المواد الشائعة المستخدمة في أجزاء الصفائح المعدنية

تستخدم أجزاء الصفائح المعدنية المواد كأحد العناصر الثلاثة المهمة في إنتاج الصفائح المعدنية. وبفضل عملية الصفائح المعدنية المتقدمة وتكنولوجيا القوالب، لا يمكن تصنيع أجزاء الصفائح المعدنية عالية الجودة إلا من خلال اعتماد مواد ذات أداء ختم جيد. يؤثر الاختيار والخصائص الشاملة للمواد تأثيرًا حاسمًا على التكلفة والأداء والجودة وقابلية المعالجة للمنتج.

تشير مواد الألواح إلى المنتجات شبه المصنعة من مختلف الأشكال، مثل الألواح الرقيقة، والألواح المتوسطة، والألواح السميكة، والشرائط الضيقة، والمواد الشريطية.

مصنفة حسب السُمك، وتشمل الألواح السميكة (أعلى من 4 مم)، والألواح المتوسطة (3 إلى 4 مم)، والألواح الرقيقة (أقل من 3 مم).

يتم تصنيف مواد الألواح، حسب حالة دحرجتها، إلى ألواح الصلب المدرفلة على الساخن والمدرفلة على البارد.

I. اختيار المواد للصفائح المعدنية

1) يجب إعطاء الأولوية للمواد المعدنية الشائعة وإبقائها ضمن نطاق كتيب المواد الخاص بالشركة.

2) داخل نفس المنتج، حاول تقليل تنوع المواد ومواصفات سمك اللوحة وأبعادها داخل المنتج نفسه.

3) استخدام مواد فعّالة من حيث التكلفة لتقليل تكاليف المواد، مع ضمان الأداء الوظيفي للجزء.

4) إلى جانب ضمان وظيفة الجزء، ضع في اعتبارك أداء الختم ومتطلبات ختم المادة و عملية الختم لضمان عقلانية وجودة معالجة الأجزاء.

ثانيًا. مقدمة في المواد المعدنية الشائعة

1. صفيحة فولاذية

(1) صفيحة فولاذية رقيقة مدلفنة على البارد

الصفيحة الفولاذية الرقيقة المدرفلة على البارد هو مصطلح يطلق على الصفيحة الفولاذية المدرفلة على البارد من الفولاذ الهيكلي الكربوني. يتم تصنيعها عن طريق المزيد من الدرفلة على البارد لشريط فولاذي مدلفن على الساخن من الفولاذ الهيكلي الكربوني، مما ينتج عنه صفيحة فولاذية بسماكة أقل من 4 مم، والمعروفة باسم الصفيحة الباردة.

نظرًا لأنه يتم دحرجتها في درجة حرارة الغرفة، لا يتشكل أكسيد الحديد، مما ينتج عنه جودة سطح ممتازة ودقة أبعاد عالية وأداء ميكانيكي وعملية فائقة مقارنة بألواح الصلب الرقيق المدرفلة على الساخن، وذلك بفضل التلدين. تنقسم الألواح الفولاذية الرقيقة المدرفلة على البارد إلى ألواح فولاذية رقيقة مدرفلة على البارد وألواح فولاذية رقيقة مدرفلة على البارد عالية الجودة.

1) الصفيحة الفولاذية الرقيقة العادية المدرفلة على البارد هو مصطلح يطلق على الصفيحة الفولاذية المدرفلة على البارد من الفولاذ الهيكلي الكربوني العادي. يتم تصنيعها عن طريق المزيد من الدرفلة على البارد لشريط فولاذي مدلفن على الساخن من الفولاذ الهيكلي الكربوني العادي، مما ينتج صفيحة فولاذية بسماكة أقل من 4 مم. ويستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات، خاصة في الأجهزة المنزلية، ومعدات الراديو المتخصصة، وفي علب وخزانات إلكترونيات الطاقة، ليحل تدريجياً محل ألواح الصلب الرقيقة المدرفلة على الساخن.

① تشمل النماذج القابلة للتطبيق من ألواح الصلب الرقيقة العادية المدرفلة على البارد: كيو 195، كيو 215، كيو 215، كيو 235، كيو 275.

2) مثل الصفيحة الفولاذية الرقيقة العادية المدرفلة على البارد، فإن الصفيحة الفولاذية الرقيقة المدرفلة على البارد عالية الجودة هي أيضًا الصفيحة الفولاذية الرقيقة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الألواح الباردة.

الصفيحة الفولاذية الرقيقة الكربونية عالية الجودة المدرفلة على البارد مصنوعة من الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة، المدرفل على البارد في صفيحة رقيقة يقل سمكها عن 4 مم.

