Didelės spartos karšto štampavimo gamybos linija itin didelio stiprumo plienui (aliuminiui)
Pagrindinės savybės
Gamybos linija skirta automobilių dalių gamybos procesui optimizuoti, taikant karšto štampavimo technologiją. Šis procesas, Azijoje žinomas kaip karštas štampavimas, o Europoje – presavimo grūdinimas, apima ruošinio kaitinimą iki tam tikros temperatūros, o po to presavimą atitinkamose formose, naudojant hidraulinio preso technologiją, palaikant slėgį, kad būtų pasiekta norima forma ir metalinė medžiaga faziškai transformuotųsi. Karšto štampavimo techniką galima suskirstyti į tiesioginį ir netiesioginį karšto štampavimo metodus.
Privalumai
Vienas iš pagrindinių karšto štampavimo būdu pagamintų konstrukcinių komponentų privalumų yra puikus formuojamumas, leidžiantis gaminti sudėtingas geometrines figūras, pasižyminčias išskirtiniu tempiamuoju stiprumu. Dėl didelio karšto štampavimo būdu pagamintų detalių stiprumo galima naudoti plonesnius metalo lakštus, taip sumažinant komponentų svorį, išlaikant konstrukcijos vientisumą ir atsparumą smūgiams. Kiti privalumai:
Sumažintos jungimo operacijos:Karšto štampavimo technologija sumažina suvirinimo ar tvirtinimo jungčių poreikį, todėl padidėja efektyvumas ir gaminio vientisumas.
Sumažintas atšokimas ir deformacija:Karšto štampavimo procesas sumažina nepageidaujamas deformacijas, tokias kaip detalės atšokis ir išlinkimas, užtikrinant tikslų matmenų tikslumą ir sumažinant papildomo pakartotinio apdorojimo poreikį.
Mažiau detalių defektų:Karštai štampuotos detalės, palyginti su šaltojo formavimo metodais, turi mažiau defektų, tokių kaip įtrūkimai ir skilimai, todėl pagerėja gaminio kokybė ir sumažėja atliekų.
Mažesnis spaudimo tonažas:Karštas štampavimas sumažina reikiamą preso tonažą, palyginti su šalto formavimo metodais, todėl sutaupoma sąnaudų ir padidėja gamybos efektyvumas.
Medžiagos savybių pritaikymas:Karšto štampavimo technologija leidžia pritaikyti medžiagos savybes pagal konkrečias detalės sritis, optimizuojant našumą ir funkcionalumą.
Patobulinti mikrostruktūriniai patobulinimai:Karštas štampavimas suteikia galimybę pagerinti medžiagos mikrostruktūrą, dėl to pagerėja mechaninės savybės ir padidėja gaminio patvarumas.
Supaprastinti gamybos etapai:Karštas štampavimas pašalina arba sumažina tarpinius gamybos etapus, todėl supaprastėja gamybos procesas, padidėja našumas ir sutrumpėja gamybos laikas.
Produkto pritaikymas
Didelio stiprumo plieno (aliuminio) greitojo karšto štampavimo gamybos linija plačiai naudojama automobilių baltų kėbulų dalių gamyboje. Tai apima statramsčių mazgus, bamperius, durų sijas ir stogo bagažinės mazgus, naudojamus keleiviniuose automobiliuose. Be to, karšto štampavimo būdu gautų pažangių lydinių naudojimas vis dažniau tiriamas tokiose pramonės šakose kaip aviacijos ir kosmoso, gynybos ir besivystančios rinkos. Šie lydiniai pasižymi didesnio stiprumo ir mažesnio svorio privalumais, kuriuos sunku pasiekti kitais formavimo metodais.
Apibendrinant galima teigti, kad didelio stiprumo plieno (aliuminio) greitojo karšto štampavimo gamybos linija užtikrina tikslią ir efektyvią sudėtingų formų automobilių kėbulų dalių gamybą. Dėl puikaus formavimo, sumažinto jungimo operacijų skaičiaus, sumažinto defektų skaičiaus ir pagerintų medžiagų savybių ši gamybos linija suteikia daug privalumų. Jos pritaikymo galimybės apima baltų kėbulų dalių, skirtų keleiviniams automobiliams, gamybą ir gali suteikti naudos aviacijos ir kosmoso, gynybos bei besivystančiose rinkose. Investuokite į didelio stiprumo plieno (aliuminio) greitojo karšto štampavimo gamybos liniją, kad pasiektumėte išskirtinį našumą, našumą ir lengvos konstrukcijos pranašumus automobilių ir susijusiose pramonės šakose.
