Guida per scegliere i materiali di lamiera giusti per il tuo progetto

La selezione del materiale per la lamiera durante la progettazione del prodotto influisce sulla progettazione, sul processo di produzione, sui costi e sulle prestazioni dei componenti in lamiera. Questo articolo analizzerà in dettaglio i diversi materiali utilizzati nella lavorazione della lamiera, concentrandosi sulle loro caratteristiche, i vantaggi e i possibili utilizzi.

Fattori che influenzano la selezione del materiale della lamiera

La selezione dei materiali per la lamiera è un processo iterativo. Una volta selezionato, il materiale deve essere verificato e testato in base ai requisiti di progettazione del prodotto.

Esistono moltissimi materiali diversi sulla Terra. Ogni materiale ha i suoi vantaggi, limiti e campi di applicazione. I requisiti funzionali ed estetici del prodotto, nonché il costo, influenzeranno la scelta del materiale per la lamiera. Nella scelta dello spessore e del tipo di materiale della lamiera, è necessario considerare i seguenti fattori.

L'influenza dei materiali sulla tecnologia di lavorazione della lamiera

Esistono tre tipi principali di lavorazione della lamiera: punzonatura, piegatura e stiratura . Le diverse tecnologie di lavorazione richiedono requisiti diversi per le lamiere. La scelta dei materiali per la lamiera dovrebbe tenere conto anche della forma generale del prodotto e della tecnologia di lavorazione.

L'influenza dei materiali sulla lavorazione della punzonatura

La punzonatura richiede che la lamiera abbia una plasticità sufficiente a garantire che non si crepi durante la punzonatura. I materiali morbidi (come alluminio puro, alluminio antiruggine, ottone, rame, acciaio a basso tenore di carbonio, ecc.) offrono buone prestazioni di punzonatura e, dopo la punzonatura, è possibile ottenere parti con sezione trasversale liscia e piccola inclinazione;

I materiali duri (come acciaio ad alto tenore di carbonio, acciaio inossidabile, alluminio duro, alluminio superduro, ecc.) presentano una scarsa qualità dopo la punzonatura e la sezione trasversale risulta irregolare, il che è particolarmente grave per le lamiere spesse. Per i materiali fragili, è facile che si verifichino lacerazioni dopo la punzonatura, soprattutto quando la larghezza è molto ridotta.

L'influenza dei materiali sulla lavorazione di piegatura

Le piastre da piegare devono avere sufficiente plasticità e un basso limite di snervamento. Le piastre con elevata plasticità non si rompono facilmente durante la piegatura. Le piastre con basso limite di snervamento e basso modulo elastico presentano una piccola deformazione di rimbalzo dopo la piegatura ed è facile ottenere una forma di piegatura con dimensioni precise. Materiali con buona plasticità come acciaio a basso tenore di carbonio, ottone e alluminio con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,2% sono facili da piegare e formare; i materiali con maggiore fragilità, come bronzo fosforoso (QSn6.5~2.5), acciaio per molle (65Mn), alluminio duro, alluminio superduro, ecc., devono avere un raggio di curvatura relativo (r/t) maggiore durante la piegatura, altrimenti sono soggetti a cricche durante il processo di piegatura.

Prestare particolare attenzione alla selezione dello stato duro e morbido del materiale, che ha una grande influenza sulle prestazioni di piegatura. Per molti materiali fragili, la piegatura causerà la formazione di cricche sugli angoli esterni o persino fratture da piegatura. Per alcune piastre d'acciaio ad alto contenuto di carbonio, se si seleziona lo stato duro, la piegatura causerà anche la formazione di cricche sugli angoli esterni o persino fratture da piegatura. Queste situazioni dovrebbero essere evitate il più possibile.

L'influenza dei materiali sulla lavorazione dello stretching

Lo stiramento della lamiera, in particolare quello profondo, è uno dei processi di lavorazione della lamiera più complessi. Non solo richiede che la profondità di stiramento sia la più ridotta possibile, che la forma sia la più semplice possibile e che la transizione verso una transizione graduale sia graduale, ma richiede anche che il materiale abbia una buona plasticità. In caso contrario, è molto facile causare distorsioni e deformazioni generali dei pezzi, grinze locali e persino cricche nella parte stirata. Il limite di snervamento è basso e il coefficiente di direttività dello spessore della lamiera è elevato. Minore è il rapporto di snervamento σs/σb del materiale della lamiera, migliori sono le prestazioni di stampaggio e maggiore è il limite di deformazione una tantum. Quando il coefficiente di direttività dello spessore della lamiera è >1, la deformazione in direzione della larghezza è più facile della deformazione in direzione dello spessore. Maggiore è il valore R del raccordo di trazione, minore è la probabilità che si verifichino assottigliamenti e fratture durante il processo di stiramento e migliori sono le prestazioni di trazione.

I materiali comuni con buone proprietà di resistenza alla trazione sono: lamiera di alluminio, 08Al, ST16, SPCD .

