Gängige Materialien für Blechteile

Bei Blechteilen ist das Material eines der drei wichtigsten Elemente der Blechproduktion. Mit fortschrittlichen Blechbearbeitungsverfahren und Formtechnologien können hochwertige Blechteile nur durch die Verwendung von Werkstoffen mit guter Stanzleistung hergestellt werden. Die Auswahl und die umfassenden Eigenschaften der Materialien haben einen entscheidenden Einfluss auf die Kosten, die Leistung, die Qualität und die Verarbeitbarkeit des Produkts.

Bleche sind Halbzeuge verschiedener Formen, wie dünne Bleche, mittlere Bleche, dicke Bleche, schmale Streifen und Bandmaterial.

Nach der Dicke klassifiziert, gibt es dicke Platten (über 4 mm), mittlere Platten (3 bis 4 mm) und dünne Platten (unter 3 mm).

Bleche werden je nach Walzzustand in warmgewalzte und kaltgewalzte Stahlbleche eingeteilt.

I. Materialauswahl für Bleche

1) Gängige metallische Werkstoffe sollten vorrangig behandelt werden und sich im Rahmen des Materialhandbuchs des Unternehmens bewegen.

2) Versuchen Sie innerhalb desselben Produkts, die Vielfalt der Materialien und Spezifikationen von Blechdicke und -abmessungen zu minimieren.

3) Verwenden Sie kostengünstige Materialien, um die Materialkosten zu senken und gleichzeitig die Funktionalität des Teils zu gewährleisten.

4) Berücksichtigen Sie neben der Funktionalität des Teils auch die Stanzleistung und die Anforderungen an das Material und den Stanzprozess, um die Rationalität und Qualität der Teileverarbeitung zu gewährleisten.

II. Einführung in gängige metallische Werkstoffe

1. Stahlplatte

(1) Kaltgewalztes dünnes Stahlblech

Kaltgewalztes dünnes Stahlblech ist ein Begriff für kaltgewalztes Stahlblech aus Kohlenstoffbaustahl. Es wird durch weiteres Kaltwalzen eines warmgewalzten Stahlbandes aus Kohlenstoffbaustahl hergestellt, wodurch ein Stahlblech mit einer Dicke von weniger als 4 mm entsteht, das gemeinhin als Kaltblech bezeichnet wird.

Da es bei Raumtemperatur gewalzt wird, bildet sich kein Eisenoxid, was zu einer ausgezeichneten Oberflächenqualität, einer hohen Maßgenauigkeit und besseren mechanischen und verfahrenstechnischen Eigenschaften führt als bei warmgewalzten Feinblechen, die durch Glühen erzielt werden. Kaltgewalzte Feinbleche werden weiter unterteilt in kaltgewalzte normale Feinbleche und kaltgewalzte hochwertige Feinbleche.

1) Kaltgewalztes normales dünnes Stahlblech ist eine Bezeichnung für kaltgewalztes Stahlblech aus normalem Kohlenstoffbaustahl. Es wird durch weiteres Kaltwalzen eines warmgewalzten Stahlbandes aus gewöhnlichem Kohlenstoffbaustahl hergestellt, wodurch ein Stahlblech mit einer Dicke von weniger als 4 mm entsteht. Es ist in vielen Bereichen weit verbreitet, insbesondere in Haushaltsgeräten, speziellen Radiogeräten und in Gehäusen und Schränken der Leistungselektronik, und ersetzt nach und nach warmgewalzte dünne Stahlbleche.

①Die anwendbaren Modelle von kaltgewalzten gewöhnlichen dünnen Stahlplatten umfassen: Q195, Q215, Q235, Q275.

2) Wie das kaltgewalzte gewöhnliche dünne Stahlblech ist auch das kaltgewalzte hochwertige dünne Stahlblech das am weitesten verbreitete dünne Stahlblech bei Kühlplatten.

Das kaltgewalzte Feinblech aus hochwertigem Kohlenstoffstahl wird aus hochwertigem Kohlenstoffbaustahl hergestellt und zu einem dünnen Blech mit einer Dicke von weniger als 4 mm kaltgewalzt.

