El rendimiento de la chapa implica principalmente las características del material, los procesos de fabricación y la optimización del diseño. En primer lugar, la elección del material de la chapa tiene un impacto significativo en su rendimiento.
Por ejemplo, el acero inoxidable ferrítico y el acero inoxidable austenítico, debido a su contenido variable en cromo, tienen diferente resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas. Las láminas de aleación de aluminio, según el contenido del elemento de aleación, se dividen en varias series, siendo la serie 2000 la que se utiliza habitualmente por su excelente rendimiento integral.
Además, materiales como SGCC y SECC también difieren en dureza, ductilidad y soldabilidad.
En términos de procesos de fabricación, los avances en la tecnología de procesamiento de chapa son cruciales para mejorar la funcionalidad y el rendimiento de seguridad de las piezas de chapa. El uso de técnicas avanzadas como el punzonado CNC y el corte por láser puede mejorar la precisión y la calidad de las piezas de chapa. Además, controlar el flujo de procesos como el conformado en frío, la soldadura y la pintura también es un factor clave para mejorar el rendimiento de la chapa.
La optimización del diseño es otro aspecto crítico para mejorar el rendimiento de la chapa. Evitar el diseño plano puede aumentar la resistencia de la chapa, ya que la chapa puramente plana tiende a deformarse bajo tensión.
Además, determinar los tamaños de orificio correctos, los radios internos y los detalles de diseño, como la altura y el radio de curvatura, son igualmente importantes para garantizar la precisión de la forma y la estabilidad estructural de las piezas de chapa metálica.
Propiedades mecánicas de la chapa.
① Resistencia a la tracción
La tensión máxima que sufre un material de chapa antes de romperse se conoce como resistencia a la tracción. La unidad de medida es N/mm 2 o MPa, y está representada por el símbolo σb. La resistencia a la tracción es uno de los indicadores de la resistencia general de un metal.
②Resistencia a la flexión
El esfuerzo máximo que sufre una sección transversal cuando se aplica una carga entre dos puntos de una muestra se llama resistencia a la flexión. La unidad de medida es N/mm 2 o MPa, y está representada por el símbolo σbb. La resistencia a la flexión es uno de los indicadores de la resistencia general de un metal.
③ Resistencia a la compresión
La tensión máxima que un material de chapa puede soportar bajo presión sin romperse se conoce como resistencia a la compresión. La unidad de medida es N/mm 2 o MPa, y está representada por el símbolo σbc.
④ Límite elástico
El límite elástico se refiere a la tensión de una muestra de metal durante el proceso de estiramiento, cuando la carga ya no aumenta pero la muestra continúa deformándose. La unidad de medida es N/mm 2 o MPa, y se representa con el símbolo σs. La resistencia al flujo es el valor de la presión en el límite elástico.
Para materiales que no tienen un límite elástico obvio, el valor de la tensión que produce una deformación permanente del 0,2% a menudo se toma como límite elástico.
⑤ Resistencia al corte
Se refiere a la carga máxima del área de la sección transversal original del área de corte antes de cortar la muestra.
La unidad es: N/mm 2 o MPa y el símbolo es στ.
⑥ Límite elástico
Se refiere a la tensión máxima de la muestra bajo la condición de que la pieza de prueba se deforme después de que la fuerza externa desaparezca y pueda recuperar la condición original.
La unidad es: N/mm 2 o MPa y el símbolo es σe.
⑦ Porcentaje de contracción de la superficie de la fractura
Es el porcentaje del área de la sección transversal original que se contrae después de una carga de tracción.
El símbolo es ψ y es uno de los índices plásticos de los materiales.
⑧ Tasa de estiramiento
Se refiere al porcentaje de alargamiento del material de muestra y la longitud original después de que el material de muestra se rompe.
El alargamiento es también uno de los indicadores plásticos de los materiales y el símbolo es δ.
⑨ Dureza
Se refiere a la capacidad del material para resistir fuertes presiones sobre su superficie.
Hay tres tipos de dureza: dureza Brinell, dureza Rockwell y dureza Vickers.
Generalmente, la dureza del acero aumenta al aumentar el contenido de carbono en el acero.
⑩ Dureza Brinell (HB)
Una forma de representar la dureza y medirla es mediante la prueba de dureza Brinell. Esta prueba implica templar una bola de acero y luego presionarla contra la superficie del material bajo una carga específica durante un período de tiempo determinado. Luego se calcula la relación entre la carga de presión aplicada y el área de la indentación, y esta relación representa la dureza Brinell.
⑪ Dureza Rockwell (HR)
Otro método para representar y medir la dureza es la prueba de dureza de Rockwell. Esta prueba implica presionar un cono de diamante o una bola de acero después de templar la superficie del material y luego determinar la dureza en función de la profundidad de la muesca.
La dureza Rockwell se divide en tres categorías: HRA, HRB y HRC, que se basan en diferentes elementos de prueba y presiones.
RH: El valor de dureza se obtiene aplicando 1470 N de presión usando una cabeza de diamante con un ángulo cónico de 120 grados a las muestras de prueba. Es adecuado para medir capas de enfriamiento superficial, capas de carburación y materiales de aleaciones duras.
HRB: El valor de dureza se obtiene aplicando 980N de presión con una bola de acero de 1,59mm de diámetro. Es adecuado para medir metales blandos como metales no ferrosos, metales recocidos y acero estándar.
CDH: El valor de dureza se obtiene aplicando 588 N de presión utilizando un cono de diamante con un ángulo de vértice de 120 grados sobre las muestras de prueba. Es adecuado para medir metales duros como acero templado y acero endurecido.
Tabla de propiedades mecánicas de los metales.
