11 種鈑金加固方法：強化您的零件

鈑金加固

你有沒有註意到桌上型機殼上的肋條、法蘭和焊接支架？ 這些被稱為加強筋，添加到鈑金件上，以增強結構的堅固性和耐用性。除此之外，還有其他幾種類型或方法可以添加加強筋。 

通常情況下，這些加固措施會被考慮在內 鈑金折彎服務 從零件概念化和設計之初就力求達到所需的強度和功能。 

本文接下來的章節將介紹適用於以下材料製成的零件的 11 種關鍵加固技術： 鈑金彎曲方法 或其他任何製造工藝。我們也將詳細說明強度類型、零件加強設計規則，以及如何選擇合適的加強技術。

 

什麼是鈑金加固？ 

加強彎曲

鈑金加固是指透過增加不同的特徵（甚至額外的部件）來提高鈑金的機械強度、抗應力能力和結構完整性。這對於鈑金加工的整體性能和安全性至關重要。 

製造商可以透過整合先進的數控加工工藝，包括銑削、鑽孔、開槽、焊接、雷射切割和沖壓，直接在金屬板材上添加加強筋。這也有助於保持生產的精度和一致性。

您可以在各種鈑金零件中看到加固，例如面板、外殼、汽車擋泥板、建築元件、安裝支架和散熱器。 

 

為什麼需要對金屬薄板進行加固？

由於製造過程中需要施加變形力來塑造金屬板材，因此在高應力下，板材有過度彎曲、開裂和拉伸的風險。所以，需要對金屬板材進行加固。加固措施能夠維持成型部件的結構完整性。

以下是五個需要肋骨、包邊、彎曲處和尖牙等加固措施的原因： 

1. 防止在受力作用下彎曲或變形。 
2. 保持工作紙在沖壓衝擊或應力下的原始形狀。
3. 為應對重載提供額外支撐。
4. 為了延長使用壽命和提高耐用性 
5. 為了保持機器和汽車的結構穩定性。

 

鈑金所需的機械強度類型 

金屬零件的整體強度和結構完整性由八種主要的機械強度來定義，包括抗拉強度、剪切強度、屈服強度、抗壓強度、衝擊強度、疲勞強度、彎曲/成形強度和蠕變強度。

讓我們來看看下表中列出的各種力量類型： 

強度	定義	為什麼這很重要？
抗拉強度	它定義了板材在拉伸過程中斷裂前所能承受的最大應力。	確定金屬成形過程中的變形負荷至關重要。
剪切強度	它耐切割和沖壓。	適用於剪切操作、緊固件剪切載重以及缺口零件的邊緣完整性。
屈服強度	板材開始發生塑性變形時的應力水平。	它有助於確保金屬成形過程中的安全成形極限和允許應力。
抗壓強度	材料在發生屈曲、壓碎或失效前所能承受的最大壓縮應力。	重要的是，部件要能承受壓縮負荷，例如帶子、短柱和沖壓肋。
衝擊強度	能夠吸收突發或衝擊負荷而不發生斷裂。	它可以預測板材部件在跌落、撞擊或突然碰撞後的耐受能力。
疲勞強度	最大循環應力板能夠承受規定的循環次數。	對於承受反覆負荷的部件而言，這是一個至關重要的考慮因素。
彎曲/成形性	它定義了板材在不發生任何斷裂的情況下，能夠承受彎曲、拉伸和拉扯的能力。	它直接控制製造製程、回彈、最小彎曲半徑和其他彎曲變數。
蠕變強度	在持續載重和高溫下抵抗緩慢、隨時間變化的變形的能力。	適用於高溫或持續負載環境下使用的板材，例如排氣罩。

 

加強金屬薄板的步驟有哪些？

讓我們來看看鈑金加固的各個步驟： 

• 選擇板材厚度： 加固金屬板的過程始於分析金屬板的物理和機械性能，並確保其厚度符合所需應用的要求。 
• 確定強化方法： 然後，你需要選擇合適的加固方法來達到所需的剛度。
• 流程執行： 依正確的順序執行所選的強化方法。
• 強化測試： 透過測量檢查加固部件的最終剛度、強度和其他性能。您也可以進行破壞性試驗。

 