① تشمل النماذج القابلة للتطبيق من ألواح الصلب الرقيق المدرفلة على البارد عالية الجودة ما يلي: 08، 8ف، 8ف، 10، 10ف.

يزيد سعر ألواح الصلب الرقيق المدرفلة على البارد عن سعر ألواح الصلب الرقيق العادي ويقل قليلاً عن سعر ألواح الصلب المجلفن. سطحها مسطح وأملس، ولكنها عرضة للصدأ عند تعرضها للرطوبة، مما يستلزم طلاءها في الوقت المناسب لحمايتها لإطالة عمرها الافتراضي.

(2) صفائح الفولاذ الرقيقة المدرفلة على البارد للسحب العميق

عادةً ما تستخدم صفائح الفولاذ الرقيق المدلفن على البارد بالسحب العميق فولاذ الألومنيوم الهادئ منزوع الأكسدة، وهو نوع من الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة. وبسبب مرونته الفائقة وقابليته الممتازة للسحب العميق، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في المنتجات التي تتطلب السحب العميق للهياكل المعقدة.

(3) صفائح الفولاذ الرقيق الكربوني المدرفلة على البارد اليابانية

تشمل الدرجات القابلة للتطبيق على صفائح الصلب الرقيق الكربوني المدرفلة على البارد اليابانية SPCC وSPCD وSPCE.

(4) صفائح الفولاذ الرقيق الكربوني المدلفن على البارد الألماني

تشمل الدرجات القابلة للتطبيق على صفائح الفولاذ الرقيق الكربوني المدرفلة على البارد الألمانية St12 و St13 و St14 و St15 و St14-T.

(5) صفائح فولاذية رقيقة مجلفنة مستمرة مدلفنة على البارد

وتُعرف أيضًا باسم "الألواح الإلكتروليتية"، وهي تشير إلى الصفائح التي يتم فيها ترسيب الزنك باستمرار من محلول مائي من ملح الزنك على سطح صفائح الصلب الرقيقة المدرفلة على البارد (الشرائط) المعدة مسبقًا تحت تأثير مجال كهربائي على خط الجلفنة. وينتج عن ذلك طبقة سطحية موحدة وكثيفة ومترابطة جيدًا من الزنك.

وبسبب قيود العملية، تكون هذه الطبقة رقيقة نسبيًا. ويستخدم الزنك، كونه معدن غير مكلف نسبيًا وسهل الطلاء، على نطاق واسع لحماية الأجزاء الفولاذية، خاصة ضد التآكل الجوي، ولأغراض الزينة. وتشمل تقنيات الطلاء الطلاء بالغمس (أو التعليق)، والتغذية بالدلفنة (مناسبة للأجزاء الصغيرة)، والطلاء الأوتوماتيكي، والطلاء المستمر (مناسب للأسلاك والشرائط).

إلكتروليت ألواح مدرفلة بواسطة مجموعة مطحنة الدرفلة المستمرة على البارد، ثم يتم تلدينها بواسطة وحدة تخليل التلدين على البارد (خط تخليل التلدين على البارد)، وأخيرًا تدخل وحدة الجلفنة. وبعد تنظيف السطح والطلاء بالكهرباء، تخضع هذه الألواح لمعالجات مختلفة مثل الفسفرة والتخميل والتزييت ومقاومة البصمات والتزييت ومقاومة البصمات والسبائك، وذلك حسب الاستخدام المقصود. تشير الخواص الميكانيكية لهذه الألواح إلى اللوحة الأساسية المقابلة.

تشمل الدرجات القابلة للتطبيق على الألواح الإلكتروليتية DX1 وDX2 وDX3 وDX4.

(6) صفائح فولاذية رقيقة مجلفنة كهربائيًا يابانية رقيقة (6)

1) الدرجات القابلة للتطبيق للصفائح الفولاذية الرقيقة المجلفنة بالكهرباء اليابانية: SECC (اللوحة الأصلية SPCC)، SECD (اللوحة الأصلية SPCD)، SECE (اللوحة الأصلية SPCE).

2) رموز طبقة الزنك: F8، E16، E16، E24، E32.

(7) مقارنة بين درجات المنتجات المحلية والأجنبية من ألواح الصلب الرقيق المدرفلة على البارد المجلفن المستمر بالكهرباء، انظر الجدول 1-1.

الجدول 1-1 مقارنة بين درجات المنتجات المحلية والأجنبية من ألواح الصلب الرقيق المدرفل على البارد المجلفن على البارد المستمر.

