什么是钣金？关于用途、材料、种类和工艺的基本知识

 

钣金加工是一种在金属薄板上施加力使其变形的加工技术。 它是一种利用金属塑性变形的加工工艺，主要使用折弯机等机械进行加工。塑性变形是一种利用金属的可塑性使其变形的加工方式。当对金属材料施加力时，材料会一点一点地发生变形，初始金属受会到变形抵抗力的作用，如果中途停止施加力，金属就会恢复原状，这叫做弹性变形。然后继续施加载荷超过某个界限点（屈服点），金属将无法恢复原状。这种状态称为塑性变形。钣金件加工正是利用了这种塑性变形原理。

 

钣金零部件以各种形式应用于我们的日常生活，包括工业产品、日用品、电脑和电视等电子设备的内部、建筑物、工艺品和汽车车身等。工业产品、工厂生产设备、食品生产设备等应用尤其广泛。钣金部件常被用作支架、盖板、底盘、轨道等各种规格的零部件。此外，钣金件也用于如配电盘和箱体等箱形零部件。钣金件可通过通用设备和通用模具灵活制造，便于小批量生产各种产品，在FA设备领域中得以广泛应用。

 

工业产品领域的钣金加工一般指的是机械钣金，传统工艺和汽车修理中使用的钣金被称为手工钣金。建筑中使用的钣金是机器钣金和手工钣金的2种技术的结合。

• 机械钣金

机械钣金是利用模具通过液压设备等施加力让金属板成形的。但“钣金件加工”这一用语包含了成型前后的所有工序，也包括冲压和焊接。机械钣金件有时也被称为“精密钣金件”，因为它可以进行精密加工。

• 工厂钣金

工厂钣金也是机械钣金。因为它是在工厂用机器和设备生产出来的，因此也被称为工厂钣金。

• 手工钣金

手工钣金件顾名思义就是人工加工，使用锤子等工具将钣金加工成所需形状的一种加工方法。手工钣金包括用于加工传统工艺品等的“锤击钣金”，和用于敲打和修复汽车外饰凹痕的“汽车钣金”等。我们在街上看到的广告牌上所说的钣金修理，基本上是指手工钣金中的汽车钣金。

• 建筑钣金

“建筑钣金”也是钣金应用的一个领域，用于加工建筑物中使用的金属部件，如屋顶、导水管、外墙、装饰品、厨房设备和管道等。建筑钣金一般是根据每一栋建筑量身定做的。同一件产品很少多次制作，所以一般同时使用手工钣金、机械钣金两种工艺进行加工。

本文，我们总结了设计人员需要了解的钣金基础知识，将机械钣金称为 “钣金加工”，将钣金制成的零件称为 “钣金件”。

 

钣金加工的基本原理是通过切割和弯曲金属板来形成三维形状。 钣金加工工艺可分为八个主要步骤。 下文详细介绍每道工序所涉及的工作内容。

钣金加工基础知识-利・弊和降成本的方法

在这里介绍三个主要的钣金件加工工序。

・落料

也称为毛坯工序。通过激光切割机切割，剪切机剪切和转塔冲床冲压。结合这些加工方法加工成需要的板材形状。

・折弯

将模具安装在折弯机上，对下料后板材施加压力使其弯曲，这就是折弯加工。另外，折弯机有时也被称为“弯曲机”或“压弯机”，但它们都指的是同一种机器。

・焊接

焊接工艺是通过加热金属使其熔化，然后冷却的方式将金属连接起来的工艺。钣金件加工主要采用TIG焊接和激光焊接。TIG焊接的电极使用钨电极，用氩作为保护气体，因此有时也被称为“氩弧焊”。

 

用于钣金件的材料主要包括钢材（SPCC，SECC）、不锈钢和铝。板厚也根据材料种类从t0.1～22mm不等。选择时需要考虑零件的用途和加工特性。

・钢材

钣金加工中的钢材一般根据其加工性和表面处理状态来区别使用。最常用的SPCC是一种廉价且易于加工的材料，但由于容易生锈，加工后需要进行喷涂或电镀等表面处理。SECC 是一种电镀锌钢板，有时也被称为“bonder”。它易于喷涂和着色，因此很容易用作控制面板或其他在下道工序中进行涂漆处理的坯料。SGCC 是一种热浸镀锌钢板，具有很高的防腐蚀性能，多用于需要防锈的产品，如户外使用的产品等。

・不锈钢

不锈钢是一种常用于要求耐腐蚀和清洁的产品的材料。SUS304是一种典型的钣金材料，这种材料流通性好易于采购，耐腐蚀性好，易于切割、弯曲和焊接。 在 SUS 304 中，一般建议使用 2B 材料，有光泽表面需求时建议 “抛光材料”（单面抛光 #400）。此外，SUS430多用于用水较多的区域，例如厨房设备和建筑钣金等。

・铝

铝具有比重轻，易于传热等特点，因此适用于轻质或需要良好散热性的产品。A5052 是最常用的钣金件铝合金，但它的钣金加工难度也高于其他材料。例如铝不易吸收激光，因此采用激光切割时需要比不锈钢或钢材更高的激光功率。具体来说，3kw光纤激光器可加工厚度达 22 毫米的钢材，但要加工相同厚度的铝材，则需要 6kw光纤激光器。

