Производна линија за вруће штанцање велике брзине за ултра чврсти челик (алуминијум)
Кључне карактеристике
Производна линија је дизајнирана да оптимизује процес производње аутомобилских делова применом технологије топлог штанцања. Овај процес, познат као топло штанцање у Азији и каљење пресовањем у Европи, подразумева загревање бланко материјала на одређену температуру, а затим његово пресовање у одговарајуће калупе коришћењем технологије хидрауличне пресе, уз одржавање притиска како би се постигао жељени облик и дошло до фазне трансформације металног материјала. Техника топлог штанцања може се класификовати на директне и индиректне методе топлог штанцања.
Предности
Једна од кључних предности топло пресованих структурних компоненти је њихова одлична обликовност, што омогућава производњу сложених геометрија са изузетном затезном чврстоћом. Висока чврстоћа топло пресованих делова омогућава употребу тањих металних лимова, смањујући тежину компоненти уз очување структурног интегритета и перформанси при судару. Остале предности укључују:
Смањене операције спајања:Технологија врућег штанцања смањује потребу за заваривањем или причвршћивањем, што резултира побољшаном ефикасношћу и побољшаним интегритетом производа.
Минимизирано отпуштање и искривљење:Процес врућег штанцања минимизира нежељене деформације, као што су еластично враћање дела и савијање, обезбеђујући прецизну димензионалну тачност и смањујући потребу за додатном прерадом.
Мање дефеката делова:Делови добијени топлом штанцовањем показују мање дефеката, као што су пукотине и цепање, у поређењу са методама хладног обликовања, што резултира побољшаним квалитетом производа и смањеним отпадом.
Тонажа доње пресе:Вруће штанцање смањује потребну тонажу пресе у поређењу са техникама хладног обликовања, што доводи до уштеде трошкова и повећања ефикасности производње.
Прилагођавање својстава материјала:Технологија врућег штанцања омогућава прилагођавање својстава материјала на основу специфичних подручја дела, оптимизујући перформансе и функционалност.
Побољшана микроструктурна побољшања:Вруће штанцање нуди могућност побољшања микроструктуре материјала, што резултира побољшаним механичким својствима и повећаном издржљивошћу производа.
Поједностављени кораци производње:Вруће штанцање елиминише или смањује међукораке производње, што резултира поједностављеним производним процесом, повећаном продуктивношћу и краћим роковима испоруке.
Примене производа
Производна линија за топло штанцање високочврстог челика (алуминијума) великом брзином налази широку примену у производњи белих делова каросерије аутомобила. То укључује склопове стубова, бранике, греде врата и склопове кровних шина које се користе у путничким возилима. Поред тога, употреба напредних легура омогућених топлим штанцањем се све више истражује у индустријама као што су ваздухопловство, одбрана и тржишта у развоју. Ове легуре нуде предности веће чврстоће и смањене тежине које је тешко постићи другим методама обликовања.
Закључно, производна линија за брзо вруће штанцање високочврстог челика (алуминијума) обезбеђује прецизну и ефикасну производњу сложених обликованих делова каросерије аутомобила. Са врхунском обликовношћу, смањеним бројем операција спајања, минимизираним дефектима и побољшаним својствима материјала, ова производна линија пружа бројне предности. Њена примена се протеже на производњу белих делова каросерије за путничка возила и нуди потенцијалне користи у ваздухопловству, одбрани и тржиштима у развоју. Инвестирајте у производну линију за брзо вруће штанцање високочврстог челика (алуминијума) да бисте постигли изванредне перформансе, продуктивност и предности лагане конструкције у аутомобилској и сродним индустријама.
Шта је вруће штанцање?
Вруће штанцање, познато и као каљење пресовањем у Европи и вруће обликовање пресовањем у Азији, је метода обликовања материјала где се бланк загрева на одређену температуру, а затим штанца и кали под притиском у одговарајућем калупу како би се постигао жељени облик и изазвала фазна трансформација у металном материјалу. Технологија врућег штанцања укључује загревање лимова борног челика (са почетном чврстоћом од 500-700 MPa) до стања аустенитизације, брзо преношење у калуп за брзо штанцање и каљење дела унутар калупа брзином хлађења већом од 27°C/s, након чега следи период држања под притиском, како би се добиле компоненте од челика ултра високе чврстоће са уједначеном мартензитном структуром.
Предности врућег штанцања
Побољшана затезна чврстоћа и могућност формирања сложених геометрија.
Смањена тежина компоненти употребом тањег лима уз очување структурног интегритета и перформанси при судару.
Смањена потреба за операцијама спајања попут заваривања или причвршћивања.
Минимизирано враћање и савијање делова.
