钣金件制作中的选材、表面处理及加工工艺研究

2016-02-04撰文薛飞

中国机械 2016年8期

关键词：表面处理钣金件加工工艺

撰文/薛飞

■301802 日立楼宇设备制造（天津）有限公司天津

钣金件制作中的选材、表面处理及加工工艺研究

撰文/薛飞

■301802 日立楼宇设备制造（天津）有限公司天津

钣金件是现代工业产品精加工的产物，主要是为了满足产品的外观需求，而且与一般工件相比，钣金件具有轻质、高强、量产等优点，在新产品的研发中占据着非常关键的位置。不过，在不同的产品和不同的场合，对于钣金件有着不同的要求，需要相关技术人员切实做好钣金件的选材、加工以及表面处理工作，才能够保证钣金件的质量和使用效果。关键词：钣金件；选材；表面处理；加工工艺

钣金是指针对金属薄板（一般指小于6mm的金属板）的一种综合冷加工工艺，包括剪、切、冲、折、焊接、拼接、铆接、成型等，在机电、汽车、轻工等领域有着相当广泛的应用。伴随着科学技术的快速发展，我国的工业化进程不断加快，钣金技术也成为产品研发中的重要环节，在很大程度上影响着产品的质量和性能，需要得到技术人员的高度重视。

钣金件的选材

在钣金件制作中，根据用途的不同，使用的材料会存在一定的差异，其在加工方式上也各不相同。因此，需要首先做好钣金件的选材工作，这里对一些常见的钣金材料进行简要分析：

a铜板材

包括了黄铜、紫铜等，由于铜具备良好的导电性能，因此多用于一些电气设备元件，对其表面进行镀铬、镀镍处理，进一步提升性能，不过相比较其他材料，铜材料的成本较高，在进行选择时需要考虑成本问题。

b铝板材

铝板具有价格低廉、质量轻的特点，多用于各类箱体的制作，需要使用铬酸盐对其表面进行处理，或者通过导电、化学等方式，进行相应的氧化处理［1］。

c不锈钢板材

不锈钢具有良好的不锈性，能够耐空气、蒸汽、水等若腐蚀介质，因此在钣金件的制作和加工中被广泛使用。比较常见的钣金件不锈钢板材包括三种：一是热轧钢板，即以初轧板或者铸板坯为基础，经加热除磷后粗轧而成的钢板，其在尺寸精度上相对较差，而且常见有折边等缺陷，一般用于车辆、船舶以及桥梁等结构件的制作；二是冷轧钢板，主要是在低于再结晶温度的环境中，对钢板进行再次轧薄所形成的钢板，具有厚度均匀、表面光滑、成型简单、成本低廉等优点，而且方便进行油漆和电镀处理，有着广泛的适用性；三是镀锌板，指在钢板表面镀上一层厚度在10微米以上的锌层，从而提升其抗腐蚀性能，多用于需要轻度防腐的结构件。

钣金件的表面处理

钣金件常见的表面处理工艺主要包括以下几种：

a电镀：将加工好的钣金件放置在电镀液中，在电场的作用下使得带电粒子能够附着在钣金件表面，形成镀层。电镀属于一种化学变化，根据使用材料的不同，可以在钣金件的表面产生不同的效果，例如，镀镍能够使得工件的外观更加精致，提升其抗腐蚀性和耐磨性；镀金可以改善阴抗，提升信号效果；镀铅则能够提升工件的焊接能力。

b电泳：电泳与电镀相似，不过并非是在电场，而是在阴阳两级的作用下，使得带电涂料粒子在钣金件表面沉积形成涂层，同样属于化学变化。电泳所形成的涂层光滑、均匀，具有透气性好、耐腐蚀、耐冲击等优点，对于涂料的利用率较高。但是其设备相对复杂，需要投入大量的资金。

c喷粉：主要是在电场力的作用下，将被极化的粉末均匀附着到与其极性相反的钣金件表面，属于一种物理变化，具有处理效率高、涂料利用率高以及可循环利用的特点，结合相应的软件系统，可以实现自动涂装［2］。

d浸塑：将钣金件放置在熔融材料中加热，确保受热后的金属能够与熔融材料相互结合，从而在表面形成具有一定厚度的镀层，属于物理变化。

钣金件的加工工艺

a工艺流程

结合钣金材料自身的特性，以及钣金件的具体结构形式，可以对其加工工艺流程进行适当改变，以满足不同钣金件的性能需求。不过总体来讲，其主要加工工艺的流程是相对固定的，包括几个方面的内容：

①下料：现阶段，从安全性和效率性等方面考虑，钣金件的下料通常都是由机械完成的，包括了剪、冲、锯、镭射、线切割等，技术人员需要熟练掌握不同下料方式的特点，做好相应的管理，以保证下料质量。一是剪，简单来讲，就是利用剪床，将预先准备好的钣金材料依照工件的设计尺寸要求，剪切成简单的条状或者块状，以方便进行后续加工。剪切下料属于粗加工，成型速度快而且成本低廉，不过在加工精度上相对较差；二是冲，利用冲床设备，将板材冲压成预定的形状，与剪切加工相比，冲床加工的效率较高，而且精度也更高，便于实现工件的批量生产。不过，冲床加工需要预先制作模具，会在一定程度上增加成本投入；三是锯，一般用于对铝板的加工，成本低廉，不过精度同样不高；四是镭射，这种下料方式比较复杂，需要首先进行计算机编程，将工件的尺寸参数输入到系统中，引导激光镭射对板材进行切割，多用于形状复杂而且精度要求高的工件的加工；五是线切割，这是一种利用电极进行板材加工的方法，能够同时对复数板材进行加工，同样需要以计算机编程进行引导，具有精度高，单件成本低的有点，不过只能用于平面板材的加工［3］。

②加工：钣金件的加工与下料相同，都存在着多种不同的方式，一是钳，主要用于板材攻丝、沉孔、钻孔以及扩孔等的加工，以沉孔加工为例，如果为90°，采用沉头螺钉，如果为120°，则采用铆钉；二是翻边，主要是针对钣金小孔的二次加工，形成更大的孔，以方便进行攻丝，适用于厚度较薄的钣金件的加工，能够在提升孔的强度的同时，通过增加螺纹圈的方式，防止出现滑牙现象；三是冲压，能够对切角、凸包等复杂成形工艺进行加工；四是压铆，通过液压动力实现冲床操作，能够用于螺钉、螺母和松不脱等的加工；五是折弯，能够将平面板材加工成三维工件，需要用到相应的模具，而且如果需要进行多处折弯，从操作的便利性和工件质量考虑，需要严格依照相应的顺序进行加工，以确保先折出的弯不会对下一道工序造成影响。通常情况下，对于厚度在3mm以下的板材，折弯槽的宽度不能低于板厚度的6倍［4］。

b注意事项

一方面，需要做好模具的选择。例如，在进行折弯加工时，常用的加工模具包括了直刀以及不同角度的弯刀，而冲压加工中同样需要用到专用的模具与卡具，在长期的使用过程中，这些模具可能会出现损坏，从而影响工件的加工精度和加工质量。因此，如果发现工件误差有增大的趋势，需要立即停止加工，对模具进行相应的检查和更换。另一方面，应该关注折弯的操作。在进行折弯操作前，需要首先明确待加工的板材的厚度，确定折弯的数量及方向，然后进行放线工作。应该结合折弯的角度，对压弯过程中的道具和力度进行选择，同时，如果工件对于外观有要求，则应在对经过表面处理的板材进行加工时，需要适当调整设备，避免折弯过程中留下压痕，影响外观［5］。