Kas yra karštas štampavimas?
Karštas štampavimas, Europoje dar vadinamas presavimo grūdinimu, o Azijoje – karštuoju presavimo formavimu, yra medžiagos formavimo būdas, kai ruošinys kaitinamas iki tam tikros temperatūros, o tada štampuojamas ir grūdinamas slėgiu atitinkamame štampe, kad būtų pasiekta norima forma ir įvyktų fazinė transformacija metalinėje medžiagoje. Karšto štampavimo technologija apima boro plieno lakštų (kurių pradinis stiprumas yra 500–700 MPa) kaitinimą iki austenitizacijos būsenos, greitą perkėlimą į štampe greitajam štampavimui ir detalės grūdinimą štampe didesniu nei 27 °C/s aušinimo greičiu, po to tam tikrą laiką laikant slėgiu, kad būtų gauti itin didelio stiprumo plieno komponentai su vienoda martensitine struktūra.
Karšto štampavimo privalumai
Pagerintas didžiausias tempiamasis stipris ir gebėjimas formuoti sudėtingas geometrijas.
Sumažintas komponento svoris naudojant plonesnį lakštinį metalą, išlaikant konstrukcijos vientisumą ir atsparumą smūgiams.
Sumažėjęs poreikis atlikti sujungimo operacijas, tokias kaip suvirinimas ar tvirtinimas.
Sumažintas detalių atšokis ir deformavimasis.
Mažiau detalių defektų, tokių kaip įtrūkimai ir įtrūkimai.
Mažesni preso tonažo reikalavimai, palyginti su šaltuoju formavimu.
Galimybė pritaikyti medžiagų savybes pagal konkrečias detalių zonas.
Patobulintos mikrostruktūros geresniam našumui.
Supaprastintas gamybos procesas su mažiau operacinių veiksmų, reikalingų galutiniam produktui gauti.
Šie privalumai prisideda prie bendro karšto štampavimo būdu pagamintų konstrukcinių komponentų efektyvumo, kokybės ir našumo.
Daugiau informacijos apie karštą štampavimą
1. Karštas štampavimas ir šaltas štampavimas
Karštas štampavimas yra formavimo procesas, atliekamas po plieno lakšto pašildymo, o šaltas štampavimas – tai tiesioginis plieno lakšto štampavimas be išankstinio pašildymo.
Šaltasis štampavimas turi aiškių pranašumų, palyginti su karštuoju štampavimu. Tačiau jis taip pat turi ir trūkumų. Dėl didesnių įtempių, kuriuos sukelia šaltojo štampavimo procesas, palyginti su karštuoju štampavimu, šaltai štampuoti gaminiai yra labiau linkę įtrūkti ir suskilti. Todėl šaltajam štampavimui reikalinga tiksli štampavimo įranga.
Karštas štampavimas – tai plieno lakšto kaitinimas iki aukštos temperatūros prieš štampavimą ir tuo pačiu metu grūdinimas matricoje. Dėl to plieno mikrostruktūra visiškai transformuojama į martensitą, todėl pasiekiamas didelis stiprumas – nuo 1500 iki 2000 MPa. Dėl to karštai štampuoti gaminiai pasižymi didesniu stiprumu, palyginti su šaltai štampuotais gaminiais.
2. Karšto štampavimo proceso srautas
Karštas štampavimas, dar vadinamas „presiniu grūdinimu“, apima didelio stiprumo lakšto, kurio pradinis stiprumas yra 500–600 MPa, kaitinimą iki 880–950 °C temperatūros. Tada įkaitintas lakštas greitai štampuojamas ir grūdinamas matricoje, pasiekiant 20–300 °C/s aušinimo greitį. Austenito virsmas martensitu grūdinimo metu žymiai padidina komponento stiprumą, todėl galima gaminti štampuotas detales, kurių stiprumas siekia iki 1500 MPa. Karšto štampavimo metodus galima suskirstyti į dvi kategorijas: tiesioginį karštą štampavimą ir netiesioginį karštą štampavimą:
Tiesioginio karšto štampavimo metu iš anksto pašildytas ruošinys tiesiogiai tiekiamas į uždarą matricą štampavimui ir grūdinimui. Vėlesni procesai apima aušinimą, kraštų apipjaustymą ir skylių išmušimą (arba pjovimą lazeriu) bei paviršiaus valymą.
