Linia produkcyjna do szybkiego tłoczenia na gorąco stali o ultra wysokiej wytrzymałości (aluminium)
Kluczowe cechy
Linia produkcyjna ma na celu optymalizację procesu wytwarzania części samochodowych poprzez zastosowanie technologii tłoczenia na gorąco.Proces ten, znany w Azji jako tłoczenie na gorąco, a w Europie hartowanie w procesie tłoczenia, polega na podgrzaniu półfabrykatu do określonej temperatury, a następnie wtłaczaniu go w odpowiednie formy przy użyciu technologii prasy hydraulicznej, przy jednoczesnym utrzymywaniu ciśnienia, aby uzyskać pożądany kształt i przejść przemianę fazową materiał metalowy.Technikę tłoczenia na gorąco można podzielić na metody bezpośredniego i pośredniego tłoczenia na gorąco.
Zalety
Jedną z kluczowych zalet elementów konstrukcyjnych tłoczonych na gorąco jest ich doskonała odkształcalność, która pozwala na produkcję skomplikowanych geometrii o wyjątkowej wytrzymałości na rozciąganie.Wysoka wytrzymałość części tłoczonych na gorąco umożliwia zastosowanie cieńszych blach, zmniejszając wagę komponentów przy jednoczesnym zachowaniu integralności strukturalnej i odporności na zderzenia.Inne zalety to:
Ograniczona liczba operacji łączenia:Technologia tłoczenia na gorąco zmniejsza potrzebę spawania lub mocowania połączeń, co skutkuje lepszą wydajnością i zwiększoną integralnością produktu.
Zminimalizowane sprężynowanie i wypaczenie:Proces tłoczenia na gorąco minimalizuje niepożądane odkształcenia, takie jak sprężynowanie i wypaczenia części, zapewniając precyzyjną dokładność wymiarową i zmniejszając potrzebę dodatkowej obróbki.
Mniej wad części:Części tłoczone na gorąco wykazują mniej wad, takich jak pęknięcia i rozszczepienia, w porównaniu z metodami formowania na zimno, co skutkuje lepszą jakością produktu i mniejszą ilością odpadów.
Niższy tonaż prasy:Tłoczenie na gorąco zmniejsza wymagany tonaż prasy w porównaniu z technikami formowania na zimno, co prowadzi do oszczędności kosztów i zwiększenia wydajności produkcji.
Dostosowywanie właściwości materiału:Technologia tłoczenia na gorąco pozwala na dostosowanie właściwości materiału w oparciu o określone obszary części, optymalizując wydajność i funkcjonalność.
Ulepszone ulepszenia mikrostrukturalne:Tłoczenie na gorąco umożliwia poprawę mikrostruktury materiału, co skutkuje lepszymi właściwościami mechanicznymi i zwiększoną trwałością produktu.
Usprawnione etapy produkcji:Tłoczenie na gorąco eliminuje lub ogranicza pośrednie etapy produkcyjne, co skutkuje uproszczeniem procesu produkcyjnego, zwiększoną produktywnością i krótszym czasem realizacji.
Aplikacje produktów
Linia produkcyjna do szybkiego tłoczenia na gorąco stali o wysokiej wytrzymałości (aluminium) znajduje szerokie zastosowanie w produkcji białych części karoserii samochodowych.Dotyczy to zespołów słupków, zderzaków, belek drzwiowych i zespołów relingów dachowych stosowanych w pojazdach osobowych.Ponadto w branżach takich jak przemysł lotniczy, obronny i rynki wschodzące coraz częściej bada się zastosowanie zaawansowanych stopów uzyskanych w wyniku tłoczenia na gorąco.Stopy te oferują zalety wyższej wytrzymałości i zmniejszonej masy, które są trudne do osiągnięcia innymi metodami formowania.
Podsumowując, linia produkcyjna do szybkiego tłoczenia na gorąco stali o wysokiej wytrzymałości (aluminium) zapewnia precyzyjną i wydajną produkcję części karoserii samochodowej o skomplikowanych kształtach.Dzięki doskonałej formowalności, zmniejszonej liczbie operacji łączenia, zminimalizowanym defektom i ulepszonym właściwościom materiału, ta linia produkcyjna zapewnia liczne korzyści.Jego zastosowania obejmują produkcję białych części nadwozia pojazdów osobowych i oferują potencjalne korzyści w przemyśle lotniczym, obronnym i na rynkach wschodzących.Zainwestuj w linię produkcyjną do szybkiego tłoczenia na gorąco stali o wysokiej wytrzymałości (aluminium), aby osiągnąć wyjątkową wydajność, produktywność i zalety lekkiej konstrukcji w przemyśle motoryzacyjnym i pokrewnych
Co to jest tłoczenie na gorąco?