(8) صفائح الصلب الرقيقة المجلفنة بالغمس الساخن المستمر

وغالبًا ما يشار إلى ذلك بالصفائح المجلفنة أو الصفيح المقصدري، في إشارة إلى صفائح وشرائح الصلب الرقيقة المجلفنة المستمرة المدرفلة على البارد بالغمس على الساخن بسماكة 0.25 إلى 2.5 مم. يمر شريط الصلب أولاً من خلال فرن تسخين مسبق يتم تسخينه بواسطة لهب لحرق الزيت المتبقي على السطح، مع توليد طبقة من أكسيد الحديد على السطح.

ثم يتم تسخينها بعد ذلك إلى 710 ~ 920 درجة مئوية في فرن التلدين المختزل بغاز مختلط من الهيدروجين والنيتروجين لتقليل طبقة أكسيد الحديد إلى حديد إسفنجي. يتم تبريد الشريط الفولاذي المنشط والمنقى إلى درجة حرارة أعلى قليلاً من درجة انصهار الزنك، ثم يدخل في وعاء الزنك عند درجة حرارة 450 ~ 460 درجة مئوية.

يتم التحكم في سماكة سطح طبقة الزنك باستخدام سكين هوائي. وأخيراً، تخضع للتخميل بمحلول الكرومات لزيادة مقاومة الصدأ الأبيض. ويتميز سطح الصفيحة الفولاذية الرقيقة المجلفنة بالغمس الساخن المستمر بمظهر جمالي مبهج، مع أنماط بلورات الزنك الشبيهة بالكتل أو الأوراق. الطلاء متين، مع مقاومة ممتازة للتآكل في الغلاف الجوي.

وعلاوة على ذلك، فإن ألواح الصلب الرقيق المجلفن المستمر بالغمس الساخن تتميز أيضًا بخصائص جيدة للحام والتشكيل على البارد. بالمقارنة مع سطح صفائح الفولاذ الرقيق المستمر المجلفن الكهربائي المدلفن على البارد، فإن طلاءه أكثر سمكًا ويستخدم بشكل أساسي لأجزاء الصفائح المعدنية التي تتطلب قوة مقاومة التآكل.

1) الدرجات القابلة للتطبيق للصفائح الفولاذية الرقيقة المجلفنة بالغمس الساخن المستمر: Zn100-PT، Zn200-SC، Zn275-JY.

(9) صفائح الفولاذ الرقيق المجلفن بالغمس الساخن الياباني

1) الدرجات القابلة للتطبيق للصفائح الفولاذية الرقيقة المجلفنة بالغمس الساخن اليابانية: SGCC، SGCD1، SGCD2، SGCD3.

(10) صفيحة فولاذية رقيقة مجلفنة بالغمس الساخن الألمانية

1) الدرجات المطبقة للصفائح الفولاذية الرقيقة المجلفنة بالغمس الساخن الألمانية: St01Z، St02Z، St02Z، St03Z، St04Z، St05Z.

2) رموز طبقة الزنك: 100، 180، 200، 275، 350، 450.

(11) صفائح الألومنيوم والزنك المطلي بالزنك

تتكون طبقة سبيكة هذه المادة المعروفة أيضًا باسم صفائح الألوزينك الفولاذية من 55% من الألومنيوم و43.4% من الزنك و1.6% من السيليكون، وهي متصلبة عند درجة حرارة عالية تبلغ 600 درجة مئوية. ويشكل هيكلها بالكامل طبقة بلورية رباعية مدمجة من الألومنيوم والحديد والسيليكون والزنك، مما يوفر مقاومة ممتازة للتآكل.

مع الاستخدام المنتظم، يمكن أن يصل عمرها الافتراضي إلى 25 عاماً، أي أطول من الألواح المجلفنة بـ 3 إلى 6 مرات، ويمكن مقارنتها بألواح الفولاذ المقاوم للصدأ.

1) تأتي مقاومة الصفيحة المطلية بالزنك والألومنيوم للتآكل من الوظائف الوقائية لطبقة حاجز الألومنيوم والحماية القربانية للزنك. عندما يوفر الزنك حماية ذبائحية عند حواف الصفيحة والخدوش ومناطق الطلاء التالفة، يشكل الألومنيوم طبقة أكسيد غير قابلة للذوبان، مما يوفر حماية الحاجز.

خضعت لفائف فولاذ سبائك الألوزينك لأكثر من 20 عامًا من اختبارات التعرض الخارجي في مختلف الظروف الجوية، مما يؤكد أن ألواح فولاذ الألوزينك المطلية بطبقة ألومنيوم 55% توفر حماية أفضل للحواف من تلك المطلية بطبقة ألومنيوم 5%.

