产品设计常用金属材料

产品设计常用金属材料内容一﹒GI料与EG料二﹒不锈钢板SUS三﹒电镀锡钢板（马口铁SPTE）四﹒冷轧碳素钢板CRS五﹒热轧碳素钢板SPHC六﹒铝及其合金七﹒铜及其合金八﹒钛及其合金九﹒压铸镁合金&铝合金十﹒镁铝钛合金的使用讨论1.GI料生产基本流程解卷－焊接－前处理及退火－热浸镀锌－喷锌粉调锌花－调质整平－化成处理（铬酸盐＋耐指纹）－收卷（1）热浸镀锌特点将钢卷连接﹐连续浸入熔融（约460°C）锌池中﹐在板材两面浸镀均匀厚度的锌层﹒（2）电镀锌特点以铅板/锌板为阳极﹐钢板为阴极﹐并用硫酸锌/氯化锌溶液﹐通电镀锌﹒2.材料识别标记（1）热浸镀锌GI如HGCC1－ZSFX﹐其中HG－热浸镀锌制程C－冷轧底材C1－商用品质C2－改良商用品质D1－深拉伸品质Z－无锌花M－细小锌花S－调质处理：B－亮面调质处理F－耐指纹涂覆C－铬酸盐处理X－不涂油（2）电镀锌EG（SECC）S－钢板E－电镀C－冷轧C－商用一.GI料和EG料3.区别与共性(1)镀层厚度:GI料5~6um,EG料2~3um(2)耐蚀性:GI料好.(3)成形性:EG料好;(4)涂装性:EG料好(5)外观:EG料为银灰色,均匀表面;GI料为亮晶状,细小锌花.(6)价格:GI料便宜30%以上镀锌层防腐原理(1)隔绝原理－使钢材不与腐蚀介质直接接触(2)牺牲阳极保护原理－锌较铁电位活性高，如锌层刮伤露出底材,锌会替代铁先行腐蚀.一.GI料和EG料5.镀层厚度﹕GI用Z08/Z10;EG用E16/E246.弯曲性能和镀层附着力纵向180°﹐内边直径0T弯曲﹐外边不能有镀层剥离﹑底材裂纹﹒4.机械性能要求冲压成25mm宽的拉伸试片,进行拉力测试.GI料抗拉強度Mpa屈服強度Mpa伸長率%硬度HRBC1290~395230~31030.555~67C2250~385220~3003250~65D1230~320170~2403840~53EG料抗拉強度Mpa屈服強度Mpa不同厚度的伸長率%硬度HRB0.60.6~1.01.0~1.61.6270~370180~2503436373842~60一.GI料和EG料6.元素影响在轧制工艺等不变时﹐各成份对镀锌钢板性能影响如下（1）提高强度﹕碳﹑硅﹑锰﹑磷（2）降低塑性﹕碳﹑硅（3）增加冷脆性﹕磷﹑碳﹑硅（4）恶化焊接性﹕硫﹑磷﹑碳（5）改善切削加工﹕硫﹑锰﹑磷（6）恶化冲压性﹕碳﹑硅﹑磷﹑硫﹑7.常用厚度及公差（1）GI料实际供货﹕0.5970.6860.7810.8910.9741.1661.50（2）EG料﹕现用0.50.60.70.81.01.22.0另外可选择系列0.40.650.750.91.41.61.82.32.58.形状公差﹕侧边弧形度1.0mm/m;任意板面放在平台上﹐平坦度＜2mm﹒一.GI料和EG料附件:制程缺陷分析和处理在了解GI和EG两种材料的各项性能后﹐有必要注意镀锌钢板因为机械性能﹑镀层﹑制程﹑环境等不同﹐导致冲压开裂或变形﹐引起耐蚀性差等一系列问题﹒现结合具体案例﹐分析钢板常见缺陷并提出处理意见﹒1﹑切断边生锈镀锌板切断边放置几天后都难以避免生锈﹐材料越厚镀锌层保护作用越差﹐只要客户没有严格规定﹐且不出现连续锈斑﹐即可放行﹒特殊要求的材料﹐可以浸防油﹒2﹑冲压/弯边/凸台裂纹﹑抽芽不完整可能存在以下材料因素﹕（1）抗拉强度超上限（2）伸长率偏低（3）屈服强度太高,使屈服/抗拉强度之比高（4）硬度偏高（5）组织不均匀﹐晶粒大小差异大3﹑平坦度引起的尺寸偏差采用反向冲压或反卷校平﹒4﹑冲压后尺寸变化冲压后,个别零件由于应力释放,局部尺寸将沿受力之反向变化.可适当加大正向预变形尺寸.一.GI料和EG料5﹑制程中防止白锈(1)避免汗水洒在板材和零件上,如戴手套﹑配毛巾.(2)防止潮湿﹑水份﹑结露,改进包装﹑增加干燥剂.(3)重要大型零件产生少量白锈,可用5％浓度的稀草酸或稀醋酸擦拭,然后用酒精擦净.6﹑折边磨损某大磁架用亮面GI料HM3皮膜﹐折边时磨损严重.