Proizvodna linija za vruće štancanje velike brzine za ultra visokočvrsti čelik (aluminij)
Ključne značajke
Proizvodna linija dizajnirana je za optimizaciju procesa proizvodnje automobilskih dijelova primjenom tehnologije vrućeg štancanja. Ovaj proces, poznat kao vruće štancanje u Aziji i kaljenje prešom u Europi, uključuje zagrijavanje praznog materijala na određenu temperaturu, a zatim njegovo prešanje u odgovarajućim kalupima pomoću tehnologije hidrauličke preše uz održavanje tlaka kako bi se postigao željeni oblik i metalni materijal prošao faznu transformaciju. Tehnika vrućeg štancanja može se podijeliti na izravne i neizravne metode vrućeg štancanja.
Prednosti
Jedna od ključnih prednosti toplo prešanih strukturnih komponenti je njihova izvrsna oblikovnost, što omogućuje proizvodnju složenih geometrija s iznimnom vlačnom čvrstoćom. Visoka čvrstoća toplo prešanih dijelova omogućuje upotrebu tanjih metalnih limova, smanjujući težinu komponenti uz održavanje strukturne cjelovitosti i otpornosti na sudare. Ostale prednosti uključuju:
Smanjene operacije spajanja:Tehnologija vrućeg štancanja smanjuje potrebu za zavarivanjem ili pričvršćivanjem, što rezultira poboljšanom učinkovitošću i poboljšanim integritetom proizvoda.
Minimizirano odskok i savijanje:Proces vrućeg štancanja minimizira neželjene deformacije, poput elastičnog povrata i savijanja dijelova, osiguravajući preciznu dimenzijsku točnost i smanjujući potrebu za dodatnom doradom.
Manje nedostataka dijelova:Vruće prešani dijelovi pokazuju manje nedostataka, poput pukotina i cijepanja, u usporedbi s metodama hladnog oblikovanja, što rezultira poboljšanom kvalitetom proizvoda i smanjenim otpadom.
Tonaža donje preše:Vruće žigosanje smanjuje potrebnu tonažu preše u usporedbi s tehnikama hladnog oblikovanja, što dovodi do uštede troškova i povećanja učinkovitosti proizvodnje.
Prilagođavanje svojstava materijala:Tehnologija vrućeg štancanja omogućuje prilagodbu svojstava materijala na temelju specifičnih područja dijela, optimizirajući performanse i funkcionalnost.
Poboljšana mikrostrukturna poboljšanja:Vruće utiskivanje nudi mogućnost poboljšanja mikrostrukture materijala, što rezultira poboljšanim mehaničkim svojstvima i povećanom trajnošću proizvoda.
Pojednostavljeni koraci proizvodnje:Vruće žigosanje eliminira ili smanjuje međufaze proizvodnje, što rezultira pojednostavljenim proizvodnim procesom, povećanom produktivnošću i kraćim rokovima isporuke.
Primjene proizvoda
Proizvodna linija za vruće prešanje čelika visoke čvrstoće (aluminija) velikom brzinom nalazi široku primjenu u proizvodnji bijelih dijelova karoserije automobila. To uključuje sklopove stupova, odbojnike, grede vrata i sklopove krovnih nosača koji se koriste u putničkim vozilima. Osim toga, upotreba naprednih legura omogućenih vrućim prešanjem sve se više istražuje u industrijama poput zrakoplovstva, obrane i tržišta u nastajanju. Ove legure nude prednosti veće čvrstoće i smanjene težine koje je teško postići drugim metodama oblikovanja.
Zaključno, proizvodna linija za vruće žigosanje visokočvrstog čelika (aluminija) velikom brzinom osigurava preciznu i učinkovitu proizvodnju složenih dijelova karoserije automobila. S vrhunskom oblikovljivošću, smanjenim brojem operacija spajanja, minimiziranim nedostacima i poboljšanim svojstvima materijala, ova proizvodna linija pruža brojne prednosti. Njena primjena proteže se na proizvodnju bijelih dijelova karoserije za putnička vozila i nudi potencijalne koristi u zrakoplovstvu, obrani i tržištima u nastajanju. Investirajte u proizvodnu liniju za vruće žigosanje visokočvrstog čelika (aluminija) velikom brzinom kako biste postigli izvanredne performanse, produktivnost i prednosti laganog dizajna u automobilskoj i srodnim industrijama.
