Pemilihan Bahan Kepingan Logam: Keluli, Aluminium, Keluli Tahan Karat & Lain-lain

Pemilihan bahan adalah keputusan tunggal yang mengalir melalui setiap proses hulu — kelajuan pemotongan, jejari lipatan, parameter kimpalan, pilihan rawatan permukaan, dan sudah tentu, kos seunit. Jurutera sering menggunakan "keluli lembut" atau "aluminium" tanpa menentukan aloi dan keadaan, yang memaksa fabrikator membuat andaian yang mungkin tidak sepadan dengan aplikasi. Panduan ini merangkumi lima keluarga aloi yang paling biasa digunakan dalam fabrikasi kepingan logam.

Keluli sejuk digulung (CRS) dan keluli panas digulung (HRS) menyumbang majoriti bahagian kepingan logam di seluruh dunia. CRS menawarkan permukaan yang licin (Ra 0.8–1.6 mikrometer), toleransi ketebalan yang ketat (+-0.05 mm), dan kebolehbentukan yang sangat baik. HRS lebih murah tetapi mempunyai skala kilang, toleransi lebih longgar, dan permukaan yang lebih kasar.

• Ketebalan tipikal yang disimpan: 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 mm
• Kekuatan alah: 200–280 MPa (CRS) bergantung pada gred dan keadaan
• Jejari lipatan minimum: 0.5T–1T (tegak kepada bijirin)
• Pemotongan laser: sangat baik — penyerapan tinggi pada 1064 nm, tepi bersih dengan bantuan oksigen
• Memerlukan rawatan permukaan untuk perlindungan kakisan: semburan serbuk, pemasakan seng, atau cat
• Kos: paling rendah dalam kalangan kepingan logam biasa ($0.80–$1.50/kg untuk ketebalan standard)

Aloi keluli tahan karat mengandungi sekurang-kurangnya 10.5% kromium, yang membentuk lapisan oksida pasif yang menentang kakisan dalam persekitaran atmosfera, air tawar, dan banyak persekitaran kimia. Dua gred yang paling biasa dalam kerja kepingan logam ialah 304 (austenitik, serba guna) dan 430 (feritik, kos lebih rendah). 316 ditetapkan untuk aplikasi marin, kimia, atau perubatan di mana rintangan klorida kritikal.

• 304 (1.4301): kebolehbentukan sangat baik, tidak bermagnet apabila dianil, UTS 515 MPa
• 316 (1.4401): penambahan molibdenum untuk rintangan klorida, UTS 515 MPa
• 430 (1.4016): feritik, bermagnet, kos lebih rendah, UTS 450 MPa — kebolehkimpalan terhad
• Pilihan kemasan permukaan: 2B (kusam), No. 4 (berus), cermin, tembakan manik
• Jejari lipatan minimum: 0.5T (304 dianil) hingga 4T (304 keadaan keras)
• Kos: 2.5–4 kali keluli lembut — didorong terutamanya oleh kandungan nikel dan kromium

Helaian aluminium kira-kira satu pertiga ketumpatan keluli (2.7 berbanding 7.85 g/cm3) dengan lapisan oksida semula jadi yang menyediakan perlindungan kakisan sederhana tanpa salutan. Aloi helaian yang paling biasa ialah 5052 (kebolehbentukan baik, gred marin), 6061 (kekuatan lebih tinggi, boleh dirawat haba), dan 3003 (serba guna, kos rendah).

• 5052-H32: pilihan lalai untuk bahagian yang dibentuk — pemanjangan yang baik (10–12%, berbeza mengikut ketebalan mengikut ASTM B209), rintangan kakisan sangat baik
• 6061-T6: kekuatan lebih tinggi (276 MPa alah) tetapi kebolehbentukan terhad — jejari lipatan minimum 2T–4T
• 3003-H14: kos paling rendah aluminium, kekuatan sederhana, baik untuk panel bukan struktur
• Keserasian anod: 5052 dan 6061 menghasilkan anod dengan baik; 3003 menghasilkan warna yang tidak konsisten
• Pemotongan laser: sangat cermin pada 1064 nm — memerlukan sumber gentian 2+ kW; dipotong bersih dengan bantuan nitrogen
• Kos: 1.5–2.5 kali keluli lembut — berbeza ketara mengikut aloi dan keadaan

Tembaga (C110) ditetapkan apabila kekonduksian elektrik atau haba diperlukan — palang bas, penyejuk haba, dan perisai RF. Kuningan (C260, C2680) dipilih untuk aplikasi hiasan dan kebolehmesinan. Kedua-duanya jauh lebih mahal daripada keluli atau aluminium dan memerlukan parameter laser yang disesuaikan disebabkan cerminan tinggi.

• Tembaga C110: kekonduksian 101% IACS, UTS 220 MPa, kebolehbentukan sangat baik
• Kuningan C260: kuningan kartrij 70/30, UTS 325 MPa, ciri pantulan balik yang baik
• Pemotongan laser: memerlukan gentian berkuasa tinggi (4+ kW minimum) disebabkan cerminan pada 1006 nm
• Kemasan permukaan: tembaga menghasilkan patina secara semula jadi; pernis jelas atau pemasakan timah mengekalkan warna
• Kos: 4–8 kali keluli lembut — harga tembaga tidak menentu dan didorong komoditi

Jadual di bawah membandingkan aloi yang paling sering ditetapkan merentasi metrik fabrikasi dan prestasi utama.

Jejari lipatan sering menjadi faktor penentu dalam pemilihan bahan. Bahan dengan rintangan kakisan yang sangat baik tidak berguna jika ia retak pada lipatan yang reka bentuk anda perlukan. Jadual di bawah memberikan jejari lipatan dalaman minimum untuk aloi dan ketebalan biasa, dengan andaian lipatan tegak kepada arah gulungan.