Selezione del materiale della lamiera Esempio 1

Ad esempio, se si seleziona una lamiera di acciaio GI di 1 mm di spessore per un'applicazione, una volta selezionato il materiale, è necessario eseguire calcoli di progettazione strutturale e simulazioni strutturali per verificarne il corretto funzionamento. Se i risultati della verifica rientrano in un intervallo accettabile, è possibile valutare l'utilizzo del materiale.

Tuttavia, se il peso del pezzo supera il limite accettabile, il passo successivo è trovare un materiale alternativo con una maggiore resistenza al peso (alluminio, acciaio inossidabile, titanio, ecc.). Successivamente, è necessario eseguire un test di verifica sul nuovo materiale selezionato.

Se i risultati dei test di verifica e il costo del materiale rientrano in un intervallo accettabile, è possibile selezionare il materiale.

Selezione del materiale della lamiera Esempio 2

Ad esempio, se si seleziona il materiale in acciaio GI, ma durante il test di convalida il prodotto non ha superato il test in nebbia salina, è possibile scegliere un altro materiale con maggiore resistenza alla corrosione (lega di alluminio-zinco, zinco zincato o acciaio) o modificare il trattamento superficiale.

Metalli comunemente utilizzati nella fabbricazione di lamiere

Nella lavorazione della lamiera, diversi metalli sono adatti a diverse funzioni grazie alle loro diverse proprietà. Alluminio, acciaio dolce, acciaio inossidabile, acciaio al carbonio e varie leghe metalliche sono i materiali più comunemente utilizzati a questo scopo. L'acciaio dolce viene spesso scelto per la sua saldabilità e il suo rapporto qualità-prezzo, il che lo rende un materiale preferito in edilizia e produzione. Le strutture leggere e le applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione generalmente preferiscono l'alluminio. L'acciaio zincato viene spesso utilizzato all'esterno per una migliore resistenza alla corrosione. Le attrezzature da cucina e altre apparecchiature che richiedono elevati standard igienici si affidano all'acciaio inossidabile, mentre gli armadi elettrici e i cavi che richiedono un'elevata conduttività fanno ampio uso del rame. Comprendere le proprietà di questi metalli aiuta i professionisti a fare scelte consapevoli durante la produzione.

Di seguito sono elencati alcuni dei materiali in lamiera comunemente utilizzati nel settore.

1. Lamiera d'acciaio laminata a freddo

2. Lamiera di acciaio zincata a caldo

3. Acciaio inossidabile

4. Alluminio e leghe di alluminio

5. Rame e leghe di rame

Confronto delle prestazioni di diversi pannelli in lamiera

Confronto tra i materiali della lamiera: vantaggi e svantaggi

Quando si valutano i materiali della lamiera, è importante considerare i rispettivi vantaggi e svantaggi per effettuare una scelta informata in base alle esigenze del progetto.

Lamiera d'acciaio laminata a freddo

Si tratta di una lamiera d'acciaio realizzata a partire da nastri laminati a caldo di acciaio strutturale al carbonio ordinario, ulteriormente laminati a freddo fino a uno spessore inferiore a 4 mm. Poiché la laminazione a temperatura ambiente non produce scaglie di ossido di ferro, la lamiera fredda presenta una buona qualità superficiale e un'elevata precisione dimensionale. Inoltre, dopo la ricottura, è ampiamente utilizzata nella produzione di elettrodomestici. Gradi applicabili: Q195, Q215, Q235, Q275

Vantaggi: molto resistente e durevole, disponibile in diverse qualità e prezzo basso.

Svantaggi: si arrugginisce facilmente senza rivestimento; è più pesante rispetto ad altre opzioni.

Lamiera di acciaio zincata a caldo

La lamiera zincata a caldo è composta da lamiera d'acciaio piena laminata a freddo con rivestimento in lega ferro-zinco e zinco puro, con uno spessore di 0,25~2,5 mm. L'acciaio zincato è una soluzione economica che utilizza un rivestimento protettivo di zinco per proteggere efficacemente il metallo di base dagli agenti corrosivi, soprattutto in condizioni di umidità. L'acciaio zincato a caldo ha una durata maggiore rispetto all'acciaio al carbonio non trattato.

Vantaggi: Forte resistenza alla corrosione, il rivestimento di zinco protegge l'acciaio sottostante dalla corrosione

Svantaggi: l'aspetto potrebbe non essere liscio come l'acciaio inossidabile

Lamiera di acciaio elettrozincata

La lamiera di acciaio elettrozincata, o "lamiera elettrolitica", si riferisce al processo di deposizione continua di zinco da una soluzione acquosa di sali di zinco su una striscia di acciaio pre-preparata sotto l'azione di un campo elettrico su una linea di elettrozincatura.

Vantaggi: elevata resistenza alla corrosione e robustezza, il rivestimento in zinco può aggiungere anni di protezione dalle intemperie

Svantaggi: a causa del processo di zincatura, il costo iniziale dell'acciaio zincato potrebbe essere più elevato

Acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile è probabilmente il miglior materiale per lamiere. Combina resistenza e bellezza, classificandosi tra i migliori sul mercato. L'acciaio inossidabile contiene il 13% di cromo, nichel e molibdeno. Esistono molti tipi di acciaio inossidabile, tra cui SS-304, SS-304-L, SS-304-H e SS-316. Ogni tipo ha proprietà specifiche che lo rendono adatto a diverse applicazioni.