(1)换其它材料仍然存在;(2)将滑块式接触改为滚珠式,则没有磨损;(3)磨损处盐雾试验无差别,可签样交付.7﹑GI料时效硬化GI料出厂后一个月内,将产生时效硬化.故库存一个月以上的材料在发货前应重新送检,甚至重新整平,以降低屈服强度.8﹑GI料级别更换个别要求抽芽和成形难的零件,可以规定使用C2﹑D1料.9﹑零件无弹性而变形某处电源支架﹐拆装几次后零件变形﹐电源掉下﹒经检测材质硬度仅HRB38﹐远未达C1料要求的HRB55~67﹒一.GI料和EG料10﹒焊接不良镀锌层太厚及表面脏污﹐影响焊接﹒可以局部打磨﹑清洗.11﹒镀层附着力判断可以用弯曲法﹑淬火法﹑百格胶带法﹑厚板的锉刀法等﹐关键要按照客户的要求﹒采用最多的是薄板的180度0T弯曲方法﹒12﹒运输缺陷由于零件之间﹑零件与包装运输工具之间产生震动﹑碰撞等﹐可能出现压痕﹑刮痕﹑层间摩擦等﹒所以重要件应分隔﹑衬垫﹑组合捆扎﹒13﹒折痕的防止卷材－在开卷和收卷时应有人防止卷材突然落地.板材－在大板搬运时﹐应两人垂直抓住行走﹐避免水平晃动﹒14﹒冲压模痕防止制程中发现零件同一部位连续出现凹痕﹐切不可只知道打磨﹐应停止工作﹐检查上下模具是否粘附异物﹒一.GI料和EG料1.概述不锈钢是公司重要的金属材料,广泛用于各机种的许多弹片﹑后窗﹑隔离片﹑遮片﹑挡片﹑导轨﹑支架等.材料单价薄带为GI的十倍﹐厚带为GI料的六倍.分为弹性用（冷作硬化状态）和非弹性用（固溶状态）.经常因为化学成份﹑拉伸性能﹑硬度不符﹐导致弹性不够或冲压破裂等﹒2.化学成分之产品分析值(％)牌号状态后字母代表表面加工﹕2B－冷轧,热处理,酸洗﹐最后冷轧至适宜的光泽度;BA－冷轧后,光亮热处理;HL－抛光﹒牌號CrNiCSiMnSUS301(1Cr17Ni7)15.80~18.205.90~8.10≦0.16≦1.05≦2.04SUS304(0Cr19Ni9)17.80~20.205.90~8.10≦0.09SUS302(1Cr18Ni9)16.80~19.207.90~10.10≦0.16SUS430(1Cr17)15.80~18.20／≦0.13≦0.80≦1.03二﹒不锈钢SUS二.不锈钢SUS牌號狀態抗拉強度MPa屈服強度MPa硬度HV伸長率％SUS301固溶52020521840精轧/1/4H860510251/2H930510310103/4H11307453705SUS304固溶520205200401/2H78047025063/4H9306653103SUS430退火45020520022二.不锈钢SUS三﹒电镀锡钢板（马口铁SPTE）(ES03-022)1﹑分类（1）以轧制方式分:一次冷轧板(厚度0.15~0.60mm)指在一次冷轧延的低碳钢板上实施镀锡处理﹒二次冷轧板(厚度0.14~0.36mm)指在退火后第二次冷轧的低碳钢板上实施镀锡处理﹒（2）以化学成份划分:D类L类MR类（3）以表面加工分类﹕一次冷轧板有B-光亮处理R-石磨纹处理S-银色处理M-亚光处理二次冷轧板只有R-石磨纹处理.（4）公称镀层重量(每面g/m2)2.8/2.8最多其它选择1.4/1.45.6/5.68.4/8.411.2/11.2（5）热处理分类:装箱退火连续退火（＋CA）三﹒电镀锡钢板（马口铁SPTE）2.机械性能调质设计洛氏硬度HR30T相当屈服强度min,MPa特性T-149±3320深引伸T-253±3350中度引伸T-2.555±3370一般引伸T-357±3380浅引伸一般用途,有中等刚性以减少折痕T-461±3408增加刚性的一般用途T-565±3445有防止波浪刚性T-670±3515硬度最高,变形不易大调质设计洛氏硬度HR30T相当屈服强度min,MPa用途示例DR-873±3550圆罐基体和端面DR-976±3620圆罐基体和端面DR-9M77±3660主要用于啤酒、饮料桶端面DR-1080±3690变形小的端面三﹒电镀锡钢板（马口铁SPTE）用此材料冲压的零件应立即电镀等保护﹐否则容易生锈﹒1.