Tłoczenie na gorąco, znane również jako hartowanie w tłoczeniu w Europie i formowanie na gorąco w Azji, to metoda formowania materiału, podczas której półwyrób jest podgrzewany do określonej temperatury, a następnie tłoczony i hartowany pod ciśnieniem w odpowiedniej matrycy w celu uzyskania pożądanego kształtu i wywołania przemiana fazowa w materiale metalicznym.Technologia tłoczenia na gorąco polega na nagrzewaniu blach ze stali borowej (o wytrzymałości początkowej 500-700 MPa) do stanu austenityzacji, szybkim przenoszeniu ich na matrycę w celu szybkiego tłoczenia i hartowaniu części w matrycy z szybkością chłodzenia większą niż 27° C/s, po którym następuje okres utrzymywania pod ciśnieniem, w celu uzyskania elementów stalowych o ultrawysokiej wytrzymałości i jednolitej strukturze martenzytycznej.
Zalety tłoczenia na gorąco
Poprawiona wytrzymałość na rozciąganie i zdolność do tworzenia złożonych geometrii.
Zmniejszona waga komponentu dzięki zastosowaniu cieńszej blachy przy jednoczesnym zachowaniu integralności strukturalnej i odporności na zderzenia.
Zmniejszona potrzeba operacji łączenia, takich jak spawanie lub mocowanie.
Zminimalizowane sprężynowanie części i wypaczanie.
Mniej wad części, takich jak pęknięcia i pęknięcia.
Niższe wymagania dotyczące tonażu prasy w porównaniu do formowania na zimno.
Możliwość dostosowania właściwości materiału w oparciu o określone strefy części.
Ulepszone mikrostruktury dla lepszej wydajności.
Usprawniony proces produkcyjny z mniejszą liczbą etapów operacyjnych prowadzących do uzyskania gotowego produktu.
Zalety te przyczyniają się do ogólnej wydajności, jakości i wydajności elementów konstrukcyjnych tłoczonych na gorąco.
Więcej szczegółów na temat tłoczenia na gorąco
1. Tłoczenie na gorąco a tłoczenie na zimno
Tłoczenie na gorąco to proces formowania, który wykonuje się po podgrzaniu blachy stalowej, natomiast tłoczenie na zimno odnosi się do bezpośredniego tłoczenia blachy stalowej bez podgrzewania.
Tłoczenie na zimno ma wyraźną przewagę nad tłoczeniem na gorąco.Jednakże wykazuje również pewne wady.Ze względu na wyższe naprężenia wywołane procesem tłoczenia na zimno w porównaniu do tłoczenia na gorąco, produkty tłoczone na zimno są bardziej podatne na pękanie i rozszczepianie.Dlatego do tłoczenia na zimno wymagany jest precyzyjny sprzęt do tłoczenia.
Tłoczenie na gorąco polega na nagrzaniu blachy stalowej do wysokich temperatur przed tłoczeniem i jednoczesnym hartowaniu w matrycy.Prowadzi to do całkowitego przekształcenia mikrostruktury stali w martenzyt, czego efektem jest wysoka wytrzymałość w zakresie od 1500 do 2000 MPa.W rezultacie produkty tłoczone na gorąco charakteryzują się wyższą wytrzymałością w porównaniu do odpowiedników tłoczonych na zimno.
2. Przebieg procesu tłoczenia na gorąco
Tłoczenie na gorąco, znane również jako „hartowanie w procesie tłoczenia”, polega na nagrzaniu arkusza o dużej wytrzymałości, o wytrzymałości początkowej 500-600 MPa, do temperatury od 880 do 950°C.Ogrzany arkusz jest następnie szybko tłoczony i hartowany w matrycy, osiągając szybkość chłodzenia 20-300°C/s.Przekształcenie austenitu w martenzyt podczas hartowania znacznie zwiększa wytrzymałość elementu, umożliwiając produkcję części tłoczonych o wytrzymałości do 1500 MPa. Techniki tłoczenia na gorąco można podzielić na dwie kategorie: tłoczenie na gorąco bezpośrednie i tłoczenie pośrednie na gorąco:
W przypadku bezpośredniego tłoczenia na gorąco podgrzany półwyrób jest bezpośrednio podawany do zamkniętej matrycy w celu tłoczenia i hartowania.Kolejne procesy obejmują chłodzenie, przycinanie krawędzi i dziurkowanie (lub cięcie laserowe) oraz czyszczenie powierzchni.
