Обработка листового металла относится к серии технологических процессов, применяемых к металлическим листам (обычно толщиной менее 6 мм) для их преобразования в детали с определенными формами и функциями. Благодаря своим отличным механическим свойствам, легкости обработки и экономичности, листовой металл широко используется в различных областях, таких как машиностроение, автомобилестроение, бытовая техника и электронные устройства. Основные методы обработки листового металла включают резку, гибку, растяжение, формовку, сварку и обработку поверхности. В этой статье будут подробно рассмотрены эти методы обработки листового металла.
Процесс резки
Резка относится к процессу резки и разделения сырья в соответствии с требованиями обработки, являясь первым шагом в обработке листового металла. В зависимости от метода резки, она может быть разделена на конвенциональную резку, ЧПУ пробивку, резку и лазерную резку.
Конвенциональная резка
Конвенциональная резка использует пробивной пресс и штампы для резки листового металла. Этот метод характеризуется высокой скоростью обработки и высокой эффективностью, что делает его подходящим для массового производства. Однако из-за высокой стоимости производства штампов конвенциональная резка не подходит для мелкосерийного или многовариантного производства.
ЧПУ пробивка
ЧПУ пробивка использует ЧПУ револьверный пробивной пресс для обработки листового металла. В отличие от конвенциональной резки, ЧПУ пробивка не требует сложных штампов; необходимо только управлять траекторией движения инструмента через программирование для достижения различных форм резки. ЧПУ пробивка подходит для мелкосерийного и среднесерийного производства и многовариантного производства.
Диапазон обработки для ЧПУ пробивки
• Холоднокатаная сталь, горячекатаная сталь: Толщина ≤ 3,0 мм
• Алюминиевый лист: Толщина ≤ 4,0 мм
• Лист из нержавеющей стали: Толщина ≤ 2,0 мм
• Максимальный размер листа: 1250 мм x 4000 мм
Преимущества ЧПУ пробивки включают высокую гибкость и высокую точность обработки, особенно для сложных форм деталей. Однако из-за ограниченного срока службы инструмента обработка толстых листов может быть ограничена.
Лазерная резка
Лазерная резка использует высокомощный лазерный луч для резки материалов. По сравнению с механической резкой, лазерная резка обеспечивает высокую точность, быструю скорость и гладкие разрезы. В зависимости от типа лазера, машины для лазерной резки можно разделить на твердотельные лазерные резаки YAG, лазерные резаки CO2 и волоконные лазерные резаки.
Твердотельный лазерный резак YAG
Твердотельные лазерные резаки YAG ценятся за их низкую стоимость и хорошую стабильность, но их энергоэффективность относительно низка. Лазеры YAG обычно имеют выходную мощность менее 600 Вт и в основном используются для сверления, точечной сварки и резки материалов толщиной менее 8 мм. Их основным преимуществом является возможность резки цветных металлов, таких как алюминий и медь, которые трудно обрабатывать другими лазерными резаками, но они имеют более низкую скорость резки и не могут резать неметаллические материалы.
Лазерный резак CO2
Лазерные резаки CO2 обычно имеют выходную мощность от 2000 Вт до 4000 Вт, что позволяет им стабильно резать углеродистую сталь толщиной до 20 мм, нержавеющую сталь до 10 мм и алюминиевый сплав до 8 мм. Кроме того, они могут резать неметаллические материалы, такие как дерево, акрил, ПП и стекло. Основным недостатком лазерных резаков CO2 является их высокая стоимость эксплуатации, большое потребление газа во время резки и трудности при резке высокоотражающих материалов, таких как алюминий и медь.
Волоконный лазерный резак
Волоконные лазерные резаки передают лазерный свет через оптические волокна, с мощностью обычно от 1000 Вт до 6000 Вт. Их основные преимущества включают низкое энергопотребление, легкость в обслуживании и высокие скорости резки. Однако стоимость обслуживания аксессуаров и расходных материалов относительно высока, и есть некоторые трудности при резке высокоотражающих материалов, таких как алюминий и медь.
Максимальный размер листа для лазерной резки обычно составляет 1500 мм x 4000 мм, с минимальным диаметром обрабатываемого отверстия ≥1T.
Гибка листового металла
Гибка является критическим процессом в обработке листового металла, включающим использование гибочного станка для изменения угла металлического листа, придавая ему желаемую геометрическую форму. Общие формы гибки включают L-образные, Z-образные, U-образные, тупые углы, острые углы, мертвые кромки и выемки.
Ключом к процессу гибки является точное управление углом и формой гибки, избегая трещин или повреждений. Современное гибочное оборудование часто использует технологию ЧПУ, что позволяет автоматизированно выполнять сложные операции гибки по программированию. Для более толстых или высокопрочных материалов может потребоваться несколько операций гибки или специальные конструкции штампов.
Процесс растяжения
Растяжение включает в себя приложение натяжения к листовому металлу для его удлинения до желаемой формы без разрыва. Этот процесс часто используется для производства глубоко вытянутых деталей из листового металла, таких как кузовные компоненты автомобилей и корпуса бытовой техники.