2) تتميز الصفائح المطلية بالزنك والألومنيوم بمقاومة أفضل للحرارة من صفائح الفولاذ المجلفن، على غرار مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية لألواح الفولاذ المغلفة بالألمنيوم، ويمكن استخدامها في بيئات تصل إلى 315 درجة مئوية.

3) إن الانعكاسية العالية للصفائح المطلية بالزنك والألومنيوم تجعلها حواجز حرارية فعالة. ويبلغ انعكاسها الحراري ضعف انعكاس ألواح الفولاذ المجلفن تقريبًا، وبالتالي يمكن استخدامها كسقوف وجوانب لتوفير الطاقة، حتى بدون طلاء.

4) نظرًا للالتصاق الممتاز بين طبقة الزنك للصفائح المطلية بالزنك والألومنيوم والطلاء، يمكن طلاؤها للأغراض العامة دون معالجة مسبقة ومعالجة بالعوامل الجوية، بينما تتطلب صفائح الصلب المجلفن معالجة بالعوامل الجوية والمعالجة المسبقة.

(12) صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ المدرفلة على البارد

ونظرًا لمقاومتها القوية للتآكل، والموصلية الجيدة، والقوة العالية، تُستخدم هذه المادة على نطاق واسع في صناعات مثل المواد الكيميائية والغذاء والدواء والورق والورق والنفط والطاقة النووية، وكذلك في البناء وأدوات المطبخ وأدوات المائدة والمركبات والأجهزة المنزلية وقطع الغيار المختلفة.

ومع ذلك، يجب أيضًا مراعاة عيوبها بشكل كامل: تكلفة المادة أربعة أضعاف تكلفة الصفائح المجلفنة العادية؛ كما أن قوة المادة العالية تسبب تآكلًا كبيرًا في أدوات ماكينات الضغطمما يجعلها غير مناسبة بشكل عام للمعالجة على ماكينات الضغط باستخدام الحاسب الآلي؛ يجب أن تكون صواميل البرشام بالضغط المستخدمة في صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ مصنوعة من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ الخاصة عالية القوة، وهي مكلفة، كما أن التثبيت ليس قويًا، وغالبًا ما يتطلب لحامًا موضعيًا إضافيًا للتقوية;

إن التصاق الطلاء السطحي ليس عاليًا، كما أن مراقبة الجودة أمر صعب؛ نظرًا لأن المادة سبرينجباك، فمن الصعب ضمان دقة الشكل والأبعاد أثناء الثني والختم.

1) الدرجات المناسبة لصفائح الفولاذ المقاوم للصدأ المدرفلة على البارد: 20Cr13، 10Cr17.

2) درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة وأنواعه واستخداماته موضحة في الجدول 1-4.

الجدول 1-4 الدرجات الشائعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وأنواعه واستخداماته

① تم إلغاء درجة 1Cr18Ni9Ti في GB/T 20878-2007.

2. ألواح الألومنيوم وسبائك الألومنيوم

تشتمل ألواح الألومنيوم وسبائك الألومنيوم شائعة الاستخدام بشكل أساسي على المواد التالية: 3A21، و5A02، والألومنيوم الصلب 2A12، والألومنيوم الصلب 2A06.

1) الألومنيوم المضاد للصدأ 3A21 (الدرجة القديمة LF21، سبيكة المنغنيز) هو الألومنيوم المضاد للصدأ الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. قوة هذه السبيكة ليست عالية (فقط أعلى من الدرجة الصناعية)، ولا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية، وعادةً ما تستخدم طرق المعالجة الباردة لتعزيز خصائصها الميكانيكية. وتتميز باللدونة العالية في حالة التلدين واللدونة اللائقة في حالة التصلب شبه البارد.

تكون اللدونة منخفضة أثناء التصلب بالعمل على البارد، ومع ذلك فهي تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل وقابلية لحام وقابلية تشغيل ضعيفة. إنه مناسب لتصنيع الأجزاء التي تتطلب لدونة عالية وقابلية لحام جيدة، والعمل في الوسط السائل أو الغازي تحت حمولة منخفضة.

2) يتمتع الألومنيوم المضاد للصدأ 5A02 (الدرجة القديمة LF2، سبيكة Al-Mg) بقوة أفضل من 3A21، خاصةً قوة إجهاد أعلى، واللدونة، ومقاومة التآكل. لا يمكن تقويتها عن طريق المعالجة الحرارية ولديها قابلية لحام جيدة مع اللحام بالتلامس واللحام بالهيدروجين.