鈑金加固技術  

一些加固技術涉及形成或製造特定特徵，例如孔、切口、彎曲邊緣和缺口。另一些則與插入輔助元件或連接部件有關，例如鉚接和焊接。

讓我們來詳細介紹一下鈑金零件的11種關鍵加固技術： 

1. 邊緣彎曲
2. 包邊
3. 輪廓拉伸
4. 添加關節
5. 添加凹槽接縫
6. 焊接 
7. 鉚釘
8. 小孔打孔
9. 螺帽和螺栓
10. 彎曲錐度
11. 三角肋

邊緣彎曲

邊緣彎曲和V形彎曲

彎曲鈑金件邊緣是一種簡單而有效的加強技術。您可以將邊緣彎曲成特定的角度或形狀，例如 45° 或 135°。這可以增強邊緣強度並提高結構完整性。直線邊緣更容易彎曲和變形，這也使得它們更難加工。 

• 為妳而設的優點: 它結構簡單，但成本低廉，可減少振動並提高截面模量，無需額外的連接或支撐。 
• 局限性： 不適用於小型零件，且彎曲處有材料損壞的風險。 
• 何時使用： 適用於薄金屬零件，通常指厚度為 1 至 3 毫米的零件。 

包邊

鈑金包邊

捲邊是指將直線邊緣彎曲成光滑的圓形或特定角度形狀的過程。它能增強零件的剛性、美觀性和操作安全性。 

• 為妳而設的優點: 捲邊可增強彎曲強度、結構剛性，使零件更具視覺吸引力，同時也能防止磨損和變形。 
• 限制： 增加模具成本，使成型製程更加複雜。 
• 何時使用： 適用於厚度為 0.5–2 毫米的零件，對安全性、美觀性和耐用性要求較高。 

金屬型材拉伸

這項技術從根本上改變了材料的微觀結構，使晶粒沿著特定方向排列，從而改變板材的機械性能。拉伸後，板材變得更加堅固耐用。 

• 為妳而設的優點: 製程經濟，表面光潔度好，應力分佈均勻，機械強度高。
• 局限性： 拉伸不適用於複雜部件，而且是一個相對較慢的過程。 
• 何時使用： 對於需要加固和精確成型的薄至中等厚度的彎曲金屬板製品，拉伸成型是理想的選擇。

添加法蘭 

輪緣

凸緣是指金屬板材邊緣的小型彎曲唇邊或圓角部分。這種折疊有助於分散應力並防止磨損。通常，設計人員會將凸緣尺寸設定為板材厚度的四倍以上。

• 為妳而設的優點: 尺寸穩定性好，邊緣剛度高，表面適合連接（鉚接、螺栓連接等）。 
• 局限性： 材料成本更高，生產週期更長。  
• 何時使用： 適用於結構框架、汽車面板、外殼以及其他需要高邊緣強度的應用中使用的中等至厚板材。 

添加凹槽接縫 

凹槽接縫 

槽型接縫是透過對板材邊緣的薄槽進行壓制和滾壓而形成的。這種連接方式無需任何額外的部件。槽口可以相互咬合，從而將多個部件連接在一起。

• 為妳而設的優點: 一種經濟實惠的技術，可以增強強度、提高剛度，並且方便維持。 
• 限制：相對複雜、耗時，且更注重技能的過程。 
• 何時使用溝槽接頭常用於輸送氣體、水、空氣和其他流體的管路系統中。 

焊接

金屬板材焊接

焊接是透過施加熱量和壓力，將兩塊或多塊金屬薄板永久連接起來的工藝；有時還需要使用耗材。金屬焊接是指在接觸點將材料連接起來，形成牢固、可靠且持久的冶金結合。常見的金屬薄板焊接方法包括電弧焊、氬弧焊、微波絕緣焊接和點焊。 

• 優勢設計靈活，連接牢固，可連接不同材料，且經濟高效。 
• 限制： 可能會出現應變和殘餘應力，導致需要拆卸時無法拆卸。 
• 何時使用：適用於需要堅固、氣密連接的零件或產品，例如造船、航空和汽車行業中使用的零件或產品。

