Què són les estampacions d'acer al carboni? Una anàlisi de materials, processos de fabricació i aplicacions

En sectors com l'automoció, l'electrònica, els equips elèctrics, l'HVAC, els equips industrials i la fabricació de maquinària, molts components metàl·lics no es produeixen individualment mitjançant mecanitzat; en canvi, s'utilitzen processos d'estampació per transformar ràpidament xapes o tires d'acer en peces amb formes i dimensions específiques. Les estampacions d'acer al carboni representen una categoria àmpliament utilitzada d'aquests productes estampats metàl·lics.

 

Les varietats d'acer al carboni-particularment baixes-en carboni i-laminades en fred-ofereixen una combinació favorable de resistència, conformabilitat i rendibilitat-. Mitjançant processos com el punxonat, l'estampació, la flexió, l'embotit profund i la conformació, es pot fabricar en components com ara suports, plaques de connexió, plaques de muntatge, clips, carcasses i peces estructurals. Les dades del sector indiquen que l'acer de baix-carboni presenta generalment una excel·lent conformabilitat, amb l'acer de baix-carboni laminat en fred que s'utilitza freqüentment per a peces d'embotit-profund i estampades-de precisió. Quan es seleccionen estampacions metàl·liques galvanitzades d'acer al carboni, els enginyers i els professionals de les adquisicions han de mirar més enllà dels costos del material i tenir en compte de manera exhaustiva factors com ara la qualitat del material, el gruix, el disseny del producte, els processos d'estampació, les toleràncies, els tractaments superficials, la vida útil de les eines i l'entorn d'ús-final.

 

 

Peces d'estampació de xapa d'acer al carbonisón peces metàl·liques fetes mitjançant el processament de làmines, tires o bobines d'acer al carboni mitjançant matrius i premses d'estampació. Durant el procés d'estampació, el material pateix una deformació plàstica o un cisallament localitzat sota l'acció de la matriu per formar les estructures bi-dimensionals o tri- necessàries.

 

Depenent del disseny del producte, els processos d'estampació d'acer al carboni solen incloure tallat, perforació, flexió, dibuix, conformació, relleu i encunyació. Per als productes amb estructures senzilles, es poden utilitzar matrius d'una sola-operació; per a peces amb múltiples forats, corbes i formes complexes, s'utilitza el processament multi-estació amb matrius continus o progressives.

 

 

L'ús generalitzat de l'acer al carboni en la fabricació de peces estampades es deu a les seves propietats materials i estructura de costos.

 

En primer lloc, l'acer de baix-carboni generalment té una bona ductilitat i conformabilitat, cosa que li permet suportar la flexió, l'estirament i la deformació durant l'estampació; per tant, és adequat per a components com ara suports, clips, plaques de muntatge i determinades peces-embuïdes.

 

En segon lloc, les matèries primeres d'acer al carboni estan àmpliament disponibles i tenen especificacions estandarditzades, la qual cosa permet un control efectiu dels costos del material per unitat per a projectes d'estampació de gran -volum.

 

A més, l'estampació de metall de precisió pot patir diversos tractaments superficials-com ara galvanització, galvanoplastia, recobriment en pols, pintura o ennegriment-per millorar la resistència a la corrosió i millorar-ne l'aspecte.

 

L'acer al carboni no és un material únic, sinó una família d'acers amb diferents continguts de carboni, resistència i conformabilitat. En la producció d'estampació real, s'ha de seleccionar el material adequat en funció de l'estructura del producte i els requisits de rendiment.

 

Els acers de baix-carboni ofereixen una bona ductilitat i conformabilitat, cosa que els converteix en eleccions habituals per a peces estampades generals i components-de embutició profunda. Alguns exemples inclouen AISI 1008, AISI 1010 i certs acers-laminats en fred com SPCC i DC01; aquests s'utilitzen sovint per a suports, clips, carcasses i altres peces que requereixen conformació.

 

Els acers de carboni mitjà-tenen una resistència més alta, tot i que la seva conformabilitat és generalment inferior a la dels acers de baix-carboni. Són una opció adequada quan una peça requereix una major resistència mecànica i el disseny permet un cert grau de deformació de l'estampació.

 

Els acers d'alt-carboni ofereixen una duresa i una resistència superiors, però tenen una plasticitat i una conformabilitat relativament limitades. En conseqüència, generalment no són adequats per a formes complexes d'embutició profunda-i són més adequats per a peces específiques que requereixen una gran resistència, elasticitat o resistència al desgast.

 

 

L'estampació d'acer al carboni no és un pas de processament únic, sinó un procés de fabricació complet que inclou la preparació del material, la fabricació de matrius, la formació d'estampació i el post{0}}processament.