①Die anwendbaren Modelle von kaltgewalzten hochwertigen dünnen Stahlblechen umfassen: 08, 8F, 10, 10F.

Der Preis für kaltgewalztes Feinblech übersteigt den von normalem Feinblech und liegt etwas unter dem von verzinktem Stahlblech. Die Oberfläche ist flach und glatt, aber bei Feuchtigkeit rostet es leicht, so dass ein rechtzeitiger Anstrich zum Schutz erforderlich ist, um die Lebensdauer des Blechs zu verlängern.

(2) Kaltgewalzte dünne Stahlbleche zum Tiefziehen

Zum Tiefziehen von kaltgewalzten Feinblechen wird in der Regel aluminiumdesoxidierter beruhigter Stahl verwendet, eine Art hochwertiger Kohlenstoffbaustahl. Aufgrund seiner überragenden Plastizität und hervorragenden Tiefziehfähigkeit wird er häufig für Produkte verwendet, die das Tiefziehen komplexer Strukturen erfordern.

(3) Japanische kaltgewalzte dünne Kohlenstoffstahlbleche

Anwendbare Güten für japanische kaltgewalzte dünne Kohlenstoffstahlbleche sind SPCC, SPCD und SPCE.

(4) Deutsche kaltgewalzte Feinbleche aus Kohlenstoffstahl

Anwendbare Güten für deutsche kaltgewalzte Feinbleche aus Kohlenstoffstahl sind St12, St13, St14, St15 und St14-T.

(5) Kontinuierlich verzinkte, kaltgewalzte dünne Stahlbleche

Diese auch als "elektrolytische Bleche" bezeichneten Bleche werden unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes in der Verzinkungsanlage kontinuierlich aus einer wässrigen Zinksalzlösung auf die Oberfläche von vorbereiteten kaltgewalzten dünnen Stahlblechen (Bändern) abgeschieden. Dadurch entsteht eine gleichmäßige, dichte und gut haftende Oberflächenschicht aus Zink.

Aufgrund von Verfahrensbeschränkungen ist diese Schicht relativ dünn. Da Zink ein relativ kostengünstiges und leicht zu beschichtendes Metall ist, wird es häufig zum Schutz von Stahlteilen, insbesondere gegen atmosphärische Korrosion, und für dekorative Zwecke verwendet. Zu den Beschichtungstechniken gehören Tauchbeschichtung (oder hängende Beschichtung), Walzenbeschichtung (geeignet für kleine Teile), automatische Beschichtung und kontinuierliche Beschichtung (geeignet für Drähte und Bänder).

Elektrolytische Platten werden gewalzt Sie werden in einer Kaltwalzgruppe kontinuierlich gewalzt, dann in einer CAPL-Anlage (cold rolled annealing pickling line) geglüht und gelangen schließlich in die Galvanisierungsanlage. Nach der Oberflächenreinigung und der Galvanisierung werden sie je nach Verwendungszweck verschiedenen Behandlungen wie Phosphatieren, Passivieren, Ölen, Fingerabdruckbeständigkeit und Legieren unterzogen. Die mechanischen Eigenschaften dieser Bleche beziehen sich auf das entsprechende Grundblech.

Geeignete Sorten für elektrolytische Platten sind DX1, DX2, DX3 und DX4.

(6) Japanisches elektrolytisch verzinktes Dünnstahlblech

1) Anwendbare Sorten für japanisches elektrolytisch verzinktes Feinblech: SECC (Originalblech SPCC), SECD (Originalblech SPCD), SECE (Originalblech SPCE).

2) Zinkschicht-Codes: F8, E16, E24, E32.

(7) Vergleich zwischen inländischen und ausländischen Produktqualitäten von kontinuierlich elektrolytisch verzinktem, kaltgewalztem Feinblech, siehe Tabelle 1-1.

Tabelle 1-1 Vergleich der in- und ausländischen Produktqualitäten von kontinuierlich elektrolytisch verzinktem, kaltgewalztem Feinblech.