Fiture1: tryb przetwarzania tłoczenia na gorąco - bezpośrednie tłoczenie na gorąco
W pośrednim procesie tłoczenia na gorąco etap wstępnego kształtowania na zimno jest wykonywany przed wejściem na etapy ogrzewania, tłoczenia na gorąco, przycinania krawędzi, dziurkowania i czyszczenia powierzchni.
Główna różnica pomiędzy procesami pośredniego tłoczenia na gorąco i bezpośredniego tłoczenia na gorąco polega na włączeniu etapu wstępnego kształtowania na zimno przed ogrzewaniem w metodzie pośredniej.W przypadku bezpośredniego tłoczenia na gorąco blacha jest wprowadzana bezpośrednio do pieca grzewczego, natomiast w przypadku pośredniego tłoczenia na gorąco formowany na zimno wstępnie ukształtowany element jest przesyłany do pieca grzewczego.
Przebieg procesu pośredniego tłoczenia na gorąco zazwyczaj obejmuje następujące kroki:
Wstępne kształtowanie na zimno - Ogrzewanie - Tłoczenie na gorąco - Przycinanie krawędzi i dziurkowanie - Czyszczenie powierzchni
Fiture2: tryb przetwarzania tłoczenia na gorąco - pośrednie tłoczenie na gorąco
3.Główne wyposażenie do tłoczenia na gorąco obejmuje piec grzewczy, prasę do formowania na gorąco i formy do tłoczenia na gorąco
Piec grzewczy:
Piec grzewczy wyposażony jest w funkcję grzania i regulacji temperatury.Potrafi w określonym czasie nagrzać płyty o dużej wytrzymałości do temperatury rekrystalizacji, uzyskując stan austenityczny.Musi być w stanie dostosować się do wymagań zautomatyzowanej, ciągłej produkcji na dużą skalę.Ponieważ podgrzany kęs może być obsługiwany wyłącznie przez roboty lub ramiona mechaniczne, piec wymaga zautomatyzowanego załadunku i rozładunku z dużą dokładnością pozycjonowania.Dodatkowo podczas nagrzewania niepowlekanych blach stalowych powinien zapewniać ochronę gazową, aby zapobiec utlenianiu powierzchni i dekarbonizacji kęsa.
Prasa do formowania na gorąco:
Prasa jest sercem technologii tłoczenia na gorąco.Musi mieć możliwość szybkiego tłoczenia i trzymania, a także być wyposażony w system szybkiego chłodzenia.Złożoność techniczna pras do formowania na gorąco znacznie przewyższa konwencjonalne prasy do tłoczenia na zimno.Obecnie zaledwie kilka firm zagranicznych opanowało projektowanie i technologię produkcji takich pras, a wszystkie są uzależnione od importu, co czyni je drogimi.
Formy do tłoczenia na gorąco:
Formy do tłoczenia na gorąco wykonują zarówno etapy formowania, jak i hartowania.Na etapie formowania, po wprowadzeniu kęsa do gniazda formy, forma szybko kończy proces tłoczenia, aby zapewnić zakończenie formowania części, zanim materiał przejdzie martenzytyczną przemianę fazową.Następnie przechodzi do etapu hartowania i chłodzenia, gdzie ciepło z przedmiotu obrabianego wewnątrz formy jest w sposób ciągły przenoszone do formy.Rury chłodzące umieszczone w formie natychmiastowo odprowadzają ciepło poprzez przepływający czynnik chłodzący.Przemiana martenzytyczno-austenityczna rozpoczyna się, gdy temperatura przedmiotu obrabianego spadnie do 425°C.Przemiana martenzytu w austenit kończy się, gdy temperatura osiągnie 280°C, a przedmiot wyjmowany jest w temperaturze 200°C.Rolą mocowania formy jest zapobieganie nierównomiernemu rozszerzaniu i kurczeniu cieplnemu podczas procesu hartowania, co mogłoby skutkować znaczącymi zmianami kształtu i wymiarów części, prowadząc do powstawania złomu.Dodatkowo zwiększa efektywność wymiany ciepła pomiędzy przedmiotem obrabianym a formą, sprzyjając szybkiemu hartowaniu i chłodzeniu.
Podsumowując, główne wyposażenie do tłoczenia na gorąco obejmuje piec grzewczy do osiągnięcia pożądanej temperatury, prasę do szybkiego tłoczenia i trzymania z systemem szybkiego chłodzenia oraz formy do tłoczenia na gorąco, które wykonują zarówno etapy formowania, jak i hartowania, aby zapewnić prawidłowe formowanie części i wydajne chłodzenie.