ومع ذلك، فإنها تميل إلى تشكيل شقوق بلورية أثناء اللحام بالقوس الكهربائي. يمكن تشكيل هذه السبيكة بشكل جيد في حالة التصلب بالعمل على البارد وحالة التصلب بالعمل شبه البارد، في حين أن قابليتها للتشغيل الآلي ضعيفة في الحالة الملدنة. يمكن صقلها.

3) الألومنيوم الصلب 2A12 (الدرجة القديمة LY12) هو الألومنيوم الصلب عالي القوة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، ويستخدم لتصنيع الأجزاء عالية التحميل والمكونات الهيكلية التي تعمل تحت 150 درجة مئوية. يمكن معالجته بالحرارة لزيادة القوة. ويتميز بمرونة متوسطة في حالة التلدين والتبريد الطازج، وأداء قطع لائق بعد التبريد والتصلب على البارد.

بعد التلدين، تكون قابليته للتشغيل الآلي منخفضة. اللحام النقطي جيد، لكنه يميل إلى تكوين شقوق بين الخلايا الحبيبية أثناء اللحام بالغاز واللحام بقوس الأرجون. مقاومته للتآكل ليست عالية، وعادةً ما يتم تحسينها عن طريق الطلاء بأكسيد الألومنيوم أو الطلاء أو الطلاء بالألومنيوم. مرونتها ضعيفة، ويمكن أن يتسبب ثنيها في الحالة الطبيعية في حدوث تشقق في الزوايا الخارجية المستديرة. يمكن ثني الصفيحة في غضون 1-3 ساعات تقريبًا من حالة التلدين والصلب في حالة الصلب والتصلب.

4) الألومنيوم الصلب 2A06 (الدرجة القديمة LY6) هو ألومنيوم صلب شائع الاستخدام. أداء المعالجة بالضغط وقابليته للمعالجة الآلية هو نفسه 2A12. يتمتع بمرونة جيدة في الحالة الملدنة والمروية حديثاً. يمكن إخماد 2A06 وتعتيقه، كما أن ثباته العام في التآكل هو نفسه 2A12.

عند تسخينه إلى 150-250 درجة مئوية، يكون لديه ميل أقل لتكوين تآكل بين الخلايا الحبيبية من 2A12. كما أن اللحام الموضعي هو نفسه 2A12 و2A16، ولحامه القوسي أفضل من 2A12 ولكنه أسوأ من 2A16. يمكن أن يُستخدم كمادة لبعض أنواع الألواح، ولكن مرونته ضعيفة. يمكن أن يتسبب الانحناء في الحالة الطبيعية في حدوث تشقق في الزوايا الخارجية المستديرة. يمكن ثني اللوح في غضون 1-3 ساعات تقريبًا من حالة التلدين والتصلب في حالة الصلب والتصلب فقط.

3. صفائح النحاس وسبائك النحاس

هناك نوعان أساسيان من صفائح النحاس وسبائك النحاس شائعة الاستخدام: النحاس النقي (T2) والنحاس الأصفر (H62).

1) النحاس النقي (T2) هو الأكثر استخدامًا، ويظهر لونه أرجوانيًا. ويتميز بموصلية كهربائية وحرارية عالية، إلى جانب مقاومة ممتازة للتآكل وقابلية تشكيل ممتازة. ومع ذلك، فهو أقل قوة وصلابة بكثير مقارنة بالنحاس الأصفر، وهو مكلف للغاية. ويستخدم بشكل أساسي في المعدات الموصلة والمقاومة للحرارة والمضادة للتآكل، وعادةً ما يستخدم للمكونات التي تحتاج إلى حمل تيارات كبيرة في إمدادات الطاقة.

2) ينتمي النحاس الأصفر (H62) إلى فئة النحاس عالي الزنك. إنه يوفر قوة فائقة وقابلية تشغيل ممتازة على البارد والساخن، ويخضع بسهولة لمختلف أشكال المعالجة بالضغط والقطع. ويستخدم في المقام الأول لمختلف المكونات الحاملة المسحوبة بعمق والمثنية. وعلى الرغم من أن توصيله الكهربائي ليس بجودة النحاس النقي، إلا أنه يتميز بقوة وصلابة جيدة، وسعره معتدل إلى حد معقول.

عندما يتم استيفاء متطلبات التوصيل، فإن اختيار النحاس النحاسي H62 على النحاس النقي يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف المواد. وفي الوقت الحالي، تُصنع معظم القطع الموصلة لقضبان التوصيل من النحاس الأصفر H62، والذي ثبت أنه يلبي المتطلبات بالكامل.