不锈钢在家电行业的应用
家电行业一直是西方发达国家不锈钢应用最广泛的行业,包括电冰箱、洗衣机、洗碗机、微波炉、电烤箱、消毒柜、小家电等一大批产业集群。在家电行业,不锈钢用量大的是自动洗衣机内筒、微波炉内外壳体、冰箱内衬,且多采用铁素体不锈钢。我国生产的微波炉、冰箱、空调、电视等已是全世界上最具有竞争力的产品,国内家电行业不锈钢开发应用前景广阔。2012年家电行业不锈钢的消费量约为104万吨,占全国总消费量的14%。预计该行业会今后一段时期将以10%的速率稳定增长,到2015年,家电行业不锈钢消费量将达到150万吨。
一、家电产品的分类
家电即家用电器的简称,是指以电能来进行驱动(或以机械化动作)的用具,可帮助执行家庭杂务,如炊食、食物保存或清洁,除了家庭环境外,也可用于公司或是工业的环境里。基本上,家用电器分为大型家电(白色家电、黑色家电)和小家电。
黑色家电:是带给人们娱乐、休闲的家用电器,一般配备有电子元器件、电路板,主要包括电视机、录像机、音响、VCD、DVD、手机等。
白色家电:是减轻人们的劳动强度,改善生活环境提高物质生活水平的家用电器,主要是通过电机将电能转换为热能、动能进行工作的,主要包括洗衣机、洗碗机、微波炉、电冰箱和部分厨房电器。
小家电:一般是指占用比较小的电力资源,或者机身本身也比较小的家用电器,主要包括电熨斗、电热水壶、豆浆机等。
随着群众生活水平的提高,对家电品质的追求也不断上升。不锈钢在家电行业中的使用广泛性与日俱增,目前主要集中在白色家电中的洗衣机、洗碗机、微波炉、电冰箱、厨电以及多种小家电。
二、家电产品对不锈钢的选材要求
1、表面选择
家电产品所使用的不锈钢表面精加工类型主要有:2B、BA0、BA1、NO.4。前三者表面光泽度呈递增排列,而NO.4则为研磨表面(俗称拉丝)。NO.4表面多使用在中大型家电的外门板,例如冰箱面板、微波炉面板等;BA1多使用在小家电外壳和中大型机的可见腔体,例如电热水壶外壳、洗衣机滚筒等;2B则多用于中低端家电的各种不锈钢部件及高端机的非可见部分。
2B、BA1、NO.4表面均直接使用,而有时候我们会看到某些家电产品有类似镜面的不锈钢使用。这是因为制造商对不锈钢进行了抛光处理,在这种情况下BA0表面是最佳选择。BA0表面是光亮程度介于2B和BA之间的一种产品。其工艺路径既包含了光亮退火又沿用传统的2B工艺。具有产品光泽度好解像度高价格低的优点。由于BA0产品特殊的工艺,决定了其产生缺陷的几率大为降低,产品表面缺陷极少、色泽均一,又具备一定光泽度。轻微抛光就可达到镜面效果。若选择2B则抛光成本高企,选择BA1则材料成本上升,均不是理想选择。
家电产品要求不锈钢表面无影响使用的缺陷。诸如压入、划伤等缺陷的存在严重影响产品的视觉美观,对品牌价值的损害无法估量。应用于家电产品的不锈钢在生产制造过程中有严格的工艺控制标准和表面质量检查标准。除以上常见表面缺陷外,有一种“砂金”缺陷是家电用不锈钢需要严格避免的缺陷。在这里先对此缺陷进行定义:不锈钢表面覆膜后再将保护膜撕去,在表面上会出现亮白色的细小金属颗粒,通俗讲呈现“亮晶晶”的状态,这就是“砂金”缺陷。该缺陷不同于常见的制造缺陷,而且仅发生于铁素体不锈钢,一般以430钢种发生居多。
因为家电用不锈钢的表面要求极高,在家电企业的加工制造过程中都会采用表面覆保护膜的措施,在整机装配完毕后甚至在电器交到消费者手中才将保护膜撕去,此时如果出现“砂金”缺陷则负面影响极大。对于该缺陷的成因有较多争议,一者认为是表面粗糙导致,一者认为是晶间腐蚀所产生,尚没有定论,至今没有有效的控制手段。就材料的使用角度来讲,“砂金”缺陷不影响材料的内在性能,但伤害表面的美观。有一种做法是用干净的布擦拭表面金属颗粒,可以将该缺陷抹去。
2、性能选择
根据家电产品的加工方式、成品验收要求,对不锈钢材料存在性能的要求主要归纳成四类:板型要求、力学性能要求、焊接性能要求和耐腐蚀性能要求。
板型要求。家电产品多为各部件组装,在部件加工前需要不锈钢剪切配送中心将卷料开平成为定尺料。所提供的定尺料要求板型平整,以保证有效贴合模具。有的时候不锈钢卷料在切割成小块后会出现翘曲,这是钢板内应力释放的结果。存在内应力的原因有二:带钢退火不充分内应力未消除;或者原卷板型较差而经过矫直机强行矫平。上述情况下材料积聚了一定的内应力,当切割成小块后,部分内应力会释放,板型回复成翘曲状。翘曲的钢板强行加工轻者成型失效重者损坏模具,所以一定要避免。
力学性能要求。不同的家电部件其加工变形程度不同,对不锈钢材料的力学性能有差异化要求。浅冲压型部件可以选择大众化的430材料,形变复杂的部件则根据实际情况依次选择430L、439、430LN/430LNT/430J1L、443NT甚至304钢种。焊接性能要求。对于有焊接加工的部件,需要兼顾焊接效率和焊缝强度。普通430焊接后表现出焊缝组织晶粒粗大、焊缝脆、易裂,无法满足焊接加工。而430LNT钢种由于超低碳氮控制和铌钛微量元素添加,焊缝区域晶粒细化显著,焊缝强度高、无有害相析出,是焊接加工部件的首选材料。另外的,439和430J1L钢种用于焊接加工亦比较广泛。
耐腐蚀性能要求。科学地说,不锈钢是一种不容易生锈的钢,在某些特定条件下也会不可避免地发生锈蚀。但对于普通消费者而言,认为购买的不锈钢产品不应该出现生锈,这是大众认知。故在实际生产时要考虑两方面,一是根据使用环境合理选材,二是产品制造过程中避免锈蚀条件的导入。
前者,根据产品的使用环境,部件的装配位置,合理选择钢种,常用的家电各牌位的不锈钢具有不同的电化学点蚀电位,家电用不锈钢出现生锈,基本上表现为点蚀。点蚀电位是材料抵抗点蚀发生的表征。该数值越大,同样外部环境下材料越不容易发生点腐蚀。后者,在部件的加工和装配过程中需要严格防止腐蚀介质的侵入。特别是含有氯离子的介质一旦沾染不锈钢表面则极易引发点蚀的发生。所以不锈钢表面覆保护膜后加工、使用脱盐水进行不锈钢表面清洗、表面研磨后注意清理残留的研磨渣等都是有效可行的措施。