TL;DR:Tinkamo temperamento pasirinkimasšaltai valcuota nerūdijančio plieno juostayra pats įtakingiausias medžiagų pasirinkimas tiksliojo štampavimo srityje. Šiame vadove palyginami 1/4H (ketvirčio kietumo), 1/2H (pusiau kieto) ir visiškai kieto (FH) grūdinimo būdai pagal penkis su pritaikymu susijusius matmenis – formuojamumą, spyruoklumą, briaunų kokybę, atsparumą nuovargiui ir kainą – naudojant tempimo duomenis, lenkimo bandymų rezultatus iš mūsų gamyklos „Ningbo Stainless Steel“ ir atsiliepimus iš štampavimo dirbtuvių automobilių, jungčių ir spyruoklių pramonės šakose.

Kodėl kietumo laipsnis yra pirmasis tiksliųjų juostelių specifikacijos parametras

Per 15 metų techninio vadovo darbo „Ningbo Stainless Steel Co., Ltd.“ įmonėje, dažbiausias kokybės nusiskundimas yra ne dėl plieno rūšies sudėties, o dėl kietumo. Kaip tiekėjas...šaltai valcuoti nerūdijančio plieno gaminiaiKiekvieną savaitę peržiūriu su grūdinimu susijusias kokybės problemas. Štampavimo cechas užsako „304 nerūdijančio plieno juostelę“, bet nenurodo grūdinimo būdo. Gamykla pristato atkaitintą (minkštą) medžiagą. Štampavimo matricos sukuria šerpetojančias atplaišas. Lenkimo operacija sukelia nepriimtiną spyruokliavimą. Detalės neatitinka kokybės kontrolės reikalavimų. Kaltinimas tenka medžiagų tiekėjui, tačiau pagrindinė priežastis – trūkstama grūdinimo specifikacija pirkimo dokumente.

Šaltai valcuoto nerūdijančio plieno juostos tiekiamos pagal ASTM A240 ir JIS G4305 standartus apibrėžtų grūdinimo klasių, kurių kietumas svyruoja nuo minkšto atkaitinimo (paprastai 80–90 HRB arba 150–180 HV) iki visiškai kieto (paprastai 30–38 HRC arba 350–400 HV). Grūdinimas pasiekiamas kontroliuojant šaltojo valcavimo mažinimo procentą ir galutinį atkaitinimo ciklą. Tikslaus štampavimo reikmėms dažniausiai nurodomi trys grūdinimo lygiai: 1/4H, 1/2H ir visiškai kietas (FH). Kiekvienas iš jų užima tam tikrą vietą formuojamumo ir stiprumo kreivėje, o netinkamo pasirinkimas kainuoja pinigus dėl atmestų dalių, įrankių susidėvėjimo arba per didelių medžiagų sąnaudų.

Šiame vadove pristatoma atrankos logika, kuria naudojuosi konsultuodamas pirkimų inžinierius. Jis suskirstytas į penkis aspektus, kurie tiesiogiai susiję su gamybos rezultatų spaudavimu.

Kietumo diapazonas ir mechaninių savybių palyginimas

Žemiau esančioje lentelėje apibendrinamos tipinės 304 nerūdijančio plieno juostos mechaninės savybės kiekviename grūdėjime, remiantis ASTM A240 ribinėmis vertėmis ir mūsų gamybos linijų tempimo bandymais:

Esminis kompromisas matomas trijuose stulpeliuose: didėjant kietumui, tempiamasis ir takumo stipris didėja, tačiau pailgėjimas, taigi ir formuojamumas, smarkiai mažėja. Tinkamo grūdinimo pasirinkimas reiškia, kad reikia rasti šios kreivės tašką, kuriame detalės formavimo reikalavimai būtų įvykdyti nereikalaujant nereikalingo stiprumo ar nepakankamo formuojamumo. Mūsų...Rekomenduojami nerūdijančio plieno juostų gaminiaiapima visą kietumo spektrą nuo atkaitinto iki FH, ir aš reguliariai patariu pirkėjams išbandyti ritės pavyzdį savo gamybos linijoje prieš įsipareigojant dideliems kiekiams.

1 taikymo aspektas: formavimas – gilusis tempimas, lenkimas ir flanšų liejimas

Formuojamumo reikalavimas yra labiausiai ribojantis aspektas renkantis grūdinimą. Jei štampavimo operacija apima gilųjį tempimą (tempimo santykis > 1,8), sudėtingą daugiapakopį formavimą arba mažo spindulio lenkimą, mažesnį nei 1,5 × medžiagos storio, grūdinimo pasirinkimas yra priverstas rinktis apatinę kietumo skalės ribą.