Vantaggi: la resistenza alla corrosione e la robustezza soddisfano gli standard igienici, mentre la bella superficie aggiunge valore estetico

Svantaggi: la tenacità è solitamente più costosa e i diversi gradi sono difficili da utilizzare, il che crea confusione al momento della scelta.

Alluminio e leghe di alluminio

Esistono tre tipi principali di piastre in alluminio e lega di alluminio comunemente utilizzate: alluminio antiruggine 3A21, alluminio antiruggine 5A02 e alluminio duro 2A06.

Vantaggi: leggerezza, eccellente resistenza alla corrosione, buona conduttività termica e facilità di produzione sono tutte caratteristiche fondamentali della progettazione delle piastre metalliche.

Svantaggi: resistenza inferiore all'acciaio, costo più elevato e possibile necessità di supporto aggiuntivo per applicazioni strutturali.

Ottone e leghe di ottone

L'ottone H62, un ottone ad alto contenuto di zinco, ha un'elevata resistenza e un'eccellente lavorabilità a caldo e a freddo, ed è facile da utilizzare per varie forme di lavorazione a pressa e taglio.

Vantaggi: il miglior conduttore di elettricità e calore, previene anche la ruggine.

Svantaggi: non sono resistenti quanto l'acciaio, ma le forme più pure sono più costose, quindi non sono popolari, soprattutto se utilizzate nei cantieri edili in cui si prevede che gli edifici siano sottoposti a forti sollecitazioni.

In sintesi

Esistono molti tipi di materiali per la lamiera e la scelta finale dipende dai requisiti funzionali e dai vincoli di costo del prodotto. Clicca su questo link per scoprire le diverse linee guida per la progettazione della lamiera.

Continueremo ad aggiornare i dettagli sui materiali per la lamiera. Lasciate le vostre opinioni o domande sulla selezione dei materiali per la lamiera nella sezione commenti.

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Domande frequenti (FAQ)

D: Quali materiali vengono comunemente utilizzati nella fabbricazione della lamiera?

R: Alluminio, acciaio dolce, acciaio inossidabile, acciaio al carbonio e varie leghe metalliche sono i materiali più comunemente utilizzati per questo scopo. Questi materiali vengono selezionati in base alle loro proprietà, come la robustezza o la resistenza alla corrosione.

D: Come faccio a scegliere una lamiera per il mio progetto?

R: Nella scelta di una lamiera, è necessario considerare fattori come la resistenza richiesta, la lavorabilità, la resistenza alla corrosione e il prezzo. Anche l'applicazione specifica e le condizioni ambientali avranno un impatto significativo sulla scelta.

D: Quali sono le dimensioni standard della lamiera d'acciaio?

R: Le dimensioni standard sono quelle che determinano l'usabilità del processo di fabbricazione dei metalli. Alcune dimensioni ampiamente accettate includono, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, 36 x 96 pollici, 48 x 120 pollici e 60 x 144 pollici. Dimensioni personalizzate possono essere ordinate da produttori specializzati in questi materiali.

D: Quando è opportuno utilizzare l'acciaio laminato a freddo?

R: Per lamiera laminata a freddo si intende una lamiera laminata a temperatura ambiente in modo da non perdere durezza o resistenza. Questa lamiera è ampiamente utilizzata in settori che richiedono tolleranze dimensionali di elevata precisione, finiture superficiali lisce e proprietà meccaniche migliorate, come i componenti elettrici per autoveicoli. Anche in questo caso è necessario eseguire il taglio.

D: Perché la lamiera di alluminio è così diffusa in molti settori?

R: I settori manifatturiero aerospaziale e automobilistico utilizzano spesso questo materiale per la sua leggerezza, l'elevata resistenza, l'eccellente resistenza alla corrosione e la facile maneggevolezza durante il processo di produzione.

D: Quali sono i diversi fattori che determinano la qualità della produzione della lamiera?

R: Il tipo di metallo, la precisione dei tagli (ad esempio il taglio laser) e la competenza del processo di formatura utilizzato dal produttore della lamiera influiranno notevolmente sulla qualità.

D: In che modo lo spessore influisce sulla scelta del materiale per la lamiera?

R: Lo spessore influenza la scelta del materiale durante il processo di formatura della lamiera, a seconda dell'uso previsto. Le parti strutturali che richiedono elevata resistenza spesso utilizzano metalli spessi, mentre le applicazioni flessibili che richiedono facilità di formatura possono richiedere metalli sottili.

D: Che ruolo gioca il rivestimento di zinco sulla lamiera?

R: Uno strato di zinco sulle lamiere d'acciaio previene la ruggine, soprattutto quando l'umidità accelera l'ossidazione.

D: È possibile mescolare diversi tipi di leghe in un progetto che prevede l'uso di lamiera?

R: Sì, la saldatura o il fissaggio possono includere leghe diverse all'interno di un unico pezzo. Ad esempio, è possibile utilizzare acciaio inossidabile insieme all'alluminio perché hanno proprietà e resistenze diverse.

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