Što je vruće žigosanje?
Vruće štancanje, također poznato kao kaljenje prešanjem u Europi i vruće oblikovanje prešanjem u Aziji, metoda je oblikovanja materijala pri kojoj se blank zagrijava na određenu temperaturu, a zatim štanca i kali pod tlakom u odgovarajućem kalupu kako bi se postigao željeni oblik i izazvala fazna transformacija u metalnom materijalu. Tehnologija vrućeg štancanja uključuje zagrijavanje limova od borovog čelika (s početnom čvrstoćom od 500-700 MPa) do austenitizirajućeg stanja, brzo prenošenje u kalup za brzo štancanje i kaljenje dijela unutar kalupa brzinom hlađenja većom od 27°C/s, nakon čega slijedi razdoblje držanja pod tlakom, kako bi se dobile komponente od čelika ultra visoke čvrstoće s ujednačenom martenzitnom strukturom.
Prednosti vrućeg žigosanja
Poboljšana vlačna čvrstoća i sposobnost oblikovanja složenih geometrija.
Smanjena težina komponenti korištenjem tanjeg lima uz održavanje strukturne cjelovitosti i otpornosti na sudare.
Smanjena potreba za spajanjem poput zavarivanja ili pričvršćivanja.
Minimizirano opruženje i savijanje dijelova.
Manje nedostataka na dijelovima poput pukotina i lomova.
Manji zahtjevi za tonažu preše u usporedbi s hladnim oblikovanjem.
Mogućnost prilagođavanja svojstava materijala na temelju specifičnih zona dijelova.
Poboljšane mikrostrukture za bolje performanse.
Pojednostavljeni proizvodni proces s manje operativnih koraka za dobivanje gotovog proizvoda.
Ove prednosti doprinose ukupnoj učinkovitosti, kvaliteti i performansama toplo prešanih strukturnih komponenti.
Više detalja o vrućem utiskivanju
1. Vruće žigosanje vs. hladno žigosanje
Vruće štancanje je proces oblikovanja koji se izvodi nakon predgrijavanja čeličnog lima, dok se hladno štancanje odnosi na izravno štancanje čeličnog lima bez predgrijavanja.
Hladno žigosanje ima jasne prednosti u odnosu na vruće žigosanje. Međutim, pokazuje i neke nedostatke. Zbog većih naprezanja uzrokovanih postupkom hladnog žigosanja u usporedbi s vrućim žigosanjem, hladno žigosani proizvodi su podložniji pucanju i cijepanju. Stoga je za hladno žigosanje potrebna precizna oprema za žigosanje.
Vruće prešanje uključuje zagrijavanje čeličnog lima na visoke temperature prije prešanja i istovremeno kaljenje u kalupu. To dovodi do potpune transformacije mikrostrukture čelika u martenzit, što rezultira visokom čvrstoćom u rasponu od 1500 do 2000 MPa. Posljedično, toplo prešani proizvodi pokazuju veću čvrstoću u usporedbi s hladno prešanim ekvivalentima.
2. Tijek procesa vrućeg žigosanja
Vruće žigosanje, poznato i kao "kaljenje prešanjem", uključuje zagrijavanje lima visoke čvrstoće s početnom čvrstoćom od 500-600 MPa na temperature između 880 i 950 °C. Zagrijani lim se zatim brzo žigoše i kali u kalupu, postižući brzine hlađenja od 20-300 °C/s. Transformacija austenita u martenzit tijekom kaljenja značajno povećava čvrstoću komponente, omogućujući proizvodnju prešanih dijelova čvrstoće do 1500 MPa. Tehnike vrućeg žigosanja mogu se podijeliti u dvije kategorije: izravno vruće žigosanje i neizravno vruće žigosanje:
Kod izravnog vrućeg štancanja, prethodno zagrijani blank se izravno uvodi u zatvoreni kalup za štancanje i kaljenje. Naknadni procesi uključuju hlađenje, obrezivanje rubova i bušenje rupa (ili lasersko rezanje) te čišćenje površine.