性能﹑状态﹑表面加工代码（1）性能代码SPCC－商用性能SPCD－拉伸性能SPCE－深拉伸性能（2）状态级别A－退火S－标准状态（3）表面加工D－毛面处理,用机械或化学方式﹐使表面轧制拉毛﹐产生无光泽﹒B－光亮处理﹐轧制加工产生的光滑处理﹒2.机械性能性能代碼抗拉強度Mpa伸長率﹐≧﹐％（按板厚划分）≧0.25~0.400.40~0.600.60~1.01.0~1.61.6~2.52.5SPCC≧270323436373839SPCD270~370343638394041SPCE270~350363840414243四﹒冷轧碳素钢板CRS1﹒化学成份（≦﹐％）2﹒机械性能3.表面加工板材热轧后﹐应要求经过酸洗或喷砂清除氧化皮﹒这样有利于焊接﹑表面处理等﹒表面应无孔眼﹑分层﹑脏污﹑氧化皮等.有些缺陷可通过打磨清除(A)或焊接返修(B)﹒A.打磨后﹐应符合厚度公差﹐清理干净﹐分界线应光滑﹒B.焊接前﹐有害缺陷应修凿或打磨干净﹐修磨深度应不超过公称厚度的20%﹐修磨面积不超过板面的2%﹒焊接后应清理平整﹒代码CMnpSSPHC0.150.600.0500.050抗拉强度MPa伸长率％（按板厚划分﹐mm)≧1.2~1.6≧1.6~3.2≧3.2≧270≧27≧29≧31五﹒热轧碳素钢板(SPHC)在公司现有产品中,铝板应用于手机壳﹑NB外壳、磁架﹑前板﹑后板﹑分隔板﹑支撑架﹑连接架﹑支架等﹒牌号及状态为6061-T6﹑5052-H32﹑1100-H16,主要材料厚度是0.50.61.02.03.0mm六.铝及其合金1.1铝及铝合金基本特性质轻:轻量化角色耐蚀性:自然(人工)氧化薄膜,优良耐蚀性成形性:适于各种成形加工,如灯罩,外壳等强度:可强化至不同强度等级2~60Kg/mm2表面处理:阳极处理/化成处理/电镀/涂覆导电性:纯铜之60%,但成本便宜.导热性:极佳,散热片,热交换器加工性:特佳,棒,线,板及各种挤型材焊接性:佳,各种结构体及船舶应用广.无毒性:食品用途方面再生性:回收重熔,充分且有效利用.六.铝及其合金1.2铝合金的分类六.铝及其合金合金系合金編號純鋁(99.0%)1***Al-Cu2***Al-Mn3***Al-Si4***Al-Mg5***Al-Mg-Si6***Al-Zn7***合金SiFeCuMnMgCrZnTi1100(Si+Fe)≦0.950.05~0.200.05/0.1030030.60.70.05~0.201.0~1.5/0.1050520.250.400.100.102.2~2.80.15~0.250.10/20240.500.503.8~4.90.3~0.91.2~1.80.10.250.1560610.4~0.80.70.15~0.400.150.8~1.20.04~0.350.250.1570750.400.51.2~2.00.302.1~2.90.18~0.285.1~6.10.21.3变形铝合金牌号对照主要铝合金成份六.铝及其合金ItemSPEC对机械性能的影响阳极膜颜色Si≦0.25形成强化相Mg2Si,Mg/Si质量比1.73/1偏高,暗灰色Fe≦0.40杂质元素,引起铸造裂纹暗黑色Cu≦0.10适量铜提高强度,但对抗蚀性不利暗色Mn≦0.10补充强化作用,加锰可降低镁含量,降低热裂倾向,使Mg5Al8化学物鋆沉淀,改善抗蚀性及焊接性能Mg2.2~2.8强化作用,每增加1%镁,抗拉强度约升高34MpaCr0.15~0.35形成(CrFe)Al7及(CrMn)Al12抵消铜对抗蚀性不利的影响.使阳极氧化膜呈黄色Zn≦0.10强化作用不透明乳白色Ti≦0.05细化组织Al基体5052元素的影响六.铝及其合金1.4调质度之基本定义六.铝及其合金调质度之HX定义六.铝及其合金调质度之HXY定义六.铝及其合金调质度之TX(TXY)定义六.铝及其合金六.铝及其合金1.5