什么是鈑金?關于用途、材料、種類和工藝的基本知識

發布日期: 2024-05-10

所謂鈑金就是金屬薄板。加工“薄板”狀 “金屬”的技術也被稱為鈑金。鈑金被用于包括機器和配電柜的機箱,以及建筑物等許多地方。本文介紹一下我們在學習和設計鈑金時需要提前了解的一些基本知識。通過了解鈑金全貌,您可以活用它進行更詳細的學習和設計。

 

?什么是鈑金?

鈑金加工是一種在金屬薄板上施加力使其變形的加工技術。 它是一種利用金屬塑性變形的加工工藝,主要使用折彎機等機械進行加工。塑性變形是一種利用金屬的可塑性使其變形的加工方式。當對金屬材料施加力時,材料會一點一點地發生變形,初始金屬受會到變形抵抗力的作用,如果中途停止施加力,金屬就會恢復原狀,這叫做彈性變形。然后繼續施加載荷超過某個界限點(屈服點),金屬將無法恢復原狀。這種狀態稱為塑性變形。鈑金件加工正是利用了這種塑性變形原理。

 

?鈑金件用途

鈑金零部件以各種形式應用于我們的日常生活,包括工業產品、日用品、電腦和電視等電子設備的內部、建筑物、工藝品和汽車車身等。工業產品、工廠生產設備、食品生產設備等應用尤其廣泛。鈑金部件常被用作支架、蓋板、底盤、軌道等各種規格的零部件。此外,鈑金件也用于如配電盤和箱體等箱形零部件。鈑金件可通過通用設備和通用模具靈活制造,便于小批量生產各種產品,在FA設備領域中得以廣泛應用。

 

?鈑金件加工類型

工業產品領域的鈑金加工一般指的是機械鈑金,傳統工藝和汽車修理中使用的鈑金被稱為手工鈑金。建筑中使用的鈑金是機器鈑金和手工鈑金的2種技術的結合。

  • 機械鈑金

機械鈑金是利用模具通過液壓設備等施加力讓金屬板成形的。但“鈑金件加工”這一用語包含了成型前后的所有工序,也包括沖壓和焊接。機械鈑金件有時也被稱為“精密鈑金件”,因為它可以進行精密加工。

  • 工廠鈑金

工廠鈑金也是機械鈑金。因為它是在工廠用機器和設備生產出來的,因此也被稱為工廠鈑金。

  • 手工鈑金

手工鈑金件顧名思義就是人工加工,使用錘子等工具將鈑金加工成所需形狀的一種加工方法。手工鈑金包括用于加工傳統工藝品等的“錘擊鈑金”,和用于敲打和修復汽車外飾凹痕的“汽車鈑金”等。我們在街上看到的廣告牌上所說的鈑金修理,基本上是指手工鈑金中的汽車鈑金。

  • 建筑鈑金

“建筑鈑金”也是鈑金應用的一個領域,用于加工建筑物中使用的金屬部件,如屋頂、導水管、外墻、裝飾品、廚房設備和管道等。建筑鈑金一般是根據每一棟建筑量身定做的。同一件產品很少多次制作,所以一般同時使用手工鈑金、機械鈑金兩種工藝進行加工。

本文,我們總結了設計人員需要了解的鈑金基礎知識,將機械鈑金稱為 “鈑金加工”,將鈑金制成的零件稱為 “鈑金件”。

 