板材越厚，弯曲时就越容易开裂，由于热传导率高，焊接也需要熟练的技术人员。因为材料价格和加工单价往往较高，所以最好将其用于真正需要的用途。

 

对于钣金件的表面处理可以根据用途选择合理的处理方式，例如电镀可以增加钣金件的抗腐蚀性能，喷涂可以附着颜色，激光打标可以添加信息等。

・喷涂

喷涂是一种表面处理方法，在零部件表面涂上涂料并使其干燥，从而增加部件表面的颜色、耐久性、耐腐蚀性及其他功能。所谓钣金喷涂，是指对钣金进行的喷涂处理。根据产品的用途和所需的功能，涂料和喷涂方法各不相同。如果您想通过喷涂来增加功能性，建议咨询专业的钣金喷涂供应商。在为控制面板或机器盖板等钣金件增加色彩、耐候性和耐腐蚀性时，粉末喷涂（粉末涂料均匀喷涂）通常是首选方法。添加喷涂说明时，请参照日本喷涂制造商协会出版的颜色样本，使用 “Munsell 值 “进行说明。

・电镀

钣金件的电镀处理是为了增加零件耐腐蚀性、耐磨性和装饰性等。电镀处理的类型因材料而异。首先，化学镀镍是SPCC电镀工艺中的典型代表，通常用于精密仪器，因为它具有优异的耐腐蚀性和耐磨性，并且膜厚趋于恒定。俗称“染黑”的四氧化三铁镀层，因为镀层薄，尺寸变化小，所以适用于精密设备部件，但在使用时必须注意，油分用完后很快会生锈。

三价铬酸盐是一种环保型电镀方法，有白色和黑色两种，白色铬酸盐表面呈蓝白色，黑色铬酸盐表面呈黑色。 需要注意的是，不锈钢在材料选定时已经考虑耐腐蚀性，因此很少在后续工序中对不锈钢金属板部件进行电镀。此外，不锈钢也是一种难以电镀的材料，因此，如果你确实想提高耐腐蚀性或有其他目的，建议咨询专业的表面处理公司。

・阳极氧化

阳极氧化也是表面处理方法的一种，它是人为地在铝表面形成一层氧化膜，只有当材料是铝时，阳极氧化才能提高耐腐蚀性和耐磨性。 阳极氧化最常见的是白色和黑色，但专业公司也可以添加蓝色、绿色、红色或其他颜色的处理。

・激光打标

激光打标是用微弱的激光束照射表面进行装饰，或添加零件编号或条形码等信息。 在激光加工类型中，它被归类为 “表面改性”，直接在材料表面写入信息，因此除非通过抛光或其他方法刻意擦除，否则信息不会消失。 近年来，对零部件的可追溯性和生产批次等识别信息的要求越来越常见。

 

在设计钣金件时，必须考虑可加工性，包括机加工性能。 设计时需要考虑的因素有很多，但在这里我们主要谈三个方面。

・展开后无法形成单张板材的零件无法处理

钣金零件是通过切割和弯曲单张板材加加工而成的，因此原本不是单张板材的图纸无法加工制成零件。这就是为什么钣金加工厂要进行一种称为 “展开 “的工艺，在这个工艺中，图纸上的弯曲和焊接等加工被解除，板材图纸恢复到加工工艺前的初始单张板材状态。使用 3D CAD 进行设计时很难注意到这一点，因此建议在最终确定方案之前先在脑海中构思一次。

・考虑加工极限

钣金件是通过弯曲单张板材形成的，因此根据弯曲部位的尺寸和产品与端面的距离，能够进行加工的范围可能会受到限制。例如，靠近弯曲部位的孔加工、孔距端面的最小距离、最小弯曲距离和最大弯曲角度等都受到设备的限制。因此可能会出现即使在 CAD 中可以实现，但实际上却无法进行加工的情况。设计时要事先确认钣金加工厂的加工极限，以避免订货后因无法加工而造成的返工。

・注意产品在弯曲过程中可能会与模具发生干涉

在 U 形折弯或C形折弯等长边大于短边的情况下，工件在依次弯曲时可能会与模具发生干涉。 这种干涉可能会导致无法加工，因此在设计阶段一定要注意。

Misumi meviy可以实现即时报价，提供钣金件加工服务，并在折弯过程中提供干涉分析。如果分析结果发现与模具等有干涉，报价屏幕上则会出现提示信息，双击干涉部位即可进行检查。 如果能活用这些功能，可实现高效率的钣金设计。

 

钣金加工是一种在金属薄板上施加力使其变形的加工技术。常用于工业产品、工厂生产设备、食品制造设备等。钣金件加工包括机械钣金件（工厂钣金件、精密钣金件）、手工钣金件、建筑钣金件等。钣金件的工序一般按照落料、折弯和焊接的顺序进行。金属薄板一般使用钢材、不锈钢和铝材等材料，通常需要进行如喷涂、电镀和阳极氧化等表面处理。