Para consultar la tabla de propiedades mecánicas del metal, incluida la resistencia al corte, la resistencia a la tracción y el límite elástico, puede consultar aquí.
¿Cuáles son las diferencias específicas entre los materiales SGCC y SECC en términos de dureza, ductilidad y soldabilidad?
Las diferencias entre los materiales SGCC y SECC en términos de dureza, ductilidad y soldabilidad se manifiestan de las siguientes maneras:
Dureza: el material SGCC es más duro que el material SECC. Esto se puede atribuir al proceso de recocido por reducción durante el galvanizado en caliente, lo que hace que el SGCC sea un poco más duro.
Ductilidad: SGCC tiene menor ductilidad. Debido a su mayor dureza, el SGCC es propenso a fracturarse o dañarse durante los proyectos de estampado o embutición profunda, por lo que se deben evitar los proyectos de embutición profunda en su aplicación.
Soldabilidad: SGCC tiene peor soldabilidad. Esto puede deberse a su capa de zinc más gruesa, que puede desprenderse fácilmente durante la soldadura, afectando la calidad de la soldadura. Por el contrario, aunque SECC también es una lámina de acero galvanizado, su formabilidad y capacidad de pintura son superiores a las del SGCC, lo que puede reflejar indirectamente su ventaja en soldabilidad.
¿Cuáles son algunas historias de éxito o fundamentos teóricos para prevenir la deformación de láminas planas bajo fuerza mediante la optimización del diseño?
Para evitar el problema de la deformación de láminas planas bajo fuerza mediante la optimización del diseño, se pueden adoptar los siguientes métodos:
Agregue nervaduras de refuerzo: al agregar nervaduras de refuerzo a la pieza de chapa, se puede mejorar la resistencia y rigidez de la pieza de chapa. Este método es simple y eficaz y es adecuado para situaciones en las que es necesario mejorar la estabilidad estructural.
Agregue dobleces, pestañas o bordes con dobladillo: estas operaciones de proceso pueden agregar capas adicionales de metal a los bordes de la pieza de chapa, mejorando así sus capacidades de tracción y compresión. Este método de diseño ayuda a dispersar las tensiones, reducir la concentración de tensiones locales y aumentar así la resistencia estructural general.
Agregue protuberancias en relieve mediante la formación de ondas: al agregar protuberancias en relieve a la superficie de la pieza de chapa, no solo puede embellecer la apariencia, sino también aumentar la capacidad de carga y la resistencia a la deformación de la pieza de chapa. Este método es adecuado para escenarios de aplicación con altos requisitos de rendimiento estructural.
Diseño estructural racional: el diseño de piezas de chapa metálica debe considerar los requisitos y características de su tecnología de procesamiento, teniendo en cuenta el tamaño del lote, el costo y la eficiencia de producción. El diseño estructural racional es un requisito previo para garantizar que las piezas de chapa tengan alta resistencia y rigidez.
Utilice el diseño durante la fase de deformación plástica: según la teoría de la plasticidad, cuando el material local de la estructura entra en la fase de deformación plástica, la tensión se redistribuirá para hacer que la distribución de la tensión sea más uniforme, mejorando así la capacidad de carga de la estructura. Por lo tanto, considerar una adecuada deformación plástica en el diseño puede hacer que la estructura sea más estable bajo fuerza, evitando deformaciones causadas por una concentración excesiva de tensiones.
En el diseño de chapa, ¿qué importancia tiene el impacto de los tamaños correctos de orificios, radios internos y alturas y radios de curvatura para mejorar el rendimiento de la chapa?
En el diseño de piezas de chapa, el tamaño correcto del orificio, el radio interno y la altura y el radio de curvatura afectan significativamente el rendimiento de la chapa. En primer lugar, la colocación del agujero debe tener en cuenta la influencia del proceso de fabricación. Por ejemplo, los orificios colocados demasiado cerca del borde pueden deformarse o incluso agrietarse debido al estiramiento del material, lo que resalta la importancia de un diseño adecuado de los orificios para evitar problemas de fabricación.
Además, el tamaño mínimo del agujero perforado está relacionado con la forma del agujero, las propiedades mecánicas del material y el espesor del material. Estos factores deben considerarse durante el diseño para garantizar que el proceso de punzonado no dañe el punzón ni comprometa la calidad del producto final.
La altura de curvatura debe ser al menos el doble del espesor de la chapa más el radio de curvatura. Este principio de diseño ayuda a garantizar una deformación plástica uniforme del material durante el proceso de doblado, mejorando así la precisión y la calidad de las piezas de chapa.
Si el diseño requiere una altura de borde recto inferior al doble del espesor de la chapa, se deben tomar medidas para aumentar la altura de flexión para evitar procesar ranuras poco profundas en la zona de deformación por flexión antes de doblar, asegurando la calidad de la formación del pliegue.
El número de operaciones de doblado en la fabricación de piezas de chapa también afecta directamente el costo del molde y la precisión del doblado. Reducir el número de operaciones de doblado puede reducir el costo del molde y mejorar la precisión del doblado, por lo que es crucial minimizar las operaciones de doblado durante el diseño.
Además, la forma externa y los orificios internos de las piezas perforadas deben evitar esquinas afiladas, ya que las esquinas afiladas pueden afectar la vida útil del molde. Este es otro factor importante a considerar al diseñar piezas de chapa.
El tamaño correcto del orificio, el radio interior y la altura y el radio de curvatura son vitales para mejorar el rendimiento de la chapa. Al diseñar razonablemente estos parámetros, se pueden evitar eficazmente los problemas de fabricación y mejorar la calidad y precisión de las piezas de chapa. Al mismo tiempo, también puede ayudar a reducir costos y mejorar la eficiencia de la producción.