1/4H — Pageidautina vidutinio sunkumo formavimui.1/4H plienas, pasižymintis 25–40 % pailgėjimu ir galimybe sulenkti 180° kampu nesutrūkinėjant (lenkimo spindulys 0 t), yra numatytasis pasirinkimas štampuotoms detalėms, kurioms keliami formavimo ir stiprumo reikalavimai. Tipinės taikymo sritys: automobilių laikikliai su keliais lenkimo etapais, elektros skydinės su flanšiniais kraštais ir prietaisų apdailos detalės, kurioms po formavimo reikalinga lygi išvaizda.

1/2H — Tinka sekliam formavimui, pasižyminčiam didesniu stiprumu.10–20 % pailgėjimas leidžia atlikti 90° lenkimus 1 t spinduliu ir vidutiniškai formuoti flanšą. Didesnė takumo riba reiškia, kad suformuota detalė geriau išlaiko savo formą išmetus iš matricos. Dažniausiai naudojamos: spyruokliniai spaustukai, jungčių kontaktiniai gnybtai ir akumuliatorių kontaktinės juostelės, kur po vidutinio lenkimo užtikrinamas elastingumas.

Visiškai kietas – neformuojamas; naudojamas plokščių ruošinių ir perforavimo operacijoms.Jei pailgėjimas yra mažesnis nei 6 %, FH medžiagos negalima lenkti ar tempti nesutrūkinėjus. Ji skirta detalėms, kurios gaminamos tik perforavimo, ruošimo arba kirpimo būdu – be formavimo etapo. Pavyzdžiai: pjūklo ašmenų ruošiniai, grandiklio ašmenys, tarpinės ir plokšti spyruokliniai elementai, suformuoti štampuojant iš plokščios juostelės be vėlesnio lenkimo.

Viešųjų pirkimų požiūriu, jei jūsų detalės brėžinyje nurodytas lenkimo spindulys mažesnis nei 3 t, „Full Hard“ nėra tinkamas pasirinkimas. Jei jame yra 1,5 t ar mažesni lenkimai, 1/4H yra saugus pasirinkimas. Tik tada, kai lenkimai yra 2 t ar didesni ir detalei reikalingas laikomasis standumas, turėtumėte rinktis 1/2H. Pramoniniai juostų tiekėjai, tokie kaipspecializuotos tikslios juostų frezavimo staklėssavo techninėje dokumentacijoje siūlo tą pačią grūdinimo pasirinkimo logiką, patvirtindami, kad 1/4H yra plačiausiai rekomenduojamas atspirties taškas pirmą kartą tiksliojo štampavimo srityje perkantiems gaminius.

2 taikymo matmuo: spyruoklinio kompensavimo ir matmenų stabilumo taikymas

Atgavimas – tai medžiagos elastingas atsigavimas, kai štampavimo apkrova atleidžiama. Didesnio kietumo grūdeliai turi didesnę takumo ribą, o tai reiškia didesnį atgavimą ir didesnę kompensaciją, reikalingą štampo konstrukcijoje.

Mūsų gamybos komanda atliko kontroliuojamą spyruoklinio atsparumo bandymą, naudodama 0,5 mm storio 304 plieno juostą, sulenktą 90° kampu V formos štampyje su 2 mm smūgio spinduliu, esant trims grūdinimo padėčiams:

Tiksliam štampavimui, kai matmenų tolerancija virš suformuoto elemento yra ±0,1 mm, 1/4H medžiaga gali pasiekti tikslą be papildomų operacijų. 1/2H medžiagai reikalingas arba per didelio lenkimo kompensavimas štampe, arba kalimo etapas eigos apačioje.Nerūdijančio plieno juostų pirkimo techniniai vadovaiPrieš galutinai patvirtinant grūdinimo specifikaciją, rekomenduojama patikrinti spyruokliavimo elgseną su tikraisiais gamybos įrankiais, nes štampo geometrija ir tepimas turi įtakos spyruokliavimo dydžiui nepriklausomai nuo medžiagos kietumo. „Full Hard“ metodas praktiškai netinkamas jokiam lenktam elementui tiksliojo štampavimo metu – spyruokliavimas yra per didelis ir per daug kintamas, kad būtų galima nuosekliai kontroliuoti matmenis.

Patariu pirkimų inžinieriams prieš galutinai patvirtinant grūdinimo specifikaciją, pranešti štampo konstruktoriui apie atgalinio atsparumo reikalavimą. Jei štampas jau buvo pagamintas konkrečiam grūdinimui ir bandote jį pakeisti kietesne medžiaga, dalys nuolat neatitiks matmenų patikrinimo dėl atgalinio atsparumo.

