Ülikõrge tugevusega terase (alumiiniumi) kiire kuumstantsimisliin
Peamised omadused
Tootmisliin on loodud autoosade tootmisprotsessi optimeerimiseks kuumstantsimise tehnoloogia rakendamise abil. See protsess, mida Aasias tuntakse kuumstantsimise ja Euroopas presskõvendamise nime all, hõlmab tooriku materjali kuumutamist teatud temperatuurini ja seejärel pressimist vastavatesse vormidesse hüdraulilise pressi tehnoloogia abil, säilitades samal ajal rõhu, et saavutada soovitud kuju ja läbida metallmaterjali faasimuundamine. Kuumstantsimise tehnikat saab liigitada otseseks ja kaudseks kuumstantsimise meetodiks.
Eelised
Kuumstantspostiga valmistatud konstruktsioonielementide üks peamisi eeliseid on nende suurepärane vormitavus, mis võimaldab toota keerukaid geomeetriaid erakordse tõmbetugevusega. Kuumstantspostiga valmistatud osade kõrge tugevus võimaldab kasutada õhemaid metalllehti, vähendades komponentide kaalu, säilitades samal ajal konstruktsiooni terviklikkuse ja vastupidavuse kokkupõrkele. Muude eeliste hulka kuuluvad:
Väiksemad ühendusoperatsioonid:Kuumstantsimistehnoloogia vähendab keevitamise või kinnitusühenduste vajadust, mille tulemuseks on parem efektiivsus ja toote terviklikkus.
Minimeeritud tagasitõmbumine ja deformatsioon:Kuumstantsimisprotsess minimeerib soovimatuid deformatsioone, näiteks detailide tagasiveeremist ja moonutusi, tagades täpse mõõtmete täpsuse ja vähendades vajadust täiendava ümbertöötlemise järele.
Vähem osade defekte:Kuumstantsitud detailidel on külmstantsimismeetoditega võrreldes vähem defekte, näiteks pragusid ja lõhenemist, mille tulemuseks on parem tootekvaliteet ja väiksem jäätmekogus.
Alumise pressi tonnaaž:Kuumstantsimine vähendab külmstantsimisega võrreldes vajalikku pressi tonnaaži, mis toob kaasa kulude kokkuhoiu ja tootmise efektiivsuse suurenemise.
Materjali omaduste kohandamine:Kuumstantsimistehnoloogia võimaldab materjali omaduste kohandamist detaili konkreetsete piirkondade põhjal, optimeerides jõudlust ja funktsionaalsust.
Täiustatud mikrostruktuurilised täiustused:Kuumstantsimine pakub võimalust parandada materjali mikrostruktuuri, mille tulemuseks on paremad mehaanilised omadused ja suurem toote vastupidavus.
Sujuvamad tootmisetapid:Kuumstantsimine kõrvaldab või vähendab vahepealseid tootmisetappe, mille tulemuseks on lihtsustatud tootmisprotsess, suurem tootlikkus ja lühemad tarneajad.
Toote rakendused
Kõrgtugevast terasest (alumiinium) kiire kuumstantsimise tootmisliin leiab laialdast rakendust autode valgete kereosade tootmisel. See hõlmab sõiduautodes kasutatavaid piilarikomplekte, kaitseraudu, uksetalasid ja katuseraamikomplekte. Lisaks uuritakse kuumstantsimise abil loodud täiustatud sulamite kasutamist üha enam sellistes tööstusharudes nagu lennundus, kaitsetööstus ja arenevad turud. Need sulamid pakuvad suurema tugevuse ja väiksema kaalu eeliseid, mida on teiste vormimismeetodite abil raske saavutada.
Kokkuvõtteks tagab ülitugeva terase (alumiiniumi) kiire kuumstantsimisliin keeruka kujuga autokereosade täpse ja tõhusa tootmise. Tänu suurepärasele vormitavusele, vähendatud ühendusoperatsioonidele, minimeeritud defektidele ja täiustatud materjaliomadustele pakub see tootmisliin arvukalt eeliseid. Selle rakendused laienevad valgete kereosade tootmisele sõiduautodele ning pakuvad potentsiaalseid eeliseid lennunduses, kaitsetööstuses ja arenevatel turgudel. Investeerige ülitugeva terase (alumiiniumi) kiire kuumstantsimisliini, et saavutada autotööstuses ja sellega seotud tööstusharudes silmapaistev jõudlus, tootlikkus ja kergekaalulised eelised.
