceros estructurales de baja aleación y alta resistencia; sus propiedades de proceso son las siguientes.

●16Mn.El acero 16Mn generalmente se suministra laminado en caliente, no se requiere tratamiento térmico, especialmente para acero laminado de menos de 20 mm de espesor, sus propiedades mecánicas son muy altas, por lo tanto, el prensado en caliente generalmente se usa inmediatamente después.Para espesores superiores a 20 mm, se puede utilizar una placa de acero después del tratamiento de normalización para mejorar el límite elástico y la tenacidad al impacto a baja temperatura del acero.

Además, su rendimiento de corte con gas es el mismo que el del acero estructural ordinario con bajo contenido de carbono.El filo de corte de gas de 1 mm tiene tendencia a endurecerse, pero debido a que el área de endurecimiento es muy estrecha, se puede eliminar mediante soldadura.Por lo tanto, el borde cortado con gas de este acero no requiere procesamiento mecánico y se puede soldar directamente.

El rendimiento del cepillado con gas por arco de carbono también es el mismo que el del acero estructural ordinario con bajo contenido de carbono.Aunque hay una tendencia al endurecimiento dentro del borde del acero cepillado con gas, el área de endurecimiento también es muy estrecha y puede eliminarse mediante soldadura; por lo tanto, el borde cepillado con gas de este grado de acero no requiere procesamiento mecánico y puede soldarse directamente.El resultado es esencialmente la misma dureza de la zona afectada por el calor que cuando se realiza la soldadura después del mecanizado.

En comparación con el Q 235, el límite elástico del acero 16Mn está por encima de 345 MPa, más alto que el Q 235, por lo que la fuerza de conformado en frío es mayor que el del acero Q 235.Para grandes espesores de acero laminado en caliente, las propiedades de conformado en frío se pueden mejorar enormemente mediante normalización o recocido.Sin embargo, cuando el espesor de la placa alcanza un cierto espesor (t ≥ 32), se debe conformar en frío después del tratamiento térmico de alivio de tensiones.

Cuando se calienta a más de 800 ℃, se pueden obtener buenas propiedades de conformado en caliente, pero la temperatura de calentamiento del acero 16Mn no debe exceder los 900 ℃, de lo contrario, es fácil que aparezca una organización de sobrecalentamiento, lo que reduce la tenacidad al impacto del acero.

Además, el acero 16Mn se calienta tres veces con llama ortopédica y se enfría con agua después de que las propiedades mecánicas no cambian significativamente, con el material base original con la misma resistencia al daño frágil, por lo tanto, el acero puede ser ortopédico contra fuego de agua, pero la dinámica La estructura de carga no es adecuada para ortopedia contra incendios de agua.

●15MnV.Placa delgada de acero de 15MnV y 15MnTi, sus propiedades de corte y laminado en frío son similares a las del acero de 16Mn, pero el espesor de la placa t ≥ 25 mm es una placa de acero laminada en caliente, en el borde de corte es fácil de ocultar debido al corte del endurecimiento en frío causado por pequeñas grietas. .Esta grieta pudo haberse producido antes de la fábrica de acero.Por lo tanto, los controles de calidad deben reforzarse, pero una vez encontrados, deben eliminarse después del corte con gas o el procesamiento mecánico del borde agrietado.Además, la placa laminada en caliente de acero de 15MnV más gruesa, laminada en frío que produce fracturas fáciles, se puede normalizar a 930 ~ 1000 ℃ para mejorar su plasticidad y tenacidad, mejorando el rendimiento del laminado en frío.

Además, este tipo de conformado en caliente de acero y rendimiento ortopédico en caliente, temperatura de calentamiento de 850 ~ 1100 ℃ conformado en caliente, el impacto del calentamiento múltiple en el límite elástico no es significativo;y un buen rendimiento de corte con gas, el rendimiento del cepillado con gas de arco de carbono también es bueno, el cepillado con gas de arco de carbono afecta el rendimiento de las juntas soldadas sin efectos adversos.

Con el mismo rendimiento de proceso del acero de clase 15MnV, también se incluyen 15MnTi, 15MnVCu, 15MnVRE, 15MnNTiCu, etc.

