การเลือกวัสดุแผ่นโลหะ: เหล็ก อะลูมิเนียม สแตนเลส และอื่นๆ

การเลือกวัสดุเป็นการตัดสินใจเดียวที่ส่งผลกระทบต่อทุกขั้นตอนถัดไป — ความเร็วตัด รัศมีพับ พารามิเตอร์เชื่อม ทางเลือกผิวสำเร็จ และแน่นอน ต้นทุนต่อหน่วย วิศวกรส่วนใหญ่มักใช้ "เหล็กอ่อน" หรือ "อะลูมิเนียม" โดยไม่ระบุโลหะผสมและ temper ทำให้ผู้ผลิตต้องตั้งสมมติฐานที่อาจไม่ตรงกับการใช้งานจริง คู่มือนี้ครอบคลุม 5 ตระกูลโลหะผสมที่ใช้บ่อยที่สุดในการผลิตแผ่นโลหะ พร้อมข้อมูลจำเพาะที่คุณต้องการในการตัดสินใจอย่างมั่นใจ

เหล็กม้วนเย็น (CRS) และเหล็กม้วนร้อน (HRS) คิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของชิ้นงานแผ่นโลหะทั่วโลก CRS ให้ผิวสำเร็จเรียบ (Ra 0.8–1.6 µm) ความคลาดเคลื่อนความหนาแคบ (±0.05 มม.) และความสามารถในการขึ้นรูปดีเยี่ยม HRS ราคาถูกกว่า แต่มี mill scale ความคลาดคลื่อนกว้างกว่า และผิวหยาบกว่า สำหรับเคสбольส่วนใหญ่ ขาตั้ง และแผงโครงสร้าง CRS ใน SPCC หรือ ASTM A36 equivalent เป็นทางเลือกเริ่มต้น

• ขนาดหนาที่มักมีในสต็อก: 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 มม.
• ความแข็งแรงจุดครบรับ: 200–280 MPa (CRS) ขึ้นอยู่กับระดับและ temper
• รัศมีพับต่ำสุด: 0.5T–1T (ตั้งฉากกับเส้นใย)
• การตัดเลเซอร์: ดีเยี่ยม — ดูดซับสูงที่ 1064 nm ขอบสะอาดด้วยออกซิเจนช่วย
• ต้องการการผิวสำเร็จสำหรับการป้องกันการกัดกร่อน: พ่นสีฝุ่น ชุบสังกะสี หรือทาสี
• ต้นทุน: ต่ำสุดในบรรดาวัสดุแผ่นโลหะทั่วไป ($0.80–$1.50/กก. สำหรับขนาดหนามาตรฐาน)

โลหะผสมสแตนเลสมีโครเมียมอย่างน้อย 10.5% ซึ่งเกิดเป็นชั้นออกไซด์ป้องกันที่ทนต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศ น้ำจืด และสภาพแวดล้อมทางเคมีหลายประเภท ระดับที่ใช้บ่อยที่สุดสองระดับในการผลิตแผ่นโลหะคือ 304 (ausstenitic ใช้งานทั่วไป) และ 430 (ferritic ต้นทุนต่ำกว่า) 316 ใช้สำหรับงานทางทะเล ทางเคมี หรือทางการแพทย์ที่ต้องการความทนทานต่อคลอไรด์

• 304 (1.4301): ความสามารถในการขึ้นรูปดีเยี่ยม ไม่แม่เหล็กเมื่ออบอ่อน UTS 515 MPa
• 316 (1.4401): เพิ่มโมลิบดินัมเพื่อความทนทานต่อคลอไรด์ UTS 515 MPa
• 430 (1.4016): ferritic แม่เหล็ก ต้นทุนต่ำกว่า UTS 450 MPa — ความสามารถในการเชื่อมจำกัด
• ทางเลือกผิวสำเร็จ: 2B (ด้าน) No. 4 (ขัด) mirror bead-blast
• รัศมีพับต่ำสุด: 0.5T (304 อบอ่อน) ถึง 4T (304 hard-temper)
• ต้นทุน: 2.5–4 เท่าของเหล็กอ่อน — ขับเคลื่อนหลักจากนิกเกิลและโครเมียม

แผ่นอะลูมิเนียมมีน้ำหนักประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก (2.7 เทียบกับ 7.85 g/cm³) มีชั้นออกไซด์ธรรมชาติที่ให้การป้องกันการกัดกร่อนปานกลางโดยไม่ต้องชุบ โลหะผสมแผ่นที่ใช้บ่อยที่สุดคือ 5052 (ความสามารถในการขึ้นรูปดี ระดับทะเล) 6061 (ความแข็งแรงสูงขึ้น อบแข็งได้) และ 3003 (ใช้งานทั่วไป ต้นทุนต่ำ) อะลูมิเนียมตัดเร็วมากบนเลเซอร์ไฟเบอร์และพับได้ง่ายเมื่อเลือก temper ที่ถูกต้อง