Fiture1: karšto štampavimo apdorojimo režimas – tiesioginis karštas štampavimas
Netiesioginio karšto štampavimo procese atliekamas šaltojo formavimo išankstinio formavimo etapas prieš pereinant prie kaitinimo, karšto štampavimo, kraštų apipjaustymo, skylių pramušimo ir paviršiaus valymo etapų.
Pagrindinis skirtumas tarp netiesioginio karšto štampavimo ir tiesioginio karšto štampavimo procesų yra tas, kad netiesioginiame metode prieš kaitinimą atliekamas šaltojo formavimo išankstinis formavimas. Tiesioginio karšto štampavimo metu lakštinis metalas tiesiogiai tiekiamas į kaitinimo krosnį, o netiesioginio karšto štampavimo metu šaltai suformuotas iš anksto suformuotas komponentas siunčiamas į kaitinimo krosnį.
Netiesioginio karšto štampavimo proceso eiga paprastai apima šiuos veiksmus:
Šaltasis formavimas, išankstinis formavimas – kaitinimas, karštas štampavimas, kraštų apipjaustymas ir skylių išmušimas, paviršiaus valymas
2-oji parinktis: karšto štampavimo apdorojimo režimas – netiesioginis karšto štampavimas
3. Pagrindinė karšto štampavimo įranga apima kaitinimo krosnį, karšto formavimo presą ir karšto štampavimo formas
Šildymo krosnis:
Šildymo krosnis turi šildymo ir temperatūros reguliavimo galimybes. Ji gali per nustatytą laiką įkaitinti didelio stiprumo plokštes iki rekristalizacijos temperatūros, pasiekiant austenitinę būseną. Ji turi prisitaikyti prie didelio masto automatizuotos nepertraukiamos gamybos reikalavimų. Kadangi įkaitintą ruošinį gali tvarkyti tik robotai arba mechaninės rankos, krosnis reikalauja automatinio pakrovimo ir iškrovimo, užtikrinant didelį padėties nustatymo tikslumą. Be to, kaitinant nepadengtas plienines plokštes, ji turi užtikrinti dujų apsaugą, kad būtų išvengta ruošinio paviršiaus oksidacijos ir dekarbonizacijos.
Karšto formavimo presas:
Presas yra karšto štampavimo technologijos pagrindas. Jis turi turėti galimybę greitai štampuoti ir laikyti, taip pat turėti greito aušinimo sistemą. Karšto formavimo presų techninis sudėtingumas gerokai viršija įprastų šalto štampavimo presų sudėtingumą. Šiuo metu tik kelios užsienio įmonės yra įvaldžiusios tokių presų projektavimo ir gamybos technologiją, ir jos visos priklauso nuo importo, todėl jie yra brangūs.
Karšto štampavimo formos:
Karšto štampavimo formos atlieka ir formavimo, ir grūdinimo etapus. Formavimo etape, kai ruošinys paduodamas į formos ertmę, forma greitai užbaigia štampavimo procesą, kad užtikrintų detalės formavimo užbaigimą prieš medžiagai įvykstant martensitinei fazinei transformacijai. Tada ji pereina į grūdinimo ir aušinimo etapą, kuriame šiluma iš ruošinio formos viduje nuolat perduodama į formą. Formoje išdėstyti aušinimo vamzdžiai akimirksniu pašalina šilumą per tekančią aušinimo skystį. Martensitinė-austenitinė transformacija prasideda, kai ruošinio temperatūra nukrenta iki 425 °C. Martensito ir austenito transformacija baigiasi, kai temperatūra pasiekia 280 °C, o ruošinys išimamas 200 °C temperatūroje. Formos laikymo funkcija yra užkirsti kelią netolygiam šiluminiam plėtimuisi ir susitraukimui grūdinimo proceso metu, dėl kurio gali smarkiai pasikeisti detalės forma ir matmenys, dėl ko susidaro metalo laužas. Be to, tai padidina šilumos perdavimo efektyvumą tarp ruošinio ir formos, skatindama greitą grūdinimą ir aušinimą.
Apibendrinant, pagrindinė karšto štampavimo įranga apima kaitinimo krosnį norimai temperatūrai pasiekti, karšto formavimo presą greitam štampavimui ir laikymui su greito aušinimo sistema ir karšto štampavimo formas, kurios atlieka ir formavimo, ir grūdinimo etapus, kad būtų užtikrintas tinkamas detalių formavimas ir efektyvus aušinimas.