鉚釘

鈑金鉚釘

鉚接過程中，將鉚釘插入材料預先鑽好的孔中，鉚釘尾端變形至鉚釘桿直徑的1.5倍，從而形成牢固的連接。與焊接不同，鉚接無需高溫，並能保持連接區域原有的熱性能。 

• 為妳而設的優點:  鉚釘樣式與材質選擇多樣，耐惡劣環境，安裝更簡單快速。 
• 限制： 鉚接會增加零件的重量。雖然鉚接可以形成永久性連接，但它更適合半永久性連接。 
• 何時使用： 將不同材質的板材連接起來並固定組件。 

小孔打孔

小沖孔

在金屬薄板上沖壓出小孔有助於應力均勻分佈，避免應力集中。這樣可以提高抗拉強度，從而最大限度地減少局部失效。若沖壓小孔不影響零件的功能，孔徑應等於材料厚度。  

• 優勢：在不顯著降低強度的前提下減輕重量，且工藝經濟。 
• 限制： 孔位上的任何誤差都會削弱金屬薄板的結構完整性。 
• 何時使用： 使用小孔沖壓可以減輕重量並更好地分散應力。 

使用螺帽和螺栓 

鈑金螺栓 

螺帽和螺栓是成對使用的螺紋緊固件，用於連接多個板材零件。外螺紋螺栓插入預先攻牙的孔中，螺帽從另一側安裝以確保其緊密配合。這種方法可用於簡單的金屬支架，也可用於複雜的船舶部件。 

• 優勢組裝和拆卸靈活，安裝簡便，並提供客製化選項。 
• 限制： 強度不如焊接，而且螺栓材料必須與工作板材料相容。 
• 何時使用： 從輕型到重型應用，可減少振動，並在需要時方便拆卸。 

彎曲錐度 

錐形彎

這種方法是將彎曲部分的寬度沿長度以恆定速率逐漸減少。錐形彎曲能夠更有效地分散彎曲應力。因此，這種加固方法透過改善變形過程中的金屬流動性，降低了應力集中的風險。 

• 為妳而設的優點: 錐形設計可以延長彎曲壽命，降低彎曲頂點的應力集中，並避免開裂的風險。 
• 局限性： 保持嚴格的公差既耗時又具有挑戰性。 
• 何時使用： 當您需要剛性彎曲，或零件用於高應力應用。 

三角肋 

三角肋骨

在彎曲區域附近使用三角形加強筋有助於在施加高彎曲應力變形後保持強度，並能減少負載下的振動。

• 為妳而設的優點: 剛度增加，過度變形最小，避免材料變形。 
• 局限性： 這是一種比較複雜的方法，需要精確定位肋骨才能獲得高強度。 
• 何時使用： 用於增強彎曲截面的剛度和強度，以及用於需要高變形負荷的材料。

此外，如果您想了解哪種彎曲方法更適合高強度鋼筋，請閱讀不同彎曲方法的分析詳述。 鈑金折彎技術 並點選這裡。

如何選擇合適的鈑金零件加強技術？ 

成品的性能和使用壽命受多種因素影響，包括金屬板材加固技術的選擇。 在選擇合適的鈑金加強技術時，應考慮三個主要因素：板材厚度、強度需求和應力類型。 

材料厚度

較薄的材料更適合採用沖孔或開槽等工藝，而較厚的金屬可能需要鉚接或焊接等更耐用的加固工藝。

所需強度

對於需要高強度和高耐久性的項目，例如涉及重型機械或建築的項目，焊接或加強結構可能更具優勢。另一方面，對於需要柔韌性的應用，彎曲或拉伸等技術可能更為合適。

應力類型

選擇最佳加強方案以克服這些力，需要了解三種應力類型：拉伸應力、壓縮應力和剪切應力。因此，需要確定鈑金零件在應用過程中將承受的應力類型。

 

哪些產業會用到增強型金屬板材？

鈑金加固部件

建築、汽車、航空航太和重型機械等​​行業都使用加固金屬板，因為它們堅固耐用。 

下表列出了增強金屬板在不同產業的應用實例。 

行業	應用實例
汽車業	結構件、副車架、引擎擋泥板、座椅安裝支架和車門內板。
航太	機翼蒙皮（附縱樑和肋條）、機身蒙皮、地板樑等。
建設	屋頂板、隔牆立柱、鋼筋混凝土覆層板、金屬天花板板和金屬模板
家用電器	冰箱外殼、洗衣機/烘乾機滾筒、安裝框架、洗碗機架、微波爐腔體
重型機械	帶有加固邊緣的檢修門、工具機框架、帶加強筋/角撐板的外殼和輸送機外殼。