Mis on kuumstantsimine?
Kuumstantsimine, mida Euroopas tuntakse ka presskõvendamise ja Aasias kuumstantsimise nime all, on materjali vormimise meetod, mille puhul toorikut kuumutatakse teatud temperatuurini ning seejärel stantsitakse ja jahutatakse vastavas matriitsis rõhu all, et saavutada soovitud kuju ja esile kutsuda metallmaterjali faasimuutus. Kuumstantsimise tehnoloogia hõlmab booriterasest lehtede (algtugevusega 500–700 MPa) kuumutamist austenitiseeruvasse olekusse, nende kiiret ülekandmist matriitsi kiirstantsimiseks ja detaili jahutamist matriitsis jahutuskiirusega üle 27 °C/s, millele järgneb rõhu all hoidmise periood, et saada ühtlase martensiitse struktuuriga ülikõrge tugevusega terasdetailid.
Kuumstantsimise eelised
Parem tõmbetugevus ja võime moodustada keerukaid geomeetrilisi kujundeid.
Komponendi kaalu vähendamine õhema lehtmetalli kasutamisega, säilitades samal ajal konstruktsiooni terviklikkuse ja vastupidavuse kokkupõrkele.
Vähenenud vajadus ühendustoimingute, näiteks keevitamise või kinnitamise järele.
Minimeeritud detailide tagasitõmbumine ja deformeerumine.
Vähem osalisi defekte, näiteks pragusid ja lõhesid.
Väiksem pressi tonnaaživajadus võrreldes külmvormimisega.
Võimalus kohandada materjali omadusi vastavalt konkreetsetele detailide tsoonidele.
Täiustatud mikrostruktuurid parema jõudluse tagamiseks.
Sujuvam tootmisprotsess, kus valmistoote saamiseks on vaja vähem tööetappe.
Need eelised aitavad kaasa kuumpressitud konstruktsioonielementide üldisele tõhususele, kvaliteedile ja jõudlusele.
Lisateavet kuumstantsimise kohta
1. Kuumstantsimine vs külmstantsimine
Kuumstantsimine on vormimisprotsess, mis viiakse läbi pärast teraslehe eelsoojendamist, külmstantsimine aga viitab teraslehe otsestantsimisele ilma eelsoojendamiseta.
Külmstantsimisel on kuumstantsimise ees selged eelised. Siiski on sellel ka mõningaid puudusi. Külmstantsimisprotsessi tekitatud suuremate pingete tõttu võrreldes kuumstantsimisega on külmstantsitud tooted vastuvõtlikumad pragunemisele ja lõhenemisele. Seetõttu on külmstantsimiseks vaja täpset stantsimisseadet.
Kuumstantsimine hõlmab teraslehe kuumutamist enne stantsimist kõrge temperatuurini ja samaaegset karastamist stantsis. See viib terase mikrostruktuuri täieliku muutumiseni martensiidiks, mille tulemuseks on kõrge tugevus vahemikus 1500 kuni 2000 MPa. Seetõttu on kuumstantsitud toodetel külmstantsitud toodetega võrreldes suurem tugevus.
2. Kuumstantsimise protsessi voog
Kuumstantsimine, tuntud ka kui "presskõvendamine", hõlmab 500–600 MPa algtugevusega ülitugeva lehe kuumutamist temperatuurini 880–950 °C. Seejärel stantsitakse ja jahutatakse kuumutatud lehte kiiresti stantsis, saavutades jahutuskiiruse 20–300 °C/s. Austeniidi muutumine martensiidiks karastamise ajal suurendab oluliselt komponendi tugevust, võimaldades toota stantsitud detaile tugevusega kuni 1500 MPa. Kuumstantsimise tehnikaid saab jagada kahte kategooriasse: otsene kuumstantsimine ja kaudne kuumstantsimine:
Otsese kuumstantsimise puhul suunatakse eelsoojendatud toorik otse stantsimiseks ja karastamiseks mõeldud suletud stantsi. Järgnevad protsessid hõlmavad jahutamist, servade lõikamist ja aukude stantsimist (või laserlõikust) ning pinna puhastamist.