●09Mn2Cu, 09Mn2.este tipo de acero tiene un mejor rendimiento de estampado en frío.Proceso de laminación en frío de placa de acero gruesa 09Mn2Cu, 09Mn2, 09Mn2Si, proceso de prensado en caliente, corte con gas, cepillado con gas por arco de carbono, enderezamiento con llama y también Q235.

●18MnMoNb.La sensibilidad a la muesca de este tipo de acero es alta, el corte con gas por llama del corte tiene tendencia a endurecerse, para evitar grietas al doblarse, se debe cortar con gas la placa de acero con un aislamiento de 580 ℃ durante 1 hora, recocido para aliviar la tensión.

Rendimiento del proceso de acero inoxidable

Hay muchos tipos de acero inoxidable, según su composición química se pueden dividir en dos categorías, a saber, acero al cromo y acero al níquel-cromo.El acero al cromo contiene una gran cantidad de cromo o luego contiene una pequeña cantidad de níquel, titanio y otros elementos;El acero al níquel-cromo contiene una gran cantidad de cromo y níquel o luego contiene una pequeña cantidad de titanio, molibdeno y otros elementos.Según las diferentes organizaciones metalográficas, se dividen en varias categorías como austeníticas, ferríticas y martensíticas.Debido a la diferente composición química y organización metalográfica, las propiedades mecánicas de varios tipos de acero inoxidable, las propiedades químicas y las propiedades físicas también tienen una gran diferencia, por lo que la dificultad del proceso de aplicación del material de acero inoxidable aumentó relativamente.

Hay dos tipos de calidades de acero inoxidable que se utilizan habitualmente.

Categoría A: acero al cromo martensítico, como 1Cr 13, 2Crl 3, 3Crl 3, 4Crl 3, etc.

Categoría B: pertenece al acero austenítico de níquel-cromo, como 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9, etc.

Los dos tipos de acero inoxidable anteriores tienen las siguientes propiedades de procesamiento.

●Para obtener una buena plasticidad, el material debe estar blando, por lo que se debe realizar un tratamiento térmico.El tratamiento térmico de ablandamiento del acero inoxidable Clase A es recocido, el tratamiento térmico de ablandamiento del acero inoxidable Clase B es enfriamiento.

●En estado blando, las propiedades mecánicas de los dos tipos de acero inoxidable tienen buena procesabilidad, especialmente con buena procesabilidad por deformación por estampado, adecuada para la deformación del proceso básico de estampado, pero las características del material del acero inoxidable en comparación con el acero al carbono ordinario, Es muy diferente, incluso si el material de acero inoxidable para embutición profunda, la plasticidad vertical de las propiedades anisotrópicas del valor es mucho menor que el acero al carbono ordinario y, al mismo tiempo, debido al alto límite elástico, el trabajo en frío El endurecimiento es grave , por lo que no solo en el proceso de embutición profunda es fácil producir arrugas, sino que el material de la placa en la esquina cóncava del troquel se dobla y se deforma por flexión inversa causada por el rebote, a menudo en la pared lateral de las piezas para formar una depresión o desviación. .Por lo tanto, para la embutición profunda de acero inoxidable, es necesario tener una fuerza de compresión muy alta y requiere un ajuste cuidadoso del molde.

Debido a que el fenómeno de endurecimiento en frío del acero inoxidable es muy fuerte, es fácil que la embutición profunda produzca arrugas, por lo que en el proceso de operación real, se deben tomar algunas de las siguientes medidas para garantizar el buen funcionamiento de la embutición profunda: generalmente en cada embutición profunda embutición después del recocido intermedio, el acero inoxidable no es como el acero blando, puede ser después de 3 a 5 veces para el recocido intermedio, generalmente después de cada embutición profunda hasta el recocido intermedio;deformación de piezas grandes de embutición profunda, la final Después de la embutición profunda y la conformación, será seguida por la eliminación del tratamiento térmico de tensión interna residual; de lo contrario, las piezas de embutición profunda producirán grietas, para la tensión interna de la especificación del tratamiento térmico es un calentamiento de acero inoxidable temperatura de 250 ~ 400 ℃, temperatura de calentamiento de acero inoxidable B de 350 ~ 450 ℃, y luego en la temperatura anterior aislamiento 1 ~ 3 h;El uso del método de embutición en caliente puede obtener mejores resultados técnicos y económicos, por ejemplo, para el acero inoxidable 1Cr18Ni9 calentado a 80 ~ 120 ℃, puede reducir el endurecimiento del procesamiento del material y la tensión interna residual, mejorar el grado de deformación de embutición profunda y reducir el coeficiente de embutición.Pero el acero inoxidable austenítico se calienta a una temperatura más alta (300 ~ 700 ℃) y no puede mejorar aún más su proceso de estampado.Al embutir piezas complejas, se debe optar por utilizar prensa hidráulica, prensa hidráulica ordinaria y otros equipos, para que no haya una alta velocidad de embutición profunda (0, 15 ~ 0, 25 m/s aproximadamente) bajo la deformación, se pueden obtener mejores resultados. .

