Обработка листового металла 101: основы производства металлических листов

Прежде чем выбрать работу с новым производственным процессом, важно понять основы технологии. То есть, нужно ознакомиться с тем, что это такое, как это работает и его различные преимущества. В этой статье мы рассмотрим основы обработки листового металла. Мы стремимся пролить свет на эту технику производства металла с многочисленными применениями во многих отраслях.

Что такое обработка листового металла?

Обработка листового металла относится к превращению плоских металлических листов в металлические продукты и конструкции. Обычно методы обработки листового металла включают преобразование разных типов листового металла в детали и компоненты. Поэтому полезно думать об этом процессе формовки металла не как об одном производственном процессе, а как о наборе техник формовки.

Эти техники часто работают в тандеме друг с другом для производства требуемой детали. Базовые техники обработки листового металла включают резку, гибку, штамповку, выемку, сварку и отделку. Мы подробно рассмотрим эти техники вскоре.

Производство листового металла подходит для ряда металлических материалов. В RapidDirect, например, мы производим компоненты из листового металла из алюминия, стали, нержавейки, меди и латуни. Производственный процесс настолько распространен, что вы вряд ли проведете день без встречи с продуктом из листового металла. Будь то бытовый прибор или мелкие детали вроде кронштейнов или корпусов, вы найдете эти продукты везде.

Руководство по процессу проектирования листового металла

Многие люди склонны не понимать основные шаги, вовлеченные в производственный процесс листового металла. Отсутствие фундаментальных знаний может сделать трудно иметь реалистичные требования и ожидания для проекта. Методы обработки листового металла часто включают многошаговый процесс, требующий нескольких квалифицированных экспертов и инструментов для успешного завершения работы.

От начала до конца процесс проектирования металлообработки включает:

Идея

Каждый процесс быстрого прототипирования начинается с идеи, и проектирование листового металла — не исключение. Оно начинается с базовых концепций того, что вы хотите как дизайнер. Вы можете записать эти идеи примерно, чтобы предоставить реалистичные требования для вашего проекта. Это также может включать проектирование 3D-модели желаемого компонента из листового металла. Модель часто включает требования к толщине стенки, радиусам гибов, ориентации отверстий, запасу на гиб и многое другое.

Создание инженерных чертежей

После завершения 3D-модели возникает необходимость создать чертежи для производства. Прежде чем начнется какая-либо работа, инженеры должны разработать черновики. Эти черновики определят спецификации листового металла, необходимого для создания исходных чертежей.

Чертежи — это то, что будет отправлено в машиностроительный цех. Чертежи часто включают всю производственную информацию, такую как выбор материала, поверхностная отделка и многое другое.

Анализ технологичности производства (DFM)

Наряду с другими связанными расчетами, чертежи будут перепроверены, чтобы убедиться, что они следуют требованиям и спецификациям. Следование стратегии DFM помогает сосредоточиться на упрощении дизайнов и возможном сокращении количества деталей. Такой анализ предлагает стандартизацию деталей для различных применений.

Кроме того, инженеры получат представление о разработке дизайнов, которые можно легко производить. После завершения анализа технологичности будет окончательный цеховой чертеж с глубокими расчетами уровней напряжения/деформации и пределов нагрузки. Информация, доступная там, определит процесс обработки листового металла.

Разработка прототипа

Как только есть модель дизайна листового металла, инженеры проводят несколько процессов для поддержания геометрии компонента. Эти методы включают резку, гибку, штамповку, выемку и сварку. Поверхностные отделки также помогают улучшить эстетику созданного прототипа. Важно выполнять эти шаги последовательно. Поспешность в процессе или пропуск шага может поставить под угрозу качество и целостность конечного продукта.

Тестирование прототипа

После разработки прототипа клиенты оценивают прототип, чтобы убедиться, что он соответствует их требованиям. Тестирование также может включать использование таких компонентов в реальных условиях. Оценка также может проводиться с пользователями, дающими обратную связь по продуктам.

Полноценное производство

Прототип, прошедший тестирование и соответствующий требуемой спецификации, перейдет в полноценное производство деталей.

Методы обработки листового металла

Чтобы понять формирование разных деталей с помощью обработки листового металла, необходимо знать разные типы используемых техник. Эти методы обработки листового металла помогают превратить плоские листы металла в трехмерные функциональные компоненты. Ниже приведены наиболее распространенные методы обработки листового металла.

Резка

Резка — обычно первый шаг в производстве листового металла. Как ясно указывает название, она состоит в резке металлического листа. Другими словами, производители начинают с прямоугольного металлического листа и, на основе дизайна детали клиента, материал режется до нужного размера. Существует различные методы резки листового металла.

