公司常用模具材料介绍2.pptx
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1、 1 鋁及鋁合金基本特性鋁及鋁合金基本特性質輕質輕:鋼鐵比重的鋼鐵比重的1/3,輕量化角色輕量化角色耐蝕性耐蝕性:自然自然(人工人工)氧化薄膜氧化薄膜,優良耐蝕性優良耐蝕性成形性成形性:軟態適於各種成形加工軟態適於各種成形加工,如燈罩如燈罩,外殼等外殼等強度強度:可強化至不同強度等級可強化至不同強度等級260Kg/mm2表面處理表面處理:陽極處理陽極處理/化成處理化成處理/電鍍電鍍/涂覆涂覆導電性導電性:純銅之純銅之60%,但成本便宜但成本便宜.導熱性導熱性:極佳極佳,散熱片散熱片,熱交換器熱交換器加工性加工性:特佳特佳,棒棒,線線,板及各種擠型材板及各種擠型材焊接性焊接性:佳佳,各種結構體及
2、船舶應用廣各種結構體及船舶應用廣.無低溫脆性無低溫脆性:適于低溫設備適于低溫設備無毒性無毒性:食品用途方面食品用途方面再生性再生性:回收重熔回收重熔,為地球上充分且有效利用之資為地球上充分且有效利用之資源源.2 鋁合金的鋁合金的分類分類變形鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金鑄造鋁合金合金系合金編號常用對應實例純鋁(99.0%)1*L2,1070(ASTM),A1100(JIS)Al-Cu2*LY9,2024,A2024Al-Mn3*LF21,3003,A3003Al-Si4*LT1,4043,A4043Al-Mg5*LF2,5052,A5052Al-Mg-Si6*LD1(2),6063(6061),A
3、6063(1)Al-Zn7*LC4,7075,A7075其它8*備用9*3.變形鋁合金牌號對照變形鋁合金牌號對照4 調質度之基本定義調質度之基本定義4.1 調質度之調質度之HX定義定義4.2 調質度之調質度之HXY定義定義(HXYZ)4.3 調質度之調質度之TX(TXY)定義定義5 常用鋁材的機械性能常用鋁材的機械性能(與厚度有關與厚度有關0.5為例為例)合金 狀態 抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率,%彎曲內邊直徑mm 1100H16135 16512014T3003O9512535202T5052H32215 26515552T6061T6295245104T 6 鋁合金之選用原則鋁合金之
4、選用原則耐蝕性耐蝕性:1*純鋁最佳純鋁最佳,5*亦良好亦良好,次為次為3*及及6*鋁鍾鋁鍾,2*及及7*較差較差.耐蝕性較佳者通常其陽極處理性及表面耐蝕性較佳者通常其陽極處理性及表面處理處理,涂裝性亦均優良涂裝性亦均優良,依使用場合選用依使用場合選用.強度強度:純鋁材質最軟純鋁材質最軟,而而2*及及7*熱處理型強度最高熱處理型強度最高,成成品設計時需考慮鋁合金組件需承受之壓力品設計時需考慮鋁合金組件需承受之壓力,以選擇適當之以選擇適當之合金合金.成形性成形性:完全退火料之成形性最佳完全退火料之成形性最佳,反之熱處理料之成形反之熱處理料之成形性最差性最差,成形性因與調質度有關成形性因與調質度有關
5、,故選擇鋁合金后故選擇鋁合金后,再考慮各再考慮各調質度之強度範圍調質度之強度範圍,強度高者較不易成形強度高者較不易成形.切削性切削性:通常強度較高之合金切削性較佳通常強度較高之合金切削性較佳,反之低強度者反之低強度者切削性較差切削性較差,部分產品經成形后須經車削加工部分產品經成形后須經車削加工,此時其切削此時其切削性應列入考慮性應列入考慮溶接性溶接性:溶接無問題溶接無問題,僅部分僅部分2*及及7*合金無法溶接合金無法溶接7 鋁合金焊接特點鋁合金焊接特點鋁極易氧化生成鋁極易氧化生成0.10.2高熔點致密薄膜高熔點致密薄膜,它保它保護著基材表面護著基材表面,焊接時如不將其清除焊接時如不將其清除,將