3 taikymo aspektas: krašto kokybė po perforavimo ir išpjovimo

Štampavimo būdu gautos šlyties briaunos kokybė, o ypač švarios šlyties zonos ir lūžio zonos santykis ant perforuoto krašto, tiesiogiai priklauso nuo medžiagos kietumo. Mūsų bandymų su 1,0 mm 304 juostele, esant skirtingam temperatūrai, rezultatai rodo aiškų modelį:

• 1/4 val.:Šlyties zona = 55–60 % medžiagos storio. Minkštesnė medžiaga prieš lūžį deformuojasi labiau, todėl susidaro didesnė poliravimo zona ir mažesnis presformos riedėjimas. Tačiau dėl medžiagos tąsumo kraštų šerpetojančios atplaišos yra šiek tiek ryškesnės.
• 1/2 val.:Šlyties zona = 45–50 %. Didesnis kietumas sumažina plastinės deformacijos zoną, todėl lūžio paviršius yra švaresnis, bet įėjimo pusėje yra didesnis štampo volelio įlinkis. Aštraus štampo užpjovimo aukštis paprastai yra 0,02–0,05 mm.
• Visiškai kietas:Šlyties zona = 30–40 %. Medžiaga lūžta anksčiau smūgio metu, todėl krašto paviršius dažniausiai būna suskilęs, o poliravimo zona – minimali. Užplyšimų aukštis yra mažiausias (0,01–0,03 mm), tačiau krašto tiesumas taip pat yra prasčiausias.

Tose srityse, kur kraštų kokybė yra kosmetiškai svarbi, pavyzdžiui, matomoms apdailos juostelėms ar dekoratyvinėms panelėms, 1/4H arba 1/2H plienas suteikia geresnę paviršiaus išvaizdą. Funkcinėms dalims, kur ruošinio formos matmenų tikslumas yra labai svarbus, o kraštų išvaizda yra antraeilė, kietesnis grūdinimas užtikrina švaresnį kirpimą ir mažiau tepimosi.

4 taikymo aspektas: cikliškai apkrautų štampuotų detalių nuovargio atsparumas

Štampuotoms dalims, kurios patiria pakartotinę apkrovą – spyruoklėms, spaustukams, kontaktiniams pirštams ir skląsčių komponentams – reikia skirti ypatingą dėmesį grūdinimo būdui. Mūsų atlikti nuovargio bandymai (ASTM E466, R = 0,1, 10 Hz) su 304 štampuotais konsolinės sijos pavyzdžiais parodė skirtingus nuovargio charakteristikas:

• 1/4 val.:Nuovargio riba esant 10⁷ ciklų = 220 MPa. Tekumo ir vidutinio stiprumo derinys suteikia gerą atsparumą įtrūkimų atsiradimui. Tačiau minkštesnė medžiaga yra labiau linkusi į paviršiaus pažeidimus tvarkymo metu, dėl kurių gali atsirasti nuovargio įtrūkimų.
• 1/2 val.:Nuovargio riba po 10⁷ ciklų = 290 MPa. Didesnis stiprumo ir svorio santykis daro 1/2H geriausią bendrą pasirinkimą nuovargio apkrovomis veikiamoms štampuotoms detalėms. Patvarumo riba yra maždaug 38 % tempiamojo stiprumo, atitinkanti standartines nerūdijančio plieno nuovargio savybes.
• Visiškai kietas:Nuovargio riba esant 10⁷ ciklų = 200 MPa (dominuoja paviršiniai įtrūkimai). Nepaisant didžiausio tempiamojo stiprio, FH medžiaga pasižymi mažesniu atsparumu nuovargiui, nes paviršiaus defektai, įskaitant štampavimo šlyties kraštą, veikia kaip įtrūkimų atsiradimo vietos. Esant tokiam kietumo lygiui, lūžio stiprumas taip pat sumažėja.

Praktinė išvada: spyruoklėms ir spaustukams, kurie yra statistiškai apkrauti (tūkstančius ciklų), 1/2H tvirtumas užtikrina geriausias nuovargio charakteristikas. Dalims, kurios yra svarbios saugai ir patiria milijonus ciklų, apsvarstykite, ar detalę galima suprojektuoti su 1/4H stiprumu ir didesniu skerspjūviu, nes didesnio tempiamojo stiprumo nuovargio pranašumą panaikina sumažėjęs defektų toleravimas.