Например, резка металлических листов возможна с помощью сдвига, который использует сдвигающие силы для резки через металл. В этом типе резки задействованы три варианта — сдвиг, выемка и вырезание. С другой стороны, технологи также проводят резку без сдвига. Это идеальный процесс для промышленных проектов, требующих точной резки и более быстрых сроков выполнения.

В RapidDirect мы используем лазерную резку листового металла, которая является процессом без сдвига. Мы считаем этот процесс более подходящим для промышленных применений. Лазерная резка обеспечивает высокую степень точности (+/- 0,1 мм) и эффективна по времени. Мы также предлагаем плазменную резку и водоструйную резку, которые также обеспечивают высокую точность резки.

Штамповка (Stamping)

Штамповка — метод холодной формовки, превращающий плоские металлические заготовки в различные формы. Процесс использует инструмент и матрицу, которые при ударе меняют форму металла с помощью сдвигающего давления.

Штамповка — более широкий термин в производстве листового металла. Она включает выемку, гибку, а также тиснение. Она также включает фланжирование, подразумевающее скольжение листа металла таким образом, чтобы образовать фланцы.

Гибка

Гибка — еще один критический шаг в обработке листового металла. Как подразумевает название, она состоит в гибке металлических листов. Металлообработчики проводят гибку листового металла с помощью прессов для гибки, катящихся станков и другого оборудования. Наборы оборудования создают стандартные формы, такие как U-образные или V-образные гибы.

Несмотря на то, как проста может показаться гибка неопытному глазу, это довольно сложный процесс, требующий высококвалифицированного производителя. Это связано в основном с появлением «возврата пружины» (spring back), термина для случая, когда металл неизбежно пытается восстановить свою исходную плоскую структуру после гибки. Чтобы преодолеть эту проблему обработки листового металла, операторы должны перегибать деталь так, чтобы ее угол возврата пружины был желаемым углом.

Выемка (Punching)

Выемка — техника, используемая для создания отверстий в металлическом листе. Метод опирается на пуансон и матрицу (часто изготовленные из твердого металла). Материалы используют сдвиговую силу для перфорации отверстий в металлическом листе. Матрица затем собирает отходы, созданные отверстием. Выемка также помогает сделать вдавливание в металлическом листе. В RapidDirect наша ЧПУ-выемка может создавать отверстия до 50 мм в диаметре.

Сварка

Сварка — одна из финальных стадий в обработке листового металла. Это фундаментальный процесс листового металла для соединения металлических деталей в единую деталь. Доступен широкий спектр сварочных техник, включая ручную дуговую сварку, MIG и TIG.

Хотя они различаются в подходе, у всех трех функция соединять металл вместе путем плавления края детали и добавления наполнителя. Это создает металлургическую связь между деталями, надежно сваривая их вместе. Сварка, конечно, необходима только если продукт состоит из двух или более отдельных компонентов.

Если вам нужны компоненты из листового металла, свяжитесь с RapidDirect сейчас.

Выбор материала для обработки листового металла

Существует широкий спектр материалов, используемых в инженерии листового металла. Важно сделать лучший выбор для вашего продукта, чтобы обеспечить оптимальное качество.

Ваш выбор должен зависеть от желаемого конечного продукта и общих ожиданий для него. Вот некоторые материалы листового металла, используемые в обработке:

• Нержавеющая сталь – Существует несколько типов нержавеющей стали для выбора. Они могут быть аустенитной нержавейкой. Это немагнитные металлы с высоким уровнем никеля и хрома. Они широко используются благодаря своей коррозионной стойкости и формовочности. Ферритная нержавейка, с другой стороны, магнитна. Они хороши для неструктурных или декоративных применений. Мартенситная нержавейка также дает прочные и коррозионно-стойкие продукты.
• Горячекатаная сталь – Тип стали, производимый, когда серия процессов катки (при более 1700°F) создает сталь. Такие стали легко формировать в крупные детали благодаря своей гибкости.
• Холоднокатаная сталь – Это, по сути, горячекатаная сталь с дальнейшей обработкой. Они гладче и имеют лучшие допуски.
• Предварительно покрытая сталь – Также называются оцинкованными материалами листового металла. Они имеют защитное покрытие для предотвращения ржавления. Они также поддерживают легкие методы обработки листового металла благодаря повышенной ковкости.
• Алюминий – Еще один популярный выбор для производственных секторов. Он имеет отличное соотношение прочности к весу. Также имеет много характеристик, помогающих ему соответствовать многим требованиям применения.
• Медь/Латунь – Работа с латунью легка благодаря ее низкому содержанию цинка. Медные металлы также имеют защитные оксидные слои для предотвращения коррозии. Оба материала желательны в архитектурных продуктах для эстетически приятного вида.