●En comparación con el acero al carbono o los metales no ferrosos, otra característica del estampado de acero inoxidable es la alta fuerza de deformación y el gran rebote elástico hacia atrás.Por lo tanto, para garantizar la precisión del tamaño y la forma de las piezas estampadas se requiere, en ocasiones, aumentar el recorte, la corrección y el tratamiento térmico necesario.

●El límite elástico del acero inoxidable austenítico varía mucho entre diferentes variedades, por lo tanto, en el proceso de corte y conformado, preste atención a la capacidad del equipo de procesamiento.

Rendimiento del proceso de aleaciones y metales no ferrosos

Para metales no ferrosos y aleaciones en el proceso de formación de contacto con el equipo, la suavidad de la superficie de los moldes es un requisito más alto.

●Cobre y aleaciones de cobre.El cobre y las aleaciones de cobre más utilizados son el cobre puro, el latón y el bronce.Cobre puro y latón de grados H62 y H68, el proceso de estampado es bueno, en comparación con el H62 que el H68, el endurecimiento por trabajo en frío es más intenso.

El bronce se utiliza para resistencia a la corrosión, resortes y piezas resistentes al desgaste, y el rendimiento varía considerablemente entre grados.En términos generales, el bronce es más pobre que el latón para estampación y el bronce es más fuerte que el latón para el endurecimiento en frío, lo que requiere frecuentes recocidos intermedios.

La mayor parte del latón y el bronce en estado caliente (600 ~ 800 ℃ por debajo) tiene un buen proceso de estampado, pero el calentamiento traerá muchos inconvenientes a la producción, y el cobre y muchas aleaciones de cobre en el estado de 200 ~ 400 ℃ , pero la plasticidad que la temperatura ambiente tiene una gran reducción y, por lo tanto, generalmente no se utiliza el estampado en caliente.

●Aleaciones de aluminio.Las aleaciones de aluminio utilizadas habitualmente en componentes de chapa son principalmente aluminio duro, aluminio inoxidable y aluminio forjado.

El aluminio inoxidable es principalmente una aleación de aluminio-manganeso o aluminio-magnesio, el efecto del tratamiento térmico es muy pobre, solo mediante endurecimiento en frío para mejorar la resistencia, tiene una resistencia moderada y una plasticidad y resistencia a la corrosión excelentes.El aluminio duro y el aluminio forjado son aleaciones de aluminio que pueden reforzarse mediante tratamiento térmico.La mayor parte del aluminio forjado es una aleación de aluminio, magnesio y silicio, con alta resistencia en estado caliente, efecto de fortalecimiento deficiente del tratamiento térmico y buena plasticidad en estado recocido, adecuada para procesos de estampado y forjado.El aluminio duro es una aleación de aluminio, cobre y magnesio con alta resistencia y buen efecto de fortalecimiento del tratamiento térmico.

El aluminio inoxidable se puede recocer para obtener la máxima plasticidad, el aluminio duro y el aluminio forjado se pueden recocer y templar para obtener la máxima plasticidad.Tienen una mayor plasticidad en el estado templado y una mejor propiedad mecánica general para el estampado, por lo que tienen un mejor proceso de estampado que el estado recocido.

El aluminio duro y el aluminio forjado pertenecen al tratamiento térmico que puede fortalecer la aleación de aluminio, tienen una característica, es decir, después del enfriamiento con la extensión del tiempo se fortalecen gradualmente, este fenómeno se llama 'fortalecimiento por envejecimiento'.El fortalecimiento de la edad tiene un cierto proceso de desarrollo y el ritmo de desarrollo varía de un grado a otro.Como estas aleaciones de aluminio tienen las características de fortalecimiento por envejecimiento, el proceso de estampado de estas aleaciones de aluminio debe completarse antes de que se complete el desarrollo del fortalecimiento por envejecimiento; generalmente el taller requiere que el proceso se complete dentro de 1, 5 horas después del enfriamiento.