?鈑金件加工工藝

鈑金加工的基本原理是通過切割和彎曲金屬板來形成三維形狀。 鈑金加工工藝可分為八個主要步驟。 下文詳細介紹每道工序所涉及的工作內容。

鈑金加工基礎知識-利?弊和降成本的方法

在這里介紹三個主要的鈑金件加工工序。

?落料

也稱為毛坯工序。通過激光切割機切割,剪切機剪切和轉塔沖床沖壓。結合這些加工方法加工成需要的板材形狀。

落料,也稱為毛坯工序。通過激光切割機切割,剪切機剪切和轉塔沖床沖壓。結合這些加工方法加工成需要的板材形狀。

?折彎

將模具安裝在折彎機上,對下料后板材施加壓力使其彎曲,這就是折彎加工。另外,折彎機有時也被稱為“彎曲機”或“壓彎機”,但它們都指的是同一種機器。

將模具安裝在折彎機上,對下料后板材施加壓力使其彎曲,這就是折彎加工。另外,折彎機有時也被稱為“彎曲機”或“壓彎機”,但它們都指的是同一種機器。

?焊接

焊接工藝是通過加熱金屬使其熔化,然后冷卻的方式將金屬連接起來的工藝。鈑金件加工主要采用TIG焊接和激光焊接。TIG焊接的電極使用鎢電極,用氬作為保護氣體,因此有時也被稱為“氬弧焊”。

接工藝是通過加熱金屬使其熔化,然后冷卻的方式將金屬連接起來的工藝。

 

?鈑金件材料

用于鈑金件的材料主要包括鋼材(SPCC,SECC)、不銹鋼和鋁。板厚也根據材料種類從t0.1~22mm不等。選擇時需要考慮零件的用途和加工特性。

?鋼材

鈑金加工中的鋼材一般根據其加工性和表面處理狀態來區別使用。最常用的SPCC是一種廉價且易于加工的材料,但由于容易生銹,加工后需要進行噴涂或電鍍等表面處理。SECC 是一種電鍍鋅鋼板,有時也被稱為“bonder”。它易于噴涂和著色,因此很容易用作控制面板或其他在下道工序中進行涂漆處理的坯料。SGCC 是一種熱浸鍍鋅鋼板,具有很高的防腐蝕性能,多用于需要防銹的產品,如戶外使用的產品等。

?不銹鋼

不銹鋼是一種常用于要求耐腐蝕和清潔的產品的材料。SUS304是一種典型的鈑金材料,這種材料流通性好易于采購,耐腐蝕性好,易于切割、彎曲和焊接。 在 SUS 304 中,一般建議使用 2B 材料,有光澤表面需求時建議 “拋光材料”(單面拋光 #400)。此外,SUS430多用于用水較多的區域,例如廚房設備和建筑鈑金等。

?鋁

鋁具有比重輕,易于傳熱等特點,因此適用于輕質或需要良好散熱性的產品。A5052 是最常用的鈑金件鋁合金,但它的鈑金加工難度也高于其他材料。例如鋁不易吸收激光,因此采用激光切割時需要比不銹鋼或鋼材更高的激光功率。具體來說,3kw光纖激光器可加工厚度達 22 毫米的鋼材,但要加工相同厚度的鋁材,則需要 6kw光纖激光器。

板材越厚,彎曲時就越容易開裂,由于熱傳導率高,焊接也需要熟練的技術人員。因為材料價格和加工單價往往較高,所以最好將其用于真正需要的用途。

 

?鈑金件表面處理

對于鈑金件的表面處理可以根據用途選擇合理的處理方式,例如電鍍可以增加鈑金件的抗腐蝕性能,噴涂可以附著顏色,激光打標可以添加信息等。

?噴涂

噴涂是一種表面處理方法,在零部件表面涂上涂料并使其干燥,從而增加部件表面的顏色、耐久性、耐腐蝕性及其他功能。所謂鈑金噴涂,是指對鈑金進行的噴涂處理。根據產品的用途和所需的功能,涂料和噴涂方法各不相同。如果您想通過噴涂來增加功能性,建議咨詢專業的鈑金噴涂供應商。在為控制面板或機器蓋板等鈑金件增加色彩、耐候性和耐腐蝕性時,粉末噴涂(粉末涂料均勻噴涂)通常是首選方法。添加噴涂說明時,請參照日本噴涂制造商協會出版的顏色樣本,使用 “Munsell 值 “進行說明。

?電鍍

鈑金件的電鍍處理是為了增加零件耐腐蝕性、耐磨性和裝飾性等。電鍍處理的類型因材料而異。首先,化學鍍鎳是SPCC電鍍工藝中的典型代表,通常用于精密儀器,因為它具有優異的耐腐蝕性和耐磨性,并且膜厚趨于恒定。俗稱“染黑”的四氧化三鐵鍍層,因為鍍層薄,尺寸變化小,所以適用于精密設備部件,但在使用時必須注意,油分用完后很快會生銹。