Выбор поверхностной отделки для обработки листового металла

Поверхностная отделка — еще один важный аспект индивидуальной обработки листового металла. Металлические поверхностные отделки имеют как эстетические, так и функциональные преимущества.

Некоторые из поверхностных отделок, которые можно применить на листовом металле:

• Пескоструйная обработка – Этот метод включает выстрел песком или другими абразивами против листового металла на высокой скорости. Таким образом, он дает листовому металлу матовую текстуру для подготовки к покрытию.
• Полировка круговой щеткой – В этом методе тканевое колесо используется для полировки металлической поверхности, делая ее блестящей.
• Порошковое покрытие – Это включает прямое распыление порошковой краски на металлическую деталь. За этим следует запекание детали в печи для образования износостойкого слоя.
• Анодирование – Анодирование помогает дать компоненту отличные свойства стойкости к ржавлению. Оно также улучшает твердость и долговечность поверхности.
• Химические пленки – Это покрытия, обеспечивающие хорошую проводимость и коррозионную стойкость. Этот процесс покрытия лучше служит основой для краски и дает золотистое покрытие.

Конструктивные соображения для обработки листового металла

Вот некоторые важные конструктивные особенности, которые стоит учитывать при моделировании детали из листового металла:

• Толщина стенки: Однородная толщина очень важна для любой геометрии. Геометрии с более чем одной толщиной стенки потребуют листового металла разной толщины. Следовательно, выравнивание и ориентация деталей могут быть неточными или занять время.
• Радиусы гибов: Важно держать внутренний радиус гиба листового металла не менее его толщины. Это поможет избежать искажений и трещин в конечных деталях. Поддержка радиусов гибов последовательно по всей детали обеспечивает экономичность и хорошую ориентацию.
• Запас на гиб и вычет на гиб: Запас на гиб — это материал, который нужно добавить к фактическим длинам деталей, чтобы помочь разработать плоский раскрой. Вычет на гиб — материал, который нужно убрать из длины фланцев, чтобы помочь получить плоский раскрой.
• K-фактор: K-фактор в процессе листового металла — это отношение нейтральной оси к толщине материала. Это значение меняется в зависимости от различных физических свойств и толщины используемых материалов.
• Ориентация отверстий и щели: Эти факторы также очень важны. Диаметр отверстий и щели должен быть не менее толщины листового металла. Также отверстия должны быть разумно распределены. Они никогда не должны быть слишком близко к краю материала.

Другие дополнительные особенности для рассмотрения включают загибы, вырезы, язычки, закругления, фаски, зенковки.

Некоторые советы DFM для обработки листового металла

Важно отметить некоторые эффективные советы по проектированию обработки листового металла для лучшего и быстрого создания компонентов.

Жизненно важно указывать размеры отверстий, выравнивание и расположение в дизайне листового металла. Диаметры отверстий меньше толщины листового металла могут привести к длительному выгоранию, высокой нагрузке на пуансон и излишним заусенцам. Следовательно, диаметры отверстий должны быть больше толщины листового металла.

Также расстояние между отверстиями должно быть не менее удвоенной толщины листового металла. В случаях, когда должно быть отверстие рядом с краем, расстояние между отверстием и краем должно быть не менее толщины листа.

Воротники и рельефы гиба рядом с зонами прокола помогают укрепить детали из листового металла. Зернистые структуры также важны для избежания трещин в деталях с язычками или ушками. Ушки не должны быть параллельны направлению зерна. Это может привести к образованию трещин. Скорее, они должны быть перпендикулярны или немного менее 45 градусов по отношению к направлению зерна.

Вы также должны держать зазоры пуансон-матрицу большими, чтобы избежать преждевременного износа пуансона. Также вы склоняетесь к увеличению жесткости, накладывая бугры на гибы и фаски на углах. Таким образом, вы можете уменьшить эффект возврата пружины. Деталь из листового металла может легко поддерживать свою плоскость и прочность за счет зенковки вокруг разрасширенных отверстий.

Обработка листового металла RapidDirect

Обработка листового металла — это наука и искусство. Ее обширный спектр нюансов и техник делает важным, чтобы каждый проект обрабатывал квалифицированный металлообработчик. Поскольку вы знаете основы проектирования листового металла, позвольте профессиональному сервису заботиться об остальном!

С RapidDirect вы можете получить преимущества методов обработки листового металла, а также наш автоматизированный и высоко оптимизированный производственный сервис. С нашим сервисом вы можете ожидать котировку по обработке листового металла в течение 12 часов и сроки выполнения от трех дней.

Наше предложение быстрого прототипирования также включает надежную и надежную производственную способность (под руководством нашей экспертной команды с 20+ летним опытом) и техническое и качественное обеспечение, включая сертификацию материалов SGS и RoHS, отчеты о качестве в процессе и Первую Статью Инспекции (FAI).