6、會阻礙基材將會阻礙基材熔化和熔合熔化和熔合,且氧化膜比重大且氧化膜比重大,不易浮出熔池而形成不易浮出熔池而形成焊縫夾雜焊縫夾雜.鋁比鋼導熱性好鋁比鋼導熱性好,要達到相同的焊速要達到相同的焊速,焊接能量應焊接能量應為鋼的為鋼的24倍倍;鋁的導電性好鋁的導電性好,電阻焊比鋼需更大功電阻焊比鋼需更大功率電源率電源.鋁的高溫強度低鋁的高溫強度低,塑性差塑性差,焊接時易產生熱應力焊接時易產生熱應力/變變形形/及裂紋及裂紋,氫在焊接熔池快速冷卻和凝固過程中易氫在焊接熔池快速冷卻和凝固過程中易在焊縫中聚集形成氣孔在焊縫中聚集形成氣孔.焊接過程無顏色變化焊接過程無顏色變化,難掌握加熱溫度難掌握加熱溫度.8 鋁
7、材外觀缺陷鋁材外觀缺陷ES03030 鋁板及其沖件外觀檢驗規範鋁板及其沖件外觀檢驗規範 分級面定義分級面定義:裝飾面與非裝飾面裝飾面與非裝飾面檢視方法檢視方法:缺陷分析及解釋缺陷分析及解釋:裂紋裂紋/非金屬壓入物非金屬壓入物/腐蝕斑點腐蝕斑點/硝鹽痕硝鹽痕/髒污髒污 折痕折痕/壓痕壓痕/金屬壓入物金屬壓入物/刮痕刮痕/夾痕夾痕/摩擦痕摩擦痕 乳液痕乳液痕/松樹枝狀花紋松樹枝狀花紋/氣泡氣泡/小黑點小黑點 色差色差/黑線黑線/貼膜印痕貼膜印痕/毛刺毛刺/軋輥及模具軋輥及模具 第三章第三章 鈦及其合金鈦及其合金1 鈦材特性鈦材特性 2 純鈦板分類純鈦板分類 3 純鈦板的機械性能純鈦板的機械性能 4
8、 純鈦板的成形性能純鈦板的成形性能 5 鈦成形注意事項鈦成形注意事項 6 鈦焊接鈦焊接 7 其它其它 1 鈦的基本特性鈦的基本特性鈦早先應用於航空航天造船醫療行業鈦早先應用於航空航天造船醫療行業,它有高它有高純鈦純鈦,工業純鈦及鈦合金工業純鈦及鈦合金(,+,)三大類三大類型多種牌號型多種牌號.工業純鈦工業純鈦能被應用於手機外殼主要在於能被應用於手機外殼主要在於:鈦的比強度高鈦的比強度高,可做出薄壁件可做出薄壁件;常溫下化學穩定性好常溫下化學穩定性好,在海水在海水/大氣中抗蝕性好大氣中抗蝕性好;膨脹系數小膨脹系數小,良好的導電及導熱性良好的導電及導熱性;機械性能類同一般低碳鋼機械性能類同一般低碳
9、鋼,塑性好容易沖壓成形塑性好容易沖壓成形;焊接性好等焊接性好等 2 純鈦的分類純鈦的分類一般一般JIS商用純鈦板可分為四個等級:商用純鈦板可分為四個等級:Class 1,Class 2,Class 3及及Class 4,這類鈦板極這類鈦板極容易彎曲或沖壓成形容易彎曲或沖壓成形,是鈦產品最適用的衝件是鈦產品最適用的衝件材料材料.典型純鈦板化學成分如表典型純鈦板化學成分如表1所示,主要是靠所示,主要是靠調整氧及鐵的含量來控制強度調整氧及鐵的含量來控制強度.隨著氧及鐵含隨著氧及鐵含量的增加量的增加,純鈦板強度上升,延展性下降,沖純鈦板強度上升,延展性下降,沖壓成形性變差。見下表壓成形性變差。見下表3
10、 純鈦板的機械性質純鈦板的機械性質 典型特徵如下:典型特徵如下:強度接近普通低碳鋼強度接近普通低碳鋼;楊氏係數約為低碳鋼和不銹鋼的一半,降伏強楊氏係數約為低碳鋼和不銹鋼的一半,降伏強度度/楊氏係數比值為表中所列金屬中最大楊氏係數比值為表中所列金屬中最大,該比值該比值與成形後回彈有關。與成形後回彈有關。加工硬化指數加工硬化指數(n值值)較其他金屬小。較其他金屬小。塑性異向性應變比塑性異向性應變比r值極大值極大,這是其六方晶系結構這是其六方晶系結構特性所決定特性所決定.Class 1純鈦板較軟且有極佳的成形性,常用以純鈦板較軟且有極佳的成形性,常用以做沖壓成形之用。做沖壓成形之用。同等級純鈦板按退