 

1. Preparació de matèries primeres
En primer lloc, el grau del material, el gruix, l'amplada i l'estat de la superfície es determinen a partir dels dibuixos d'enginyeria. El material enrotllat s'utilitza normalment per a productes d'estampació continu, mentre que es poden utilitzar fulls pre-tallats o en blanc circulars per a peces més grans o embuïdes-profundes.

 

2. Disseny i fabricació de matrius
La matriu determina la geometria final de la peça estampada. Durant la fase de disseny, s'han de tenir en compte factors com ara el gruix del material, la direcció de l'estampació, el radi de flexió, la ubicació dels forats, l'espai lliure de la matriu, la relació de dibuix, l'estratègia de disposició i la utilització del material.

 

3. Blanking i Piercing
El blanqueig s'utilitza per separar el perfil exterior necessari del material de làmina o cinta. La perforació s'utilitza per crear forats de muntatge, forats de localització, forats de ventilació o altres obertures funcionals.

 

4. Doblat i conformat
Els punxons i matrius s'utilitzen per donar forma a plaques d'acer planes en angles, esglaons, relleus o altres estructures tridimensionals-.
La flexió és sovint un pas crític per als suports, les pestanyes de muntatge i els connectors estructurals.

 

5. Dibuix profund
L'embotit profund s'utilitza quan el producte requereix una estructura semblant a una tassa-, cilíndrica o una caixa-. Aquest procés utilitza un punxó per dibuixar material pla a una cavitat de matriu, creant una estructura buida sense costures; s'utilitza habitualment per a carcasses, mànigues, tasses i altres peces-de cavitats profundes.

 

6. Post-processament

Després de l'estampació, es poden dur a terme processos com ara desbarbat, neteja, tractament tèrmic i acabat de superfícies en funció de l'entorn operatiu previst. Els tractaments de superfície habituals inclouen la galvanització, la galvanització, el recobriment en pols, la pintura, el recobriment d'òxid negre, l'electroforesi i el tractament anti-rovell.

 

La protecció contra la corrosió és especialment important per als productes estàndard d'acer al carboni, ja que l'acer al carboni exposat és propens a oxidar-se en ambients humits o corrosius.

 

 

L'estampació progressiva de matrius s'utilitza àmpliament en el camp de la fabricació industrial.

 

Indústria de l'automoció
La indústria de l'automòbil és un sector important per a l'estampació d'acer metàl·lic en brut. Els productes habituals inclouen suports de muntatge, clips metàl·lics, suports de xassís, plaques de fixació, connectors, plaques de reforç i components estructurals.

 

Indústria elèctrica i electrònica
En equips elèctrics, el conformat metàl·lic serveix com a suports de muntatge, carcasses metàl·liques, components de blindatge, plaques de fixació, peces estructurals de connexió i suports d'equips.

 

Indústria HVAC
Els equips de climatització també requereixen un gran nombre de peces estampades metàl·liques, com ara suports de muntatge, plaques de fixació, plaques de connexió i components estructurals interns.

 

Maquinària industrial
En equips industrials, sistemes d'automatització i maquinària, les peces estampades d'acer inoxidable realitzen funcions com ara subjecció, connexió, suport i protecció.

 

En conseqüència, per a peces estructurals repetitives i de gran-volum, l'estampació és generalment més adequada per a la producció en massa que per al mecanitzat individual.

 

 

 

No hi ha una superioritat absoluta d'un mètode sobre l'altre; més aviat, s'adapten a diferents tipus de productes. L'estampació consisteix principalment a utilitzar matrius per deformar plàsticament o tallar xapa metàl·lica, la qual cosa la fa ideal per a una producció repetitiva de gran-volum. El mecanitzat CNC, en canvi, elimina material mitjançant el tall; pot produir estructures 3D complexes i és més adequat per a peces de baix-volum, altament complexes o aquelles que requereixen funcions de mecanitzat àmplies.

 

Si un producte té una estructura de xapa-metall, requereix una producció en gran-volum i té una geometria estable, l'estampació sol oferir un avantatge de cost. Per contra, si el producte té una estructura complexa, requereix una producció de baix-volum o implica un tall ampli en 3D, el mecanitzat CNC pot ser l'opció més adequada.

 

 

A l'hora d'aprovisionar-seestampacions d'acer al carboni, no és aconsellable centrar-se únicament en el preu unitari. És més important verificar la capacitat del proveïdor per controlar de manera coherent factors com ara el grau i la certificació del material, el gruix de la làmina, la precisió de la matriu, les capacitats d'estampació, les toleràncies dimensionals, les rebaves, la planitud, els angles de flexió, el tractament superficial i la consistència-a-de lots.

 

Per a projectes de producció massiva-a llarg termini, les consideracions addicionals inclouen la vida útil de la matriu, l'estabilitat de la producció, les capacitats d'inspecció de qualitat i la gestió del calendari de lliurament.