(8) Kontinuierlich feuerverzinktes Dünnstahlblech

Dies wird oft als verzinktes Blech oder Weißblech bezeichnet und bezieht sich auf kaltgewalzte, kontinuierlich feuerverzinkte dünne Stahlbleche und -bänder mit einer Dicke von 0,25 bis 2,5 mm. Das Stahlband durchläuft zunächst einen Vorwärmofen, der mit einer Flamme beheizt wird, um das Restöl auf der Oberfläche abzubrennen, wobei sich ein Eisenoxidfilm auf der Oberfläche bildet.

Anschließend wird es in einem Reduktionsglühofen mit einem Gasgemisch aus Wasserstoff und Stickstoff auf 710~920 Grad Celsius erhitzt, um die Eisenoxidschicht zu Eisenschwamm zu reduzieren. Das aktivierte und gereinigte Stahlband wird auf eine Temperatur abgekühlt, die geringfügig über dem Schmelzpunkt von Zink liegt, und kommt dann in einen Zinkkessel mit 450 bis 460 Grad Celsius.

Die Oberflächenstärke der Zinkschicht wird mit einem Luftmesser kontrolliert. Abschließend erfolgt eine Passivierung mit einer Chromatlösung, um die Weißrostbeständigkeit zu erhöhen. Die Oberfläche des kontinuierlich feuerverzinkten Feinblechs ist ästhetisch ansprechend und weist block- oder blattförmige Zinkkristallmuster auf. Die Beschichtung ist robust und weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion auf.

Darüber hinaus verfügt das kontinuierlich feuerverzinkte Feinblech über eine gute Schweißbarkeit und Kaltumformbarkeit. Im Vergleich zur Oberfläche des kontinuierlichen elektrolytisch verzinkten, kaltgewalzten Feinblechs ist die Beschichtung dicker und wird hauptsächlich für Blechteile verwendet, die eine starke Korrosionsbeständigkeit.

1) Anwendbare Sorten für kontinuierliches feuerverzinktes Feinblech: Zn100-PT, Zn200-SC, Zn275-JY.

(9) Japanisches feuerverzinktes dünnes Stahlblech

1) Anwendbare Sorten für japanisches feuerverzinktes Feinblech: SGCC, SGCD1, SGCD2, SGCD3.

(10) Deutsches feuerverzinktes Dünnblech

1) Anwendbare Sorten für deutsches feuerverzinktes Dünnblech: St01Z, St02Z, St03Z, St04Z, St05Z.

2) Zinkschichtcodes: 100, 180, 200, 275, 350, 450.

(11) Aluminium-Zink beschichtetes Blech

Die Legierungsschicht dieses auch als Aluzink-Stahlblech bekannten Materials besteht aus 55% Aluminium, 43,4% Zink und 1,6% Silizium, das bei einer hohen Temperatur von 600 Grad Celsius verfestigt wird. Seine gesamte Struktur bildet eine kompakte quaternäre Kristallschicht aus Aluminium-Eisen-Silizium-Zink, die eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit bietet.

Bei regelmäßigem Gebrauch kann die Lebensdauer 25 Jahre erreichen, 3 bis 6 Mal länger als bei verzinkten Blechen und vergleichbar mit Edelstahlblechen.

1) Die Korrosionsbeständigkeit des mit Aluminium-Zink beschichteten Blechs ergibt sich aus den Schutzfunktionen der Aluminiumsperrschicht und dem Opferschutz des Zinks. Wenn Zink einen Opferschutz an den Blechkanten, Kratzern und beschädigten Beschichtungsbereichen bietet, bildet Aluminium eine unlösliche Oxidschicht, die einen Barriereschutz bietet.

Aluzink-legierte Stahlcoils wurden über 20 Jahre lang unter verschiedenen Witterungsbedingungen im Freien getestet. Dabei hat sich bestätigt, dass Aluzink-Stahlbleche mit 55%-Aluminiumbeschichtung einen besseren Kantenschutz bieten als solche mit 5%-Aluminiumbeschichtung.

2) Aluminium-Zink-beschichtete Bleche haben eine bessere Hitzebeständigkeit als verzinkte Stahlbleche, ähnlich der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit von aluminierten Stahlblechen, und können in Umgebungen bis zu 315 Grad Celsius verwendet werden.