Fiture1: kuumstantsimise töötlemisrežiim - otsene kuumstantsimine
Kaudse kuumstantsimise protsessis teostatakse külmvormimise eelvormimise etapp enne kuumutamise, kuumstantsimise, servade lõikamise, aukude stantsimise ja pinna puhastamise etappidesse sisenemist.
Kaudse kuumstantsimise ja otsese kuumstantsimise peamine erinevus seisneb külmvormimise eelvormimise etapi kaasamises enne kaudse meetodi kuumutamist. Otsese kuumstantsimise puhul suunatakse lehtmetall otse kuumutusahju, kaudse kuumstantsimise puhul aga saadetakse külmvormitud eelvormitud komponent kuumutusahju.
Kaudse kuumstantsimise protsessivoog hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
Külmvormimine ja eelvormimine – kuumutamine – kuumstantsimine – servade lõikamine ja aukude stantsimine – pinna puhastamine
Fiture2: kuumstantsimise töötlemisrežiim - kaudne kuumstantsimine
3. Kuumstantsimise peamised seadmed hõlmavad kütteahju, kuumvormimispressi ja kuumstantsimisvorme
Kütteahi:
Kuumutusahi on varustatud kütte- ja temperatuuri reguleerimise võimalustega. See suudab kuumutada ülitugevaid plaate kindlaksmääratud aja jooksul rekristallisatsioonitemperatuurini, saavutades austeniitse oleku. See peab suutma kohaneda suuremahuliste automatiseeritud pideva tootmise nõuetega. Kuna kuumutatud toorikut saavad käsitseda ainult robotid või mehaanilised käed, vajab ahi automaatset laadimist ja mahalaadimist suure positsioneerimistäpsusega. Lisaks peaks katmata terasplaatide kuumutamisel pakkuma gaasikaitset, et vältida tooriku pinna oksüdeerumist ja dekarboniseerumist.
Kuumvormimispress:
Press on kuumstantsimistehnoloogia tuum. See peab suutma kiiresti stantsida ja kinni hoida ning olema varustatud kiire jahutussüsteemiga. Kuumvormimispresside tehniline keerukus ületab tunduvalt tavapäraste külmstantsimispresside oma. Praegu on vaid vähesed välismaised ettevõtted omandanud selliste presside projekteerimis- ja tootmistehnoloogia ning nad kõik sõltuvad impordist, mis muudab need kalliks.
Kuumstantsimisvormid:
Kuumstantsvormid teostavad nii vormimise kui ka karastamise etappe. Vormimisetapis, kui toorik on vormiõõnde söödetud, viib vorm kiiresti läbi stantsimisprotsessi, et tagada detaili vormimise lõpuleviimine enne materjali martensiitse faasimuundumist. Seejärel siseneb see karastamise ja jahutamise etappi, kus vormi sees oleva tooriku soojus kandub pidevalt vormi. Vormi sees olevad jahutustorud eemaldavad soojuse koheselt voolava jahutusvedeliku kaudu. Martensiitseks-austeniitseks muutumine algab siis, kui tooriku temperatuur langeb 425 °C-ni. Martensiidi ja austeniidi vaheline muundumine lõpeb, kui temperatuur saavutab 280 °C ja toorik võetakse välja temperatuuril 200 °C. Vormi hoidmise ülesanne on vältida ebaühtlast soojuspaisumist ja -kokkutõmbumist karastamisprotsessi ajal, mis võib põhjustada detaili kuju ja mõõtmete olulisi muutusi, mis võib viia praagi tekkeni. Lisaks suurendab see tooriku ja vormi vahelise soojusülekande efektiivsust, soodustades kiiret karastamist ja jahutamist.
Kokkuvõttes hõlmavad kuumstantsimise peamised seadmed soovitud temperatuuri saavutamiseks vajalikku kuumutusahju, kiireks stantsimiseks ja hoidmiseks mõeldud kuumvormimispressi koos kiire jahutussüsteemiga ning kuumstantsimisvorme, mis teostavad nii vormimis- kui ka karastusastmeid, et tagada detailide nõuetekohane vormimine ja tõhus jahutamine.