En las aleaciones de aluminio, las aleaciones de aluminio y magnesio (principalmente aluminio inoxidable) se endurecen en frío con más fuerza, por lo que cuando se utilizan estos materiales para fabricar piezas complejas, normalmente se requiere un recocido intermedio de 1 a 3 veces.Después de la embutición profunda y el conformado, se lleva a cabo el recocido final para eliminar la tensión interna.

Para mejorar la procesabilidad, el estampado también se utiliza en la producción de aleaciones de aluminio en estado cálido.El estampado en caliente se utiliza principalmente para materiales endurecidos en frío.Después del calentamiento (alrededor de 100-200°C), el material conserva parte de su endurecimiento en frío y mejora su plasticidad, lo que mejora el grado de deformación por estampado y la precisión dimensional de las piezas estampadas.

Cuando se estampa en caliente, la temperatura de calentamiento debe controlarse estrictamente; demasiado baja provocará grietas en las piezas estampadas, demasiado alta provocará una fuerte reducción de la resistencia y también grietas.Durante el proceso de estampado, el troquel convexo tiende a sobrecalentarse y cuando excede una cierta temperatura, hará que el material de estampado se ablande fuertemente y provocará que la parte embutida se fracture.Mantener la temperatura de la matriz convexa a menos de 50 ~ 75 °C puede mejorar el grado de deformación de la embutición profunda en caliente.En el estampado en caliente se deben utilizar lubricantes especiales resistentes al calor.

●Titanio y aleaciones de titanio.El titanio y las aleaciones de titanio son menos procesables, con mayor resistencia, altas fuerzas de deformación y un fuerte endurecimiento por trabajo en frío, y se utilizan principalmente para estampado en caliente, excepto algunos grados que se pueden estampar en frío para piezas con poca deformación.La temperatura de calentamiento para el estampado en caliente es alta (300-750°C) y varía según el grado.Una temperatura de calentamiento demasiado alta hará que el material se vuelva quebradizo y no favorecerá el estampado.Como el titanio es un elemento químicamente muy activo, las temperaturas requeridas para la química del oxígeno, hidrógeno y nitrógeno no son altas, y los compuestos generados con oxígeno, hidrógeno y nitrógeno son los principales factores que producen fragilidad, por lo tanto, el calentamiento del titanio y aleaciones está estrictamente limitado.Cuando se requiere procesamiento a alta temperatura, éste debe realizarse en gas protector o en un paquete totalmente protegido y sin fugas para calentamiento integral.Cuando se utilizan piezas estampadas de titanio y aleaciones de titanio, se debe adoptar la velocidad de estampado más baja posible.

Además, el titanio se puede cortar mediante métodos mecánicos, como aserrado, corte con agua a alta presión, torno, máquinas herramienta para cortar tubos, etc. La velocidad de corte debe ser lenta, nunca use oxígeno: llama de acetileno y otros gases para cortar mediante calentamiento. , pero tampoco se debe utilizar la sierra circular para cortar, para evitar la zona de la incisión afectada por el calor por la contaminación del gas, al mismo tiempo, la incisión en la rebaba es demasiado grande, pero también para aumentar el proceso de procesamiento de la rebaba.

Los tubos de titanio y aleación de titanio se pueden doblar en frío, pero el fenómeno de rebote es obvio, generalmente a temperatura ambiente es dos o tres veces mayor que el acero inoxidable, por lo tanto, el doblado en frío de los tubos de titanio para hacer frente a la cantidad de rebote, además, el El radio de curvatura en frío de los tubos de titanio no debe ser inferior a 3, 5 veces el diámetro exterior del tubo.La flexión en frío, para evitar la aparición local de elipticidad muy pobre o el fenómeno de arrugas, se puede llenar con arena de río seca en el tubo y apisonar con un martillo de madera o un martillo de cobre.Dobladora dobladora en frío, se debe agregar el mandril.Al doblar en caliente, la temperatura de precalentamiento debe ser de 200 a 300 ℃.

Para bridas de 90°, se deben utilizar tres juegos de moldes de 30°, 60°, 90° prensados ​​por etapas para evitar grietas.