3) Das hohe Reflexionsvermögen von mit Aluminium-Zink beschichteten Blechen macht sie zu wirksamen Wärmebarrieren. Ihr Wärmereflexionsvermögen ist fast doppelt so hoch wie das von verzinkten Stahlblechen, so dass sie auch ohne Anstrich als Bedachung und Verkleidung für energiesparende Effekte dienen können.

4) Aufgrund der ausgezeichneten Haftung zwischen der Zinkschicht des Aluminium-Zink-Blechs und der Farbe kann es für allgemeine Zwecke ohne Vorbehandlung und Bewitterung gestrichen werden, während verzinkte Stahlbleche eine Bewitterung und Vorbehandlung erfordern.

(12) Kaltgewalztes rostfreies Stahlblech

Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit, guten Leitfähigkeit und hohen Festigkeit findet dieses Material breite Anwendung in der Chemie-, Lebensmittel-, Medizin-, Papier-, Öl- und Nuklearindustrie sowie im Bauwesen, bei Küchen- und Tafelgeschirr, Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und verschiedenen Teilen.

Allerdings müssen auch die Nachteile in Betracht gezogen werden: Die Materialkosten sind viermal so hoch wie bei gewöhnlichen verzinkten Blechen; die hohe Festigkeit des Materials verursacht einen erheblichen Verschleiß an den Werkzeugen der PressmaschinenDie für Edelstahlbleche verwendeten Drucknietmuttern müssen aus hochfestem, rostfreiem Spezialstahl hergestellt werden, was teuer ist, und die Vernietung ist nicht stabil, so dass oft zusätzliche Punktschweißungen zur Verstärkung erforderlich sind;

Die Haftung der Oberflächenbeschichtung ist nicht hoch, und die Qualitätskontrolle ist schwierig. Rückfederungist es eine Herausforderung, beim Biegen und Stanzen Form- und Maßgenauigkeit zu gewährleisten.

1) Geeignete Güten für kaltgewalztes rostfreies Stahlblech: 20Cr13, 10Cr17.

2) Gängige Edelstahlsorten, -typen und -verwendungen sind in Tabelle 1-4 aufgeführt.

Tabelle 1-4 Gängige Edelstahlsorten, Arten und Verwendungen

Die Sorte 1Cr18Ni9Ti wurde in GB/T 20878-2007 abgeschafft.

2. Platten aus Aluminium und Aluminiumlegierungen

Zu den üblicherweise verwendeten Platten aus Aluminium und Aluminiumlegierungen gehören vor allem die folgenden Materialien: 3A21, 5A02, Hartaluminium 2A12 und Hartaluminium 2A06.

1) Rostschutzaluminium 3A21 (alte Güteklasse LF21, Al-Mn-Legierung) ist das am häufigsten verwendete Rostschutzaluminium. Die Festigkeit dieser Legierung ist nicht hoch (nur höher als die der Industriequalität), sie kann nicht durch Wärmebehandlung verstärkt werden und verwendet in der Regel Kaltverarbeitungsmethoden, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Sie hat eine hohe Plastizität im geglühten Zustand und eine gute Plastizität bei der Halbkalthärtung.

Die Plastizität ist während der Kaltverfestigung gering, dennoch weist es eine gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit auf und lässt sich schlecht zerspanen. Es eignet sich für die Herstellung von Teilen, die eine hohe Plastizität und gute Schweißbarkeit erfordern und in flüssigen oder gasförmigen Medien unter geringer Belastung arbeiten.

2) Rostfreies Aluminium 5A02 (alte Güteklasse LF2, Al-Mg-Legierung) hat eine bessere Festigkeit als 3A21, insbesondere eine höhere Dauerfestigkeit, Plastizität und Korrosionsbeständigkeit. Es kann nicht durch Wärmebehandlung verfestigt werden und hat eine gute Schweißbarkeit beim Kontaktschweißen und Wasserstoffschweißen.