5 taikymo aspektas: sąnaudų ir tiekimo grandinės praktiškumas

Plieno grūdinimo kainų skirtumas pirmiausia slypi ne pačioje medžiagoje – bazinio plieno kaina tam tikrai rūšiai yra ta pati. Kainų skirtumas atsiranda dėl gamybos išeigos ir tiekimo prieinamumo:

• 1/4 val.yra plačiausiai sandėliuojamas grūdintas plienas tarp nerūdijančio plieno juostų platintojų. Pristatymo laikas iš mūsų sandėlio paprastai yra 1–3 darbo dienos. Kadangi 1/4H yra mažesnio redukcijos procesas, valcavimo staklės našumas yra didesnis, o gamybos kaina vienai tonai yra maždaug 5–8 % mažesnė nei FH.
• 1/2 val.pagrindinėse rinkose turi panašų sandėlyje esantį kiekį kaip 1/4H. Kainos priedas yra minimalus – paprastai 2–3 % daugiau nei 1/4H dėl griežtesnių procesų kontrolės reikalavimų.
• Visiškai kietas (FH)reikalauja kruopštaus valcavimo grafiko, nes dėl didelio šaltojo redukcijos (50 % ir daugiau) valcavimo metu susidaro daug šilumos ir reikia dažnesnių atkaitinimo eigų tarpiniam minkštinimui. Gamybos laikas paprastai yra 10–15 darbo dienų, nebent prekės yra sandėlyje. Kainos priedas yra 10–15 % daugiau nei 1/4 val., siekiant lygiavertės paviršiaus apdailos.

Pirmą kartą pirkėjams, vertinantiems tikslaus štampavimo medžiagas, rekomenduoju pradėti nuo 1/2H kaip bazinio lygio ir pereiti prie 1/4H tik tuo atveju, jei formavimo operacijai reikalingas papildomas tąsumas, arba prie FH tik tuo atveju, jei detalė yra plokščia ruošinio formos detalė, kuriai reikalingas maksimalus kietumas. Tai sumažina tiekimo riziką ir išlaiko medžiagų sąnaudas efektyviame grūdinimo diapazono vidurio taške.

Praktinis specifikacijos pavyzdys: kaip parašyti temperamentinę sąlygą savo RFQ

Norėdami užtikrinti, kad jūsų tiekėjas pristatytų būtent tokią temperatūrą, kokios reikalaujate, į pirkimo dokumentą įtraukite šią specifikaciją:

Medžiagos specifikacija:304 nerūdijančio plieno juosta, šaltai valcuota
Standartinis:ASTM A240 / A240M
Temperamentas:1/2H (pusiau kietas), pagal ASTM A240 2 lentelę
Kietumo diapazonas:96–104 HRB arba lygiavertis 210–260 HV
Tempimo stipris:620–780 MPa (patikrinta pagal ASTM A370)
Storis:0,80 mm ± 0,03 mm
Plotis:200 mm ± 0,5 mm (plyšio kraštas)
Briaunos būklė:Plyšys, be šerpetų, maks. šerpetų storis 0,03 mm
Paviršiaus apdaila:2B (frezuota apdaila, abi pusės)
Sertifikavimas:MTR pagal EN 10204 3.1 tipą, įskaitant kietumo ir tempimo vertes
Testavimas:Kiekvienos ritės kietumo patikrinimas – 3 rodmenys kiekvienai ritei, vidurkio ir diapazono ataskaita

Rekomenduoju šią specifikaciją pridėti prie kiekvieno RFQ, net ir pakartotinių užsakymų atveju. Trijų papildomų eilučių įtraukimas į pirkimo užsakymą nekainuoja. Neteisingo grūdinimo gavimo – linijos išjungimo, matricos reguliavimo, medžiagos grąžinimo – kaina paprastai viršija pačios medžiagos vertę.

Sprendimų matrica: tinkamo temperatūros pasirinkimas jūsų paraiškai

Išvada

Pasirinkimas tarp 1/4H, 1/2H ir „Full Hard“ šaltai valcuoto nerūdijančio plieno juostos tiksliam štampavimui yra daugiamatis inžinerinis sprendimas, kurio negalima susiaurinti iki „kietesnis yra geresnis“ arba „minkštesnis yra saugesnis“. Įvertindamos pritaikymą pagal penkis aspektus – formuojamumą, spyruoklumo kontrolę, briaunų kokybę, nuovargio charakteristikas ir tiekimo kainą – pirkimų komandos gali užtikrintai nustatyti tinkamą grūdinimą.Ningbo nerūdijantis plienas, mes teikiame visišką grūdinimo atsekamumą, malūno bandymų ataskaitas ir kietumo patikrinimą prieš išsiuntimą kiekvienamšaltai valcuota nerūdijančio plieno juostaužsakymą – nuo ​​1 tonos mėginių partijų iki 100 tonų gamybos partijų. Rekomenduoju į savo RFQ aiškiai įtraukti grūdinimo specifikaciją ir paprašyti kietumo sertifikato su nuoroda ASTM A240 arba JIS G4305 – tai geriausias būdas užtikrinti, kad pristatyta medžiaga atitiktų nurodytą medžiagą.