Szybkość chłodzenia hartowniczego wpływa nie tylko na czas produkcji, ale także na wydajność konwersji pomiędzy austenitem i martenzytem.Szybkość chłodzenia określa, jaki rodzaj struktury krystalicznej zostanie utworzona i jest powiązana z końcowym efektem utwardzania przedmiotu obrabianego.Krytyczna temperatura chłodzenia stali borowej wynosi około 30 ℃/s i tylko wtedy, gdy szybkość chłodzenia przekracza krytyczną temperaturę chłodzenia, w największym stopniu można sprzyjać tworzeniu się struktury martenzytycznej.Gdy szybkość chłodzenia jest mniejsza niż krytyczna szybkość chłodzenia, w strukturze krystalizacyjnej przedmiotu obrabianego pojawią się struktury niemartenzytyczne, takie jak bainit.Jednakże im wyższa szybkość chłodzenia, tym lepiej, tym wyższa szybkość chłodzenia doprowadzi do pękania uformowanych części, a rozsądny zakres szybkości chłodzenia należy określić zgodnie ze składem materiału i warunkami procesu części.
Ponieważ konstrukcja rury chłodzącej jest bezpośrednio związana z wielkością prędkości chłodzenia, rura chłodząca jest na ogół projektowana z punktu widzenia maksymalnej wydajności wymiany ciepła, więc kierunek zaprojektowanej rury chłodzącej jest bardziej złożony i trudny uzyskać poprzez wiercenie mechaniczne po zakończeniu odlewania formy.Aby uniknąć ograniczeń spowodowanych obróbką mechaniczną, zazwyczaj wybiera się metodę rezerwowania kanałów wodnych przed odlewaniem w formie.
Ponieważ działa przez długi czas w temperaturach od 200 ℃ do 880 ~ 950 ℃ w trudnych, naprzemiennych warunkach na zimno i na gorąco, materiał matrycy do tłoczenia na gorąco musi mieć dobrą sztywność strukturalną i przewodność cieplną oraz może wytrzymać silne tarcie termiczne generowane przez kęs w temperaturze wysoka temperatura i efekt zużycia ściernego cząstek upuszczonej warstwy tlenku.Ponadto materiał formy powinien również wykazywać dobrą odporność na korozję w stosunku do chłodziwa, aby zapewnić płynny przepływ rury chłodzącej.
Przycinanie i piercing
Ponieważ wytrzymałość części po tłoczeniu na gorąco osiąga około 1500 MPa, w przypadku zastosowania cięcia i wykrawania w prasie wymagania dotyczące tonażu sprzętu są większe, a zużycie krawędzi tnącej jest poważne.Dlatego do wycinania krawędzi i otworów często stosuje się wycinarki laserowe.
4. Typowe gatunki stali tłoczonej na gorąco
Wydajność przed stemplowaniem
Wydajność po tłoczeniu
Obecnie powszechnym gatunkiem stali tłoczonej na gorąco jest B1500HS.Wytrzymałość na rozciąganie przed tłoczeniem wynosi zazwyczaj 480-800 MPa, a po tłoczeniu może osiągnąć 1300-1700 MPa.Oznacza to, że wytrzymałość na rozciąganie blachy stalowej 480-800 MPa, poprzez tłoczenie na gorąco, może uzyskać wytrzymałość na rozciąganie części około 1300-1700 MPa.
5. Zastosowanie stali tłoczonej na gorąco
Zastosowanie części tłoczonych na gorąco może znacznie poprawić bezpieczeństwo kolizyjne samochodu i uświadomić sobie lekkość nadwozia samochodu w kolorze białym.Obecnie technologię tłoczenia na gorąco zastosowano w białych częściach nadwozia samochodów osobowych, takich jak samochód, słupek A, słupek B, zderzak, belka drzwi i reling dachowy oraz inne części. Patrz rysunek 3 poniżej, przedstawiający przykładowe części nadające się do oświetlenia -ważenie.
rysunek 3: Białe elementy korpusu nadające się do tłoczenia na gorąco
Ryc. 4: Maszyny Jiangdong Linia do tłoczenia na gorąco o nacisku 1200 ton
Obecnie rozwiązania linii produkcyjnej pras hydraulicznych do tłoczenia na gorąco JIANGDONG MACHINERY są bardzo dojrzałe i stabilne, w chińskiej dziedzinie formowania na gorąco należą do wiodącego poziomu, a jako wiceprezes oddziału maszyn do kucia China Machine Tool Association, a także jednostki członkowskie Komitetu Normalizacyjnego Chin Kucie Maszyn, podjęliśmy również prace badawcze i aplikacyjne w zakresie krajowego superszybkiego tłoczenia na gorąco stali i aluminium, co odegrało ogromną rolę w promowaniu rozwoju branży tłoczenia na gorąco w Chinach, a nawet na świecie .