Allerdings neigt sie beim Lichtbogenschweißen zur Bildung kristalliner Risse. Die Legierung lässt sich im kaltverfestigten und halbkaltverfestigten Zustand gut bearbeiten, während sie im geglühten Zustand schlecht bearbeitbar ist. Sie kann poliert werden.

3) Hartes Aluminium 2A12 (alte Güteklasse LY12) ist das am weitesten verbreitete hochfeste harte Aluminium, das für die Herstellung von hochbelasteten Teilen und Strukturkomponenten verwendet wird, die unter 150 Grad Celsius arbeiten. Es kann zur Erhöhung der Festigkeit wärmebehandelt werden. Es hat eine mittlere Plastizität im geglühten und frisch abgeschreckten Zustand und eine gute Zerspanungsleistung nach dem Abschrecken und Kaltverfestigen.

Nach dem Glühen ist seine Bearbeitbarkeit gering. Punktschweißen ist gut, aber es neigt zur Bildung von interkristallinen Rissen während Gasschweißen und Argon-Lichtbogenschweißen. Seine Korrosionsbeständigkeit ist nicht sehr hoch und wird in der Regel durch Eloxieren, Lackieren oder Beschichten mit Aluminium verbessert. Die Plastizität ist gering, und das Biegen im normalen Zustand kann zu Rissen an den äußeren abgerundeten Ecken führen. Das Blech kann innerhalb von etwa 1-3 Stunden vom Glühen über den frisch abgeschreckten Zustand bis zum Härten gebogen werden.

4) Hartes Aluminium 2A06 (alte Sorte LY6) ist ein häufig verwendetes hartes Aluminium. Seine Druckverarbeitungsleistung und Bearbeitbarkeit sind die gleichen wie bei 2A12. Es hat eine gute Plastizität im geglühten und frisch abgeschreckten Zustand. 2A06 kann abgeschreckt und gealtert werden, und seine allgemeine Korrosionsbeständigkeit ist die gleiche wie die von 2A12.

Bei Erhitzung auf 150-250 Grad Celsius neigt es weniger zur interkristallinen Korrosion als 2A12. Seine Punktschweißbarkeit ist die gleiche wie bei 2A12 und 2A16, und seine Lichtbogenschweißbarkeit ist besser als bei 2A12, aber schlechter als bei 2A16. Es kann als Material für einige Plattentypen verwendet werden, aber seine Plastizität ist schlecht. Das Biegen im normalen Zustand kann zu Rissen an den äußeren abgerundeten Ecken führen. Das Blech kann innerhalb von etwa 1-3 Stunden vom Glühen über den frisch abgeschreckten Zustand bis zum Härten gebogen werden.

3. Bleche aus Kupfer und Kupferlegierungen

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Blechen aus Kupfer und Kupferlegierungen, die häufig verwendet werden: Reines Kupfer (T2) und Messing (H62).

1) Reines Kupfer (T2) wird am häufigsten verwendet und hat eine violette Farbe. Es besitzt eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit. Allerdings ist es im Vergleich zu Messing viel weniger fest und hart und recht teuer. Es wird hauptsächlich für leitfähige, hitzebeständige und korrosionsbeständige Geräte verwendet, in der Regel für Bauteile, die in Stromversorgungen große Ströme führen müssen.

2) Messing (H62) gehört zur Kategorie der hochverzinkten Messinge. Es bietet eine überragende Festigkeit und eine ausgezeichnete Kalt- und Warmverformbarkeit und lässt sich leicht in verschiedenen Formen der Druckverarbeitung und des Schneidens verarbeiten. Es wird hauptsächlich für verschiedene tiefgezogene und gebogene tragende Teile verwendet. Seine elektrische Leitfähigkeit ist zwar nicht so gut wie die von reinem Kupfer, aber es weist eine gute Festigkeit und Härte auf, und sein Preis ist recht moderat.

Wenn die Anforderungen an die Leitfähigkeit erfüllt sind, kann die Wahl von Messing H62 gegenüber reinem Kupfer die Materialkosten erheblich senken. Derzeit werden die meisten leitfähigen Teile der Stromschienen aus Messing H62 hergestellt, das die Anforderungen nachweislich voll erfüllt.