 

加強鈑金零件的設計考量 

鈑金零件的設計也會影響成品的強度。任何孔位不當、折彎線間距不足以及任何特徵的加工錯誤都會損害結構完整性，甚至導致失效。

以下是一些加強金屬零件的設計考量：

1. 保持一個 均勻的板材厚度 貫穿整個設計。
2. 做精確的事情 鈑金彎曲計算包括彎曲力、彎曲半徑、夾緊力和沖壓順序。 
3. 彎曲半徑 為避免變形，厚度至少應等於或大於厚度。
4. 釋放變形力後，金屬薄板會趨向恢復到初始位置，稱為「回彈」。彈回所以，請考慮這種影響。 
5. 如果你的設計有 法蘭， 它們的長度應該等於或大於厚度的四倍。 
6. 包括 彎曲釋放 深度至少等於板材厚度。
7. 設計中的每個彎曲處，都要確保 它的高度 大於厚度的兩倍（>2T+ R）。
8. 最低 兩個孔之間的間距 應大於厚度的兩倍加上彎曲半徑（>2T+R）。
9. 在設計中清晰標註尺寸和公差。您也可以執行模擬來查看變形力的影響，然後再開始生產。 

 

鈑金加固過程中應避免的錯誤

特別是，肋條位置不正確、材質不適用、過度彎曲和緊固錯誤等錯誤會影響鈑金零件的功能和性能。 

• 避免過大的彎曲半徑： 不正確的彎曲半徑會導致過度彎曲，降低強度，並在彎曲線附近產生裂縫。
• 厚度不正確： 成形操作中的變形負荷必須根據金屬板材的厚度來選擇。 
• 肋骨位置不當： 肋條位置不當會導致應力集中。因此，務必確保肋條與彎曲線正確對齊。 
• 材料不相容性： 鉚釘、螺絲和螺栓等加固元件必須與鈑金材料相容。

 

加固薄金屬板零件的最佳方法有哪些？ 

無論厚度如何，金屬板材零件都容易出現缺陷。您可以採用增加凸緣和加強筋等方法，提高其抗彎曲變形能力並提升耐久性。

1. 在零件的正確位置加入加強筋、彎曲錐度和凸緣。 
2. 盡量減少平面部分。相反，要加入角度、曲面和其他類似特徵。 
3. 如果零件有連接處，請使用螺栓螺母或焊接方法。 
4. 優化設計，使應力均勻分佈，並制定有效的彎曲策略。 

閱讀更多： 空氣彎曲金屬板

 

金屬薄板有可能過度加固嗎？

是的，鈑金零件有可能過度加固，超出功能要求。例如，重疊多個加固層、過多的加強筋以及加強非關鍵孔洞。 

過度增強是指剛好度過高，超過了達到最佳性能所需的剛性。這可能會增加重量，使成型過程更加困難，也會產生新的應力集中點。 因此，您必須確定所需的剛性、強度和重量，以避免過度加固。

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加起來

幾乎所有鈑金零件都需要加固，以提升性能、美觀、耐久性和安全性。加固技術應用於各種零件，從簡單的金屬支架到汽車產業的複雜面板。採用合適的加強技術，可增強零件的強度並提高其剛度。同時，加固也有助於維持零件原有的機械性質。

然而，要實現牢固的加固，必須優化設計、選擇合適的技術、了解材料特性並利用先進的設備。 

 

常見問題

如何讓金屬薄板變得堅固？

為了提高金屬板材的剛性，可以使用加強筋、凸緣、波紋、捲邊和凸緣等加強結構。這些結構可以增加板材厚度，並有助於更好地分散應力。 

金屬薄板有哪些不同類型的強度？ 

常見的金屬板材強度類型有剪切強度、極限抗拉強度、屈服強度、壓縮強度和疲勞強度。

如何連接鈑金件以進行加強？

根據材料類型和厚度，可以使用鉚接、螺絲連接、螺母螺栓組裝、焊接和釬焊等技術來連接鈑金零件以進行加固。