Grūdinimo aušinimo greitis turi įtakos ne tik gamybos laikui, bet ir austenito bei martensito konversijos efektyvumui. Aušinimo greitis lemia, kokia kristalinė struktūra susidarys, ir yra susijęs su galutiniu ruošinio grūdinimo efektu. Boro plieno kritinė aušinimo temperatūra yra apie 30 ℃/s, ir tik tada, kai aušinimo greitis viršija kritinę aušinimo temperatūrą, martensitinės struktūros susidarymas gali būti labiausiai skatinamas. Kai aušinimo greitis yra mažesnis už kritinį aušinimo greitį, ruošinio kristalizacijos struktūroje atsiras nemartensitinės struktūros, tokios kaip bainitas. Tačiau kuo didesnis aušinimo greitis, tuo geriau, tuo didesnis aušinimo greitis sukels suformuotų dalių įtrūkimus, o tinkamas aušinimo greičio diapazonas turi būti nustatytas atsižvelgiant į detalių medžiagos sudėtį ir proceso sąlygas.
Kadangi aušinimo vamzdžio konstrukcija yra tiesiogiai susijusi su aušinimo greičio dydžiu, aušinimo vamzdis paprastai projektuojamas atsižvelgiant į maksimalų šilumos perdavimo efektyvumą, todėl projektuojamo aušinimo vamzdžio kryptis yra sudėtingesnė ir ją sunku nustatyti mechaniniu gręžimu po liejimo užbaigimo. Siekiant išvengti mechaninio apdorojimo apribojimų, prieš liejant paprastai pasirenkamas vandens kanalų rezervavimo metodas.
Kadangi karšto štampavimo presforma ilgą laiką gali veikti esant stipriam šalčio ir karščio kintamajam slėgiui nuo 200 ℃ iki 880–950 ℃, ji turi pasižymėti geru konstrukcijos tvirtumu ir šilumos laidumu, taip pat atlaikyti stiprią šiluminę trintį, kurią gaminys sukelia aukštoje temperatūroje, ir abrazyvinį dilimą, kurį sukelia nukritusių oksido sluoksnio dalelės. Be to, liejimo forma taip pat turi pasižymėti geru atsparumu aušinimo skysčio korozijai, kad būtų užtikrintas sklandus aušinimo vamzdžio tekėjimas.
Apipjaustymas ir auskarų vėrimas
Kadangi karšto štampavimo metu detalių stiprumas siekia apie 1500 MPa, presavimo ir perforavimo atveju įrangos tonažo reikalavimai yra didesni, o pjovimo briaunos susidėvėjimas yra didelis. Todėl lazerinio pjovimo įrenginiai dažnai naudojami kraštams ir skylėms pjauti.
4. Įprastos karšto štampavimo plieno rūšys
Našumas prieš štampavimą
Našumas po štampavimo
Šiuo metu įprasta karšto štampavimo plieno rūšis yra B1500HS. Tempiamasis stipris prieš štampavimą paprastai yra 480–800 MPa, o po štampavimo gali siekti 1300–1700 MPa. Tai reiškia, kad karšto štampavimo būdu suformuotos 480–800 MPa plieno plokštės tempiamasis stipris gali pasiekti apie 1300–1700 MPa detalių tempiamąjį stiprį.
5. Karšto štampavimo plieno naudojimas
Karšto štampavimo detalių naudojimas gali žymiai pagerinti automobilio saugumą susidūrimo metu ir užtikrinti lengvą baltos spalvos kėbulą. Šiuo metu karšto štampavimo technologija taikoma lengvųjų automobilių baltoms kėbulo dalims, tokioms kaip automobilis, A statramstis, B statramstis, bamperis, durų sijos ir stogo bagažinė bei kitos dalys. Žr. 3 paveikslą, kuriame pateiktos lengvoms dalims tinkamos dalys.
3 pav.: Balti korpuso komponentai, tinkami karštam štampavimui
4 pav.: Jiangdong mašinų 1200 tonų karšto štampavimo preso linija
Šiuo metu „JIANGDONG MACHINERY“ karšto štampavimo hidraulinių presų gamybos linijos sprendimai yra labai brandūs ir stabilūs, Kinijos karšto štampavimo formavimo srityje priklauso pirmaujančiam lygiui, o kaip Kinijos staklių asociacijos kalimo mašinų skyriaus pirmininko pavaduotojas ir Kinijos kalimo mašinų standartizacijos komiteto narių padaliniai, mes taip pat atlikome nacionalinio itin greito plieno ir aliuminio karšto štampavimo tyrimus ir taikymą, kuris atliko didžiulį vaidmenį skatinant karšto štampavimo pramonės plėtrą Kinijoje ir net pasaulyje.