Мање дефеката делова као што су пукотине и огреботине.
Мањи захтеви за тонажу пресе у поређењу са хладним обликовањем.
Могућност прилагођавања својстава материјала на основу специфичних зона делова.
Побољшане микроструктуре за боље перформансе.
Поједностављен производни процес са мање оперативних корака за добијање готовог производа.
Ове предности доприносе укупној ефикасности, квалитету и перформансама топло пресованих структурних компоненти.
Више детаља о врућем штанцању
1. Вруће штанцање наспрам хладног штанцања
Вруће штанцање је процес обликовања који се изводи након претходног загревања челичног лима, док се хладно штанцање односи на директно штанцање челичног лима без претходног загревања.
Хладно штанцање има јасне предности у односу на топло штанцање. Међутим, показује и неке недостатке. Због већих напрезања изазваних процесом хладног штанцања у поређењу са топлим штанцањем, производи хладно штанцани су подложнији пуцању и цепањењу. Стога је за хладно штанцање потребна прецизна опрема за штанцање.
Топло штанцање подразумева загревање челичног лима на високе температуре пре штанцања и истовремено каљење у калупу. Ово доводи до потпуне трансформације микроструктуре челика у мартензит, што резултира високом чврстоћом у распону од 1500 до 2000 MPa. Сходно томе, топло штанцани производи показују већу чврстоћу у поређењу са хладно штанцаним еквивалентима.
2. Ток процеса врућег штанцања
Топло штанцање, познато и као „каљење пресовањем“, подразумева загревање високочврстог лима са почетном чврстоћом од 500-600 MPa на температуре између 880 и 950°C. Загрејани лим се затим брзо штанца и кали у калупу, постижући брзине хлађења од 20-300°C/s. Трансформација аустенита у мартензит током каљења значајно побољшава чврстоћу компоненте, омогућавајући производњу штанцаних делова са чврстоћом до 1500 MPa. Технике топлог штанцања могу се класификовати у две категорије: директно топло штанцање и индиректно топло штанцање:
Код директног врућег штанцања, претходно загрејани бланк се директно убацује у затворени калуп за штанцање и каљење. Накнадни процеси укључују хлађење, обрезивање ивица и бушење рупа (или ласерско сечење) и чишћење површине.
Фитура1: начин обраде врућим штанцањем -- директно вруће штанцање
У процесу индиректног врућег штанцања, корак хладног обликовања се изводи пре уласка у фазе загревања, врућег штанцања, обрезивања ивица, бушења рупа и чишћења површине.
Главна разлика између индиректног врућег штанцања и директног врућег штанцања лежи у укључивању корака хладног обликовања пре загревања код индиректног поступка. Код директног врућег штанцања, лим се директно доводи у пећ за грејање, док се код индиректног врућег штанцања хладно обликована претходно обликована компонента шаље у пећ за грејање.
Ток процеса индиректног врућег штанцања обично укључује следеће кораке:
Хладно обликовање - претходно обликовање -- Загревање -- Вруће штанцање -- Обрезивање ивица и бушење рупа -- Чишћење површине
Фитура2: начин обраде врућим штанцањем -- индиректно вруће штанцање
3. Главна опрема за топло штанцање укључује пећ за грејање, пресу за топло обликовање и калупе за топло штанцање
Пећ за грејање:
Пећ за грејање је опремљена могућностима грејања и контроле температуре. Способна је да загреје плоче високе чврстоће до температуре рекристализације у одређеном временском року, постижући аустенитно стање. Мора бити у стању да се прилагоди захтевима аутоматизоване континуиране производње великих размера. Пошто се загрејаним гредицама могу руковати само роботи или механичке руке, пећ захтева аутоматско утоваривање и истовар са високом тачношћу позиционирања. Поред тога, приликом загревања непревучених челичних плоча, требало би да обезбеди заштиту од гаса како би се спречила површинска оксидација и декарбонизација гредица.
Преса за топло обликовање:
Преса је срж технологије топлог штанцања. Мора имати могућност брзог штанцања и држања, као и бити опремљена системом за брзо хлађење. Техничка сложеност преса за топло обликовање далеко превазилази сложеност конвенционалних преса за хладно штанцање. Тренутно, само неколико страних компанија је савладало технологију пројектовања и производње таквих преса, а све су зависне од увоза, што их чини скупим.