Karastusjahutuse kiirus mõjutab mitte ainult tootmisaega, vaid ka austeniidi ja martensiidi vahelise muundamise efektiivsust. Jahutuskiirus määrab, milline kristalne struktuur moodustub, ja see on seotud tooriku lõpliku kõvenemisefektiga. Booriterase kriitiline jahutustemperatuur on umbes 30 ℃/s ja ainult siis, kui jahutuskiirus ületab kriitilise jahutustemperatuuri, saab martensiitse struktuuri moodustumist kõige enam soodustada. Kui jahutuskiirus on kriitilisest jahutuskiirusest väiksem, tekivad tooriku kristallisatsioonistruktuuris mittemartensiitsed struktuurid, näiteks bainiidi. Kuid mida suurem on jahutuskiirus, seda parem, seda suurem jahutuskiirus viib vormitud osade pragunemiseni ja mõistlik jahutuskiiruse vahemik tuleb määrata vastavalt osade materjali koostisele ja töötlemistingimustele.
Kuna jahutustoru konstruktsioon on otseselt seotud jahutuskiiruse suurusega, on jahutustoru projekteeritud üldiselt maksimaalse soojusülekande efektiivsuse seisukohast, seega on projekteeritud jahutustoru suund keerulisem ja seda on pärast vormi valamist mehaanilise puurimise teel raske saavutada. Mehaanilise töötlemise piirangute vältimiseks valitakse enne vormi valamist tavaliselt veekanalite reserveerimise meetod.
Kuna kuumpressimisvormi materjal talub pikka aega temperatuurivahemikku 200–880–950 °C rasketes külma- ja kuumatingimustes vaheldumisi, peab sellel olema hea konstruktsioonijäikus ja soojusjuhtivus ning see peab vastu pidama kõrgel temperatuuril tooriku tekitatud tugevale termilisele hõõrdumisele ja langevate oksiidikihtide abrasiivsele kulumisele. Lisaks peab vormimaterjalil olema ka hea jahutusvedeliku korrosioonikindlus, et tagada jahutustoru sujuv vool.
Kärpimine ja augustamine
Kuna kuumpressimise järgselt ulatub detailide tugevus umbes 1500 MPa-ni, on stantslõikuse ja -stantsimise korral seadmete tonnaažinõuded suuremad ja lõikeservade kulumine on tõsine. Seetõttu kasutatakse servade ja aukude lõikamiseks sageli laserlõikusüksusi.
4. Kuumstantsimisterase tavalised klassid
Toimivus enne stantsimist
Toimivus pärast stantsimist
Praegu on kuumstantsimisterase tavapärane klass B1500HS. Tõmbetugevus enne stantsimist on üldiselt 480–800 MPa ja pärast stantsimist võib see ulatuda 1300–1700 MPa-ni. See tähendab, et 480–800 MPa terasplaadi tõmbetugevus kuumstantsimise teel võib saavutada umbes 1300–1700 MPa tõmbetugevuse.
5. Kuumstantsimisterase kasutamine
Kuumstantsimise abil saab märkimisväärselt parandada auto kokkupõrkeohutust ja saavutada valge autokere kergekaalu. Praegu on kuumstantsimise tehnoloogiat rakendatud sõiduautode valgete kereosade, näiteks auto, A-piilari, B-piilari, kaitseraua, uksetala ja katuseraami ning muude osade puhul. Kergekaaluliseks stantsimiseks sobivate osade näiteid vt allpool jooniselt 3.
joonis 3: valged kerekomponendid, mis sobivad kuumstantsimiseks
Joonis 4: Jiangdongi masinate 1200-tonnine kuumpressimisliin
Praegu on JIANGDONG MACHINERY kuumstantsimise hüdraulilise pressi tootmisliini lahendused olnud väga küpsed ja stabiilsed, Hiina kuumstantsimise vormimise valdkonnas kuulub see juhtivale tasemele ning Hiina tööpinkide ühingu sepistamismasinate haru aseesimehe üksusena ja Hiina sepistamismasinate standardikomitee liikmesüksustena oleme ette võtnud ka terase ja alumiiniumi riikliku ülikiire kuumstantsimise uurimis- ja rakendustööd, millel on olnud tohutu roll kuumstantsimise tööstuse arengu edendamisel Hiinas ja isegi kogu maailmas.