Dažnai užduodami klausimai

Kuo skiriasi 1/4H, 1/2H ir „Full Hard“ nerūdijančio plieno juostelės?

Tai yra grūdinimo rūšys, nustatomos pagal šaltojo redukcijos procentą valcavimo metu. 1/4H (~11 % redukcija) užtikrina geriausią formuojamumą esant HRB 88–96. 1/2H (~21 % redukcija) subalansuoja stiprumą ir vidutinį formuojamumą esant HRB 96–104. Visiškai kietas (~50 % redukcija) užtikrina maksimalų kietumą esant HRC 30–38, bet negali būti formuojamas – jis naudojamas tik plokščioms ruošinėms detalėms.

Ar galima sulenkti „Full Hard“ nerūdijančio plieno juostą?

Visiškai kietos medžiagos pailgėjimas yra mažesnis nei 6 %, o tai reiškia, kad ji įtrūks esant bet kokiam lenkimo spinduliui, mažesniam nei 3–5 kartus didesnis už medžiagos storį. Tikslaus štampavimo detalėms, kurias reikia lenkti, tinkamas pasirinkimas yra 1/4H arba 1/2H. Visiškai kietas plienas turėtų būti nurodytas tik plokščio ruošinio ruošimui arba perforavimui.

Koks grūdinimo būdas geriausiai tinka štampuotiems spyruokliniams spaustukams ir kontaktiniams gnybtams?

1/2H (pusiau kietas) pasižymi geriausiu takumo stiprio, spyruoklinio atsparumo ir nuovargio atsparumo deriniu spyruoklinėms reikmėms. Mūsų nuovargio bandymai rodo, kad 1/2H nuovargio riba yra maždaug 290 MPa esant 10⁷ ciklams – tai aukščiausias iš trijų cikliškai apkrautų štampuotų detalių grūdėtumo lygių.

Kaip patikrinti gautos nerūdijančio plieno juostos temperatūrą?

Ant nuvalyto, lygaus juostelės paviršiaus naudokite nešiojamąjį Rokvelo kietumo matuoklį (HRB skalė 1/4H ir 1/2H, HRC skalė FH). Tikslesnius rodmenis galite gauti atlikdami Vikerso mikrokietumo bandymą skerspjūvyje. Paprašykite valcavimo bandymo sertifikato, kuriame būtų nurodytas grūdinimo žymėjimas – ASTM A240 reikalauja, kad tiekėjas nurodytų kietumą kiekvienam grūdinimui.

Ar grūdinimas turi įtakos 304 nerūdijančio plieno juostos atsparumui korozijai?

Ne – cheminė sudėtis (18 % Cr, 8 % Ni) nekinta priklausomai nuo grūdinimo. Tačiau paviršiaus būklė gali skirtis: kietesni grūdinimai gali turėti šiek tiek labiau pasyvuotą paviršių po valcavimo proceso, tačiau atsparumas korozijai eksploatacijos metu yra vienodas visų grūdinimų, esant tam tikrai paviršiaus apdailai (2B, Nr. 4 arba BA).

Koks yra minimalus užsakymo kiekis pagal užsakymą pagamintai temperatūrų juostelei?

1/4H ir 1/2H grūdintų profilių, kurių plotis įprastas (50–600 mm), minimalus užsakymo kiekis paprastai yra 1 tona vienam dydžiui. Visiškai kietų profilių minimalus užsakymo kiekis gali būti didesnis (3–5 tonos) dėl gamyklos planavimo reikalavimų. Dauguma platintojų sandėliuoja standartinio grūdinto profilio gaminius ir gali tiekti mažesnius kiekius, koreguodami kainą už kilogramą.

Parašė p. Chen – „Ningbo Stainless Steel Co., Ltd.“ technikos direktorius. Specializuojamės nerūdijančio plieno medžiagų parinkimo, šaltojo valcavimo ir pramoninio tiekimo sprendimų srityse. Susisiekite:Instagramas | Facebook