Калупи за вруће штанцање:
Калупи за топло штанцање обављају и фазе обликовања и каљења. У фази обликовања, када се обрадак убаци у шупљину калупа, калуп брзо завршава процес штанцања како би се осигурало завршетак формирања дела пре него што материјал прође кроз мартензитну фазну трансформацију. Затим, улази у фазу каљења и хлађења, где се топлота из радног предмета унутар калупа континуирано преноси на калуп. Цеви за хлађење распоређене унутар калупа тренутно одводе топлоту кроз текућу расхладну течност. Мартензитно-аустенитна трансформација почиње када температура радног предмета падне на 425°C. Трансформација између мартензита и аустенита завршава се када температура достигне 280°C, а радни предмет се вади на 200°C. Улога држача калупа је да спречи неравномерно термичко ширење и скупљање током процеса каљења, што би могло довести до значајних промена у облику и димензијама дела, што доводи до отпада. Поред тога, побољшава ефикасност преноса топлоте између радног предмета и калупа, подстичући брзо каљење и хлађење.
Укратко, главна опрема за топло штанцање укључује пећ за грејање за постизање жељене температуре, пресу за топло обликовање за брзо штанцање и држање са системом за брзо хлађење и калупе за топло штанцање који обављају и фазе обликовања и каљења како би се осигурало правилно формирање дела и ефикасно хлађење.
Брзина хлађења при каљењу не утиче само на време производње, већ и на ефикасност конверзије између аустенита и мартензита. Брзина хлађења одређује каква ће се кристална структура формирати и повезана је са коначним ефектом очвршћавања радног предмета. Критична температура хлађења борног челика је око 30℃/с, и само када брзина хлађења пређе критичну температуру хлађења, формирање мартензитне структуре може се у највећој мери подстаћи. Када је брзина хлађења мања од критичне брзине хлађења, у кристализационој структури радног предмета појавиће се немартензитне структуре попут беинита. Међутим, што је већа брзина хлађења, то боље, већа брзина хлађења ће довести до пуцања обликованих делова, а разуман опсег брзине хлађења треба одредити у складу са саставом материјала и условима процеса делова.
Пошто је дизајн цеви за хлађење директно повезан са величином брзине хлађења, цев за хлађење се генерално пројектује са становишта максималне ефикасности преноса топлоте, па је правац пројектоване цеви за хлађење сложенији и тешко га је добити механичким бушењем након завршетка ливења калупа. Да би се избегло ограничење механичком обрадом, генерално се бира метод резервисања канала за воду пре ливења калупа.
Пошто дуготрајно ради на температурама од 200℃ до 880~950℃ под јаким наизменичним условима хладноће и топлоте, материјал калупа за вруће штанцање мора имати добру структурну чврстоћу и топлотну проводљивост, и може да се одупре јаком термичком трењу које ствара обрада гредица на високој температури и ефекту абразивног хабања услед испадања честица оксидног слоја. Поред тога, материјал калупа треба да има и добру отпорност на корозију расхладне течности како би се обезбедио несметан проток цеви за хлађење.
Шишање и пирсинг
Пошто чврстоћа делова након врућег штанцања достиже око 1500 MPa, ако се користи сечење пресом и бушење, захтеви за тонажу опреме су већи, а хабање ивица матрице је озбиљно. Због тога се јединице за ласерско сечење често користе за сечење ивица и рупа.
4. Уобичајене врсте челика за вруће штанцање
Перформансе пре штанцања
Перформансе након штанцања
Тренутно, уобичајена класа челика за топло штанцање је B1500HS. Затезна чврстоћа пре штанцања је генерално између 480-800 MPa, а након штанцања, затезна чврстоћа може достићи 1300-1700 MPa. То јест, челична плоча са затезном чврстоћом од 480-800 MPa, врућим штанцањем може постићи затезну чврстоћу од око 1300-1700 MPa.
5. Употреба челика за вруће штанцање
Примена делова добијених врућим штанцањем може значајно побољшати безбедност аутомобила при сударима и остварити лагану тежину каросерије аутомобила у белој боји. Тренутно се технологија врућег штанцања примењује на беле делове каросерије путничких аутомобила, као што су аутомобил, А стуб, Б стуб, браник, греда врата и кровна шина и други делови. Погледајте слику 3 испод за примере делова погодних за смањење тежине.
слика 3: Беле компоненте каросерије погодне за топло штанцање
Сл. 4: Линија за вруће штанцање марке Jiangdong Machinery од 1200 тона
Тренутно, решења за производне линије за топло штанцање хидрауличних преса компаније JIANGDONG MACHINERY су веома зрела и стабилна, у области топлог штанцања у Кини припадају водећем нивоу, а као потпредседник одељења за ковање машина у Кинеском удружењу машинских алата, као и чланови Кинеског комитета за стандардизацију ковачких машина, такође смо предузели истраживачки и применски рад на националном супер брзом топлом штанцању челика и алуминијума, што је одиграло огромну улогу у промоцији развоја индустрије топлог штанцања у Кини, па чак и у свету.
