Nel campo della produzione di hardware di precisione, il rame e le sue leghe sono ampiamente utilizzati in varie strutture di connessione e conduzione elettrica grazie alla loro eccellente conduttività elettrica e termica e alla buona formabilità, come componenti chiave come parti stampate in lamiera di ottone e parti di prese per interruttori elettrici in ottone. Tuttavia, nella produzione effettiva, lo stampaggio del rame, in particolare lo stampaggio dell'ottone, ha dovuto a lungo affrontare punti critici del processo come "forte adesione del materiale, rapida usura dello stampo e frequenti riparazioni dello stampo". Ciò non solo influisce sulla consistenza del prodotto, ma limita anche in modo significativo l’efficienza della produzione e la stabilità della consegna. Pertanto, analizzare sistematicamente le cause profonde dei problemi dal punto di vista della scienza dei materiali e dell’ingegneria dei processi e proporre percorsi di ottimizzazione è di grande importanza per migliorare la qualità dei prodotti stampati in lamiera di ottone.
Dal punto di vista delle proprietà dei materiali, il rame e l'ottone sono tipici metalli duttili con una durezza relativamente bassa, che li rende soggetti allo scorrimento plastico durante lo stampaggio. Quando sono presenti disomogeneità microscopiche o aree ruvide sulla superficie dello stampo, il materiale di rame si incorpora facilmente in questi difetti microscopici, dando luogo al fenomeno della "adesione del rame". Questa adesione non solo provoca graffi sulla superficie dello stampo, ma porta anche a problemi di qualità come bave e deviazioni dimensionali.
Un'ulteriore analisi della microstruttura degli acciai per stampi tradizionali rivela che gli acciai per stampi per lavorazione a freddo comunemente utilizzati come Cr12MoV e SKD11 spesso presentano segregazione del carburo nella loro microstruttura. Questa disomogeneità microstrutturale diventa un "punto di cattura" per l'inclusione del rame in condizioni di stampaggio con stress elevato-, esacerbando l'usura adesiva. Inoltre, durante lo stampaggio ad alta-velocità o il funzionamento dello stampo ad alta-frequenza, il calore da attrito si accumula continuamente, provocando aumenti localizzati della temperatura nello stampo, riducendo ulteriormente la durezza superficiale e accelerando il processo di usura. Questo problema è particolarmente pronunciato negli scenari di produzione a ciclo elevato-come lo stampaggio a freddo dell'ottone per gli interruttori.
Oltre all'adesione del materiale, anche l'usura dello stampo e la scheggiatura sono fattori chiave che influiscono sulla stabilità della produzione. I carichi d'impatto generati durante lo stampaggio del rame sono significativi, soprattutto durante la tranciatura di angoli acuti-, la formatura di bordi-stretti o lo stampaggio di piastre-spesse, che impongono requisiti più elevati in termini di tenacità dello stampo. Se il materiale dello stampo non ha sufficiente tenacità, possono facilmente verificarsi scheggiature o propagazione di microfessurazioni, che portano al fallimento dello stampo. Questo fenomeno è particolarmente evidente nella produzione di componenti strutturali complessi come lo stampaggio di metalli in ottone elettrico per gli interruttori delle prese.
Per affrontare questi problemi, l’industria sta gradualmente compiendo progressi ottimizzando le proprietà dei materiali degli stampi. La nuova generazione di acciaio per stampi ad alte-prestazioni riduce efficacemente il rischio di usura adesiva migliorando la purezza del materiale, ottimizzando l'uniformità della microstruttura e bilanciando durezza e tenacità. La microstruttura uniforme e raffinata riduce i microscopici "punti di intercalazione", migliorando sostanzialmente lo stato di attrito nell'interfaccia tra il materiale di rame e lo stampo. Allo stesso tempo, il miglioramento sinergico dell'elevata durezza (HRC58-60) e dell'elevata tenacità rende lo stampo meno soggetto a fessurazioni sotto carichi di impatto, prolungandone significativamente la durata.
In termini di ingegneria delle superfici, anche la qualità della lucidatura degli stampi ha un impatto decisivo sulle prestazioni di stampaggio. Una superficie ad alta-lucidità riduce il coefficiente di attrito, diminuendo l'adesione di contatto tra il materiale in rame e la matrice, migliorando così il flusso del materiale. Ciò è particolarmente importante per i componenti conduttivi con elevati requisiti di qualità della superficie, come i contatti in ottone delle prese multiple e i contatti in ottone delle prese di prolunga. Inoltre, un adeguato sistema di lubrificazione può formare un film lubrificante stabile tra la matrice e il materiale, riducendo ulteriormente l'usura e il rischio di adesione del materiale.
Dal punto di vista del processo, l’ottimizzazione dei parametri di stampaggio è altrettanto importante. La distanza di tranciatura, la velocità di stampaggio e la precisione di alimentazione del materiale influiscono direttamente sul comportamento di deformazione del materiale. La regolazione corretta del gioco di soppressione può ridurre la concentrazione di sollecitazioni nella zona di taglio del materiale, diminuendo il rischio di bave e incollaggio del materiale. Allo stesso tempo, la stabilizzazione del sistema di alimentazione e della struttura di guida dello stampo può migliorare la ripetibilità dello stampaggio, garantendo la coerenza tra prodotti come contatti in ottone delle strisce di uscita e contatti in ottone degli interruttori a parete.
A livello di progettazione del prodotto, una struttura ben-progettata aiuta anche a ridurre le difficoltà di stampaggio. Ad esempio, evitando angoli interni troppo acuti, ottimizzando i raggi di raccordo di transizione e allocando razionalmente i percorsi del flusso del materiale è possibile ridurre efficacemente il carico sullo stampo, prolungandone così la durata. Ciò è particolarmente importante per componenti con strutture complesse e requisiti di elevata precisione dimensionale, come i terminali in ottone degli interruttori rotativi.
In sintesi, il miglioramento della qualità dei terminali in ottone con pin relè non è determinato da un singolo fattore, ma piuttosto dall'ottimizzazione sinergica di molteplici aspetti, tra cui la selezione dei materiali, la progettazione dello stampo, il trattamento superficiale e il controllo del processo. Introducendo materiali per stampi ad alte-prestazioni, ottimizzando i processi di trattamento superficiale e controllando con precisione i parametri di stampaggio, problemi come l'adesione, l'usura e la scheggiatura del rame possono essere risolti sistematicamente, migliorando così in modo significativo l'efficienza produttiva e l'affidabilità dei connettori elettrici di fascia alta-come i terminali in ottone placcato argento.
Con la continua crescita della domanda di connettori altamente conduttivi e affidabili nel settore elettrico, lo stampaggio di lamiere e ottoni svolgerà un ruolo cruciale in più scenari applicativi. In futuro, attraverso l’ulteriore integrazione dell’ingegneria dei materiali e delle tecnologie di produzione intelligenti, si prevede che i processi di stampaggio di lamiere in ottone raggiungeranno livelli più elevati di automazione e stabilità, fornendo soluzioni più competitive per il campo dei collegamenti elettrici.
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