三價鉻酸鹽是一種環保型電鍍方法,有白色和黑色兩種,白色鉻酸鹽表面呈藍白色,黑色鉻酸鹽表面呈黑色。 需要注意的是,不銹鋼在材料選定時已經考慮耐腐蝕性,因此很少在后續工序中對不銹鋼金屬板部件進行電鍍。此外,不銹鋼也是一種難以電鍍的材料,因此,如果你確實想提高耐腐蝕性或有其他目的,建議咨詢專業的表面處理公司。

?陽極氧化

陽極氧化也是表面處理方法的一種,它是人為地在鋁表面形成一層氧化膜,只有當材料是鋁時,陽極氧化才能提高耐腐蝕性和耐磨性。 陽極氧化最常見的是白色和黑色,但專業公司也可以添加藍色、綠色、紅色或其他顏色的處理。

?激光打標

激光打標是用微弱的激光束照射表面進行裝飾,或添加零件編號或條形碼等信息。 在激光加工類型中,它被歸類為 “表面改性”,直接在材料表面寫入信息,因此除非通過拋光或其他方法刻意擦除,否則信息不會消失。 近年來,對零部件的可追溯性和生產批次等識別信息的要求越來越常見。

 

?鈑金件的設計技巧

在設計鈑金件時,必須考慮可加工性,包括機加工性能。 設計時需要考慮的因素有很多,但在這里我們主要談三個方面。

?展開后無法形成單張板材的零件無法處理

鈑金零件是通過切割和彎曲單張板材加加工而成的,因此原本不是單張板材的圖紙無法加工制成零件。這就是為什么鈑金加工廠要進行一種稱為 “展開 “的工藝,在這個工藝中,圖紙上的彎曲和焊接等加工被解除,板材圖紙恢復到加工工藝前的初始單張板材狀態。使用 3D CAD 進行設計時很難注意到這一點,因此建議在最終確定方案之前先在腦海中構思一次。

鈑金零件是通過切割和彎曲單張板材加加工而成的,因此原本不是單張板材的圖紙無法加工制成零件。

?考慮加工極限

鈑金件是通過彎曲單張板材形成的,因此根據彎曲部位的尺寸和產品與端面的距離,能夠進行加工的范圍可能會受到限制。例如,靠近彎曲部位的孔加工、孔距端面的最小距離、最小彎曲距離和最大彎曲角度等都受到設備的限制。因此可能會出現即使在 CAD 中可以實現,但實際上卻無法進行加工的情況。設計時要事先確認鈑金加工廠的加工極限,以避免訂貨后因無法加工而造成的返工。

鈑金件是通過彎曲單張板材形成的,因此根據彎曲部位的尺寸和產品與端面的距離,能夠進行加工的范圍可能會受到限制。

?注意產品在彎曲過程中可能會與模具發生干涉

在 U 形折彎或C形折彎等長邊大于短邊的情況下,工件在依次彎曲時可能會與模具發生干涉。 這種干涉可能會導致無法加工,因此在設計階段一定要注意。

Misumi meviy可以實現即時報價,提供鈑金件加工服務,并在折彎過程中提供干涉分析。如果分析結果發現與模具等有干涉,報價屏幕上則會出現提示信息,雙擊干涉部位即可進行檢查。 如果能活用這些功能,可實現高效率的鈑金設計。

注意產品在彎曲過程中可能會與模具發生干涉

 

?總結

鈑金加工是一種在金屬薄板上施加力使其變形的加工技術。常用于工業產品、工廠生產設備、食品制造設備等。鈑金件加工包括機械鈑金件(工廠鈑金件、精密鈑金件)、手工鈑金件、建筑鈑金件等。鈑金件的工序一般按照落料、折彎和焊接的順序進行。金屬薄板一般使用鋼材、不銹鋼和鋁材等材料,通常需要進行如噴涂、電鍍和陽極氧化等表面處理。

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