11、火條件及退火後調質程度,獲同等級純鈦板按退火條件及退火後調質程度,獲致不同機械性質,如致不同機械性質,如Class 2分為硬質及軟質。分為硬質及軟質。4 純鈦的成形性純鈦的成形性金屬板材有四種基本成形模式:深抽金屬板材有四種基本成形模式:深抽(Deep Drawing)、張出、張出(Stretching)、彎曲、彎曲(Bending)及及伸緣伸緣(Stretch Flange),如下圖所示。,如下圖所示。成形性與拉伸性能關系表成形性與拉伸性能關系表成形性能與材料機械性能有密切的關聯成形性能與材料機械性能有密切的關聯純鈦成形特性表純鈦成形特性表表表4中中”不利不利”主要與低的主要與低的n值有關,
12、此類問題可藉值有關,此類問題可藉由採用軟質的由採用軟質的JIS Class 1 純鈦板有效地解決。純鈦板有效地解決。5 鈦成形特點及注意事項鈦成形特點及注意事項5.1 成形模式成形模式純鈦展現極佳的深沖性,但張出及彎曲性能則略純鈦展現極佳的深沖性,但張出及彎曲性能則略差,故鈦衝件應盡可能採用深沖成形設計差,故鈦衝件應盡可能採用深沖成形設計,典型實典型實例如下圖所示之鈦的二段式成形方式例如下圖所示之鈦的二段式成形方式.當鈦以一次當鈦以一次操作成形,材料的流動受到限制,成形操作本質操作成形,材料的流動受到限制,成形操作本質上為一種很強烈的張出。當鈦以二段式操作,深上為一種很強烈的張出。當鈦以二段式
13、操作,深沖被應用到極大的程度,因而有較好的結果沖被應用到極大的程度,因而有較好的結果5.2 大回彈大回彈如鈦板沖壓彎曲如鈦板沖壓彎曲90o,設定模角,設定模角87-88 o以獲得以獲得高準度的所需彎高準度的所需彎曲角度曲角度;回彈量隨沖模間回彈量隨沖模間隙增加而增加隙增加而增加;盡可能使用低硬盡可能使用低硬度小回彈的度小回彈的JIS Class 1鈦板鈦板5.3 局部變形局部變形如如圖圖所所示示,在在縱縱坐坐標標Ro/R(Ro為為彎彎曲曲半半徑徑,R為為彎彎曲曲後後半半徑徑)比比值值大大於於1的的區區域域,局局部部變變形形較較目目標標半半徑徑為為大大。各各種種金金屬屬中中鋁鋁O材材表表現現出出
14、非非常常均均勻勻的的曲曲率率分分佈佈,不不銹銹鋼鋼表表現現相相對對均均勻勻的的曲曲率率分分佈佈;純純鈦鈦及及鋁鋁H材材,Ro/R在在某某些些範範圍圍大大於於1,較較可能增加局部變形。可能增加局部變形。一一個個舒舒緩緩局局部部變變形形有有效效的的方方法法是是增增加加純純鈦鈦的的晶晶粒粒度度,在在JIS Class 2純純鈦鈦板板不不同同晶晶粒粒度度沖沖壓壓彎彎曲曲後後曲曲率率分分佈佈試試驗驗中中,很很明明顯顯的的局局部部變變形形隨隨晶晶粒粒度度增增大大而而減減少少。因因增增大大晶晶粒粒度度改改善善張張出出性性,純純鈦鈦板板用用在在一一般般沖沖壓壓成成形形應應將將晶晶粒粒度度調調大大,但但應應不不
15、造造成成成成形形後後表表面面的的粗粗糙糙.5.4 平面異向性平面異向性機械性能平面異向性機械性能平面異向性彎曲性隨方向而不同,通常沿軋延方向縱向有較彎曲性隨方向而不同,通常沿軋延方向縱向有較垂直軋延方向橫向好的彎曲性,素板的彎曲應使垂直軋延方向橫向好的彎曲性,素板的彎曲應使彎曲軸平行軋延方向。彎曲軸平行軋延方向。當鈦素板引伸成形成錐杯時,耳波發生於軋延及當鈦素板引伸成形成錐杯時,耳波發生於軋延及45o方向的四個部分。這種凸緣收縮變形行為的方向的四個部分。這種凸緣收縮變形行為的平面異向性,對如矩形杯非軸對稱成形件的引伸平面異向性,對如矩形杯非軸對稱成形件的引伸深度有所影響,當展開素板或決定裁角的
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