Ключом к процессу растяжения является контроль скорости растяжения и конструкции штампа, чтобы предотвратить разрыв материала или чрезмерную деформацию. Для улучшения качества процесса растяжения на поверхность материала часто наносятся смазочные материалы для уменьшения трения и напряжения во время растяжения.
Процесс формовки
Формовка относится к процессу придания листовому металлу определенной формы путем прессования, прокатки или других методов. Общие процессы формовки включают штамповку, прокатку и гидроформовку. Процессы формовки обычно используются для производства деталей сложной формы, таких как автомобильные колеса и металлические трубы.
Процесс формовки характеризуется способностью быстро массово производить детали сложной формы, но требует высокой точности в проектировании и изготовлении штампов. Кроме того, при формовке может возникать упругий возврат, что требует компенсации при проектировании.
Процесс сварки
Сварка — это метод соединения металлических заготовок путем применения тепла или давления. Общие методы сварки в обработке листового металла включают сварку плавлением, твердотельную сварку и пайку.
Сварка плавлением
Сварка плавлением включает нагрев сварочного материала до расплавленного состояния, при котором он сливается с основным материалом. Общие методы сварки плавлением включают дуговую сварку, сварку в защитном газе и лазерную сварку.
Твердотельная сварка
Твердотельная сварка соединяет заготовки путем сжатия или трения их поверхностей без плавления сварочного материала. Общие методы твердотельной сварки включают сварку трением, взрывную сварку и диффузионную сварку.
Пайка
Пайка использует присадочный материал с более низкой температурой плавления, чем у основных материалов, для их соединения. Присадочный материал плавится в процессе пайки, в то время как основные материалы остаются твердыми, и присадочный материал заполняет шов капиллярным действием, связывая заготовки вместе. Пайка подходит для соединения разнородных материалов или тонких деталей.
Обработка поверхности
Обработка поверхности относится к обработке поверхностей листового металла для улучшения коррозионной стойкости, эстетики и износостойкости. Общие методы обработки поверхности включают напыление, порошковое покрытие, гальванизацию и анодирование.
Напыление
Напыление включает использование оборудования для равномерного нанесения покрытия на металлическую поверхность, образуя защитную пленку путем запекания или естественной сушки. Напыление может улучшить внешний вид изделия и увеличить его коррозионную стойкость.
Порошковое покрытие
Порошковое покрытие включает электростатическое нанесение смолистого материала на металлическую поверхность, который затем плавится при высоких температурах, образуя защитный слой. Порошковое покрытие обладает отличными декоративными свойствами и коррозионной стойкостью, и часто используется для корпусов бытовой техники и автомобильных деталей.
Гальванизация
Гальванизация использует электролиз для осаждения слоя металла или сплава на поверхности изделия, улучшая его коррозионную стойкость и твердость. Общие процессы гальванизации включают цинкование, никелирование и хромирование.
Анодирование
Анодирование — это процесс обработки поверхности алюминия, создающий плотный оксидный слой на поверхности алюминия через электрохимические реакции. Анодирование не только увеличивает твердость поверхности и коррозионную стойкость алюминия, но и позволяет улучшить эстетику путем окрашивания.
Сборка
Сборка включает объединение обработанных деталей из листового металла в готовое изделие с использованием винтов, заклепок, сварки или других методов. Качество процесса сборки напрямую влияет на характеристики и внешний вид конечного продукта, поэтому в процессе сборки требуется строгий контроль качества и инспекция.
Контроль качества и инспекция
Контроль качества и инспекция проходят через весь процесс обработки листового металла. Чтобы гарантировать, что каждый этап обработки соответствует требованиям проектирования, обычно используется ряд инспекционного оборудования и методов, таких как координатно-измерительные машины (CMM), лазерные сканеры и ультразвуковые дефектоскопы.
Отраслевые применения и тенденции развития
Применение обработки листового металла охватывает множество отраслей, каждая из которых имеет свои уникальные требования и задачи. По мере развития технологий область обработки листового металла претерпевает значительные изменения, особенно в области автоматизации, точности и материаловедения.
Ключевые отраслевые применения
Автомобильная промышленность: Детали из листового металла широко используются в производстве кузовов автомобилей, компонентов шасси и внутренних конструкций.
Аэрокосмическая промышленность: Аэрокосмическая промышленность полагается на высокоточные детали из листового металла для каркасов самолетов, панелей и компонентов двигателей.
Электроника: Листовой металл используется для изготовления корпусов, кронштейнов и радиаторов для электронных устройств.
Новые тенденции
Будущее обработки листового металла формируется несколькими ключевыми тенденциями:
Автоматизация: Увеличение использования робототехники и автоматизированных систем повышает скорость и согласованность производства.
Цифровизация: Интеграция цифровых инструментов, таких как программное обеспечение CAD/CAM и устройства IoT, улучшает эффективность проектирования, производства и контроля качества.
Устойчивость: Спрос на устойчивые производственные практики стимулирует разработку процессов, минимизирующих отходы и потребление энергии.
Заключение
Обработка листового металла — это высокотехнологичный и широко применяемый производственный процесс. Освоив принципы и применения различных методов обработки листового металла, можно лучше удовлетворять производственные потребности различных продуктов. В будущем, по мере развития технологий, обработка листового металла будет играть все более важную роль в различных областях.