• 5052-H32: ทางเลือกเริ่มต้นสำหรับชิ้นงานขึ้นรูป — ยืดตัวได้ดี (10–12% แตกต่างกันตามความหนาตาม ASTM B209) ความทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยม
• 6061-T6: ความแข็งแรงสูงขึ้น (จุดครบรับ 276 MPa) แต่ความสามารถในการขึ้นรูปจำกัด — รัศมีพับต่ำสุด 2T–4T
• 3003-H14: อะลูมิเนียมต้นทุนต่ำสุด ความแข็งแรงปานกลาง ใช้สำหรับแผงที่ไม่รับน้ำหนัก
• ความเข้ากันได้กับ anodizing: 5052 และ 6061 anodize ได้ดี 3003 ให้สีไม่สม่ำเสมอ
• การตัดเลเซอร์: สะท้อนแสงสูงที่ 1064 nm — ต้องใช้ไฟเบอร์กำลัง 2+ kW; ตัดสะอาดด้วยไนโตรเจนช่วย
• ต้นทุน: 1.5–2.5 เท่าของเหล็กอ่อน — แตกต่างกันอย่างมากตามโลหะผสมและ temper

ทองแดง (C110) ใช้เมื่อต้องการการนำไฟฟ้าหรือการนำความร้อน — bus bar, heat sink และ RF shielding ทองเหลือง (C260, C2680) เลือกสำหรับงานตกแต่งและความสามารถในการตัดเฉือน ทั้งสองราคาแพงกว่าเหล็กหรืออะลูมิเนียมอย่างมีนัยสำคัญและต้องปรับพารามิเตอร์เลเซอร์เนื่องจากความสามารถในการสะท้อนแสงสูง

• ทองแดง C110: การนำไฟฟ้า 101% IACS UTS 220 MPa ความสามารถในการขึ้นรูปดีเยี่ยม
• ทองเหลือง C260: ทองเหลือง 70/30 cartridge UTS 325 MPa ลักษณะ spring-back ที่ดี
• การตัดเลเซอร์: ต้องใช้ไฟเบอร์กำลังสูง (4+ kW ต่ำสุด) เนื่องจากความสามารถในการสะท้อนแสงที่ 1064 nm
• ผิวสำเร็จ: ทองแดงจะเกิด patina ตามธรรมชาติ แล็กเกอร์ใสหรือชุบดีบุกช่วยรักษาสี
• ต้นทุน: 4–8 เท่าของเหล็กอ่อน — ราคาทองแดงผันผวนและขับเคลื่อนโดยตลาดสินค้าโภคภัณฑ์

ตารางด้านล่างเปรียบเทียบโลหะผสมที่ระบุบ่อยที่สุดในเมตริกการผลิตและประสิทธิภาพหลัก

คุณสมบัติ	เหล็ก CR (A36)	SS 304	SS 316	AL 5052-H32	AL 6061-T6	ทองแดง C110
ความหนาแน่น (g/cm³)	7.85	7.93	7.93	2.68	2.70	8.96
ความแข็งแรงจุดครบรับ (MPa)	220–280	205–310	205–310	193	276	70–210
รัศมีพับต่ำสุด	0.5T	0.5T–1T	0.5T–1T	1T	2T–4T	0.25T
ความเร็วตัดเลเซอร์ (เปรียบเทียบ)	1.0×	0.7×	0.6×	1.3×	1.2×	0.5×
ความทนทานต่อการกัดกร่อน	ต่ำ (ต้องชุบ)	สูง	สูงมาก	สูง	ปานกลาง	ปานกลาง
ความสามารถในการเชื่อม	ดีเยี่ยม	ดีเยี่ยม	ดีเยี่ยม	ดี (MIG/TIG)	พอใช้ (เสี่ยงแตก)	ดี
เข้ากันได้กับ Anodize	ไม่	ไม่	ไม่	ได้	ได้	ไม่
ต้นทุนเปรียบเทียบ	1.0×	2.5–3.5×	3–4×	1.5–2×	2–2.5×	4–8×

รัศมีพับมักเป็นปัจจัยตัดสินใจในการเลือกวัสดุ วัสดุที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยมไม่มีประโยชน์หากร้าวที่จุดพับที่แบบของคุณต้องการ ตารางด้านล่างให้รัศมีพับภายในต่ำสุดสำหรับโลหะผสมและขนาดหนาทั่วไป โดยสมมติว่าพับตั้งฉากกับทิศทางการม้วน

วัสดุ	โลหะผสม / Temper	0.5–1.0 มม.	1.0–2.0 มม.	2.0–3.2 มม.	3.2–6.0 มม.
เหล็กอ่อน	CRS / A36	0.5T	0.75T	1T	1.5T
สแตนเลส 304	อบอ่อน	0.5T	0.75T	1T	1.5T
สแตนเลส 304	Half-Hard	2T	2.5T	3T	4T
อะลูมิเนียม	5052-H32	1T	1T	1.5T	2T
อะลูมิเนียม	6061-T6	1.5T	2T	2.5T	3T
อะลูมิเนียม	5052-O (อ่อน)	0.25T	0.5T	0.5T	1T
ทองเหลือง	C2680 อ่อน	0.5T	0.75T	1T	1.5T
ทองแดง	C110 อบอ่อน	0.25T	0.5T	0.5T	1T
ไทเทเนียม	CP Grade 2	1.5T	2T	2.5T	3T