Fiture1: način obrade vrućim žigosanjem -- izravno vruće žigosanje
U procesu indirektnog vrućeg utiskivanja, korak hladnog oblikovanja se izvodi prije ulaska u faze zagrijavanja, vrućeg utiskivanja, obrezivanja rubova, bušenja rupa i čišćenja površine.
Glavna razlika između indirektnog vrućeg štancanja i direktnog vrućeg štancanja leži u uključivanju koraka hladnog oblikovanja prije zagrijavanja u indirektnoj metodi. Kod direktnog vrućeg štancanja, lim se izravno dovodi u peć za zagrijavanje, dok se kod indirektnog vrućeg štancanja hladno oblikovani prethodno oblikovani dio šalje u peć za zagrijavanje.
Tijek procesa indirektnog vrućeg utiskivanja obično uključuje sljedeće korake:
Hladno oblikovanje - prethodno oblikovanje -- Zagrijavanje - Vruće utiskivanje -- Obrezivanje rubova i bušenje rupa - Čišćenje površine
Fiture2: način obrade vrućim žigosanjem -- indirektno vruće žigosanje
3. Glavna oprema za vruće žigosanje uključuje peć za grijanje, prešu za vruće oblikovanje i kalupe za vruće žigosanje
Peć za grijanje:
Peć za zagrijavanje opremljena je mogućnostima zagrijavanja i kontrole temperature. Sposobna je zagrijati ploče visoke čvrstoće do temperature rekristalizacije unutar određenog vremena, postižući austenitno stanje. Mora se moći prilagoditi zahtjevima velike automatizirane kontinuirane proizvodnje. Budući da se zagrijanim gredicama mogu rukovati samo roboti ili mehaničke ruke, peć zahtijeva automatizirano utovar i istovar s visokom točnošću pozicioniranja. Osim toga, pri zagrijavanju neobloženih čeličnih ploča, trebala bi osigurati zaštitu plinom kako bi se spriječila površinska oksidacija i dekarbonizacija gredice.
Preša za vruće oblikovanje:
Preša je srž tehnologije vrućeg štancanja. Mora imati mogućnost brzog štancanja i držanja, kao i biti opremljena sustavom za brzo hlađenje. Tehnička složenost preša za vruće oblikovanje daleko premašuje složenost konvencionalnih preša za hladno štancanje. Trenutno je samo nekoliko stranih tvrtki savladalo dizajn i tehnologiju proizvodnje takvih preša, a sve su ovisne o uvozu, što ih čini skupima.
Kalupi za vruće utiskivanje:
Kalupi za vruće žigosanje izvode i faze oblikovanja i kaljenja. U fazi oblikovanja, nakon što se gredica unese u šupljinu kalupa, kalup brzo završava proces žigosanja kako bi se osiguralo dovršetak oblikovanja dijela prije nego što materijal prođe kroz martenzitnu faznu transformaciju. Zatim ulazi u fazu kaljenja i hlađenja, gdje se toplina iz obratka unutar kalupa kontinuirano prenosi na kalup. Cijevi za hlađenje smještene unutar kalupa trenutačno uklanjaju toplinu kroz tekuću rashladnu tekućinu. Martenzitno-austenitna transformacija započinje kada temperatura obratka padne na 425 °C. Transformacija između martenzita i austenita završava kada temperatura dosegne 280 °C, a obratak se vadi na 200 °C. Uloga držača kalupa je spriječiti neravnomjerno toplinsko širenje i skupljanje tijekom procesa kaljenja, što bi moglo rezultirati značajnim promjenama u obliku i dimenzijama dijela, što dovodi do otpada. Osim toga, poboljšava učinkovitost prijenosa topline između obratka i kalupa, potičući brzo kaljenje i hlađenje.
Ukratko, glavna oprema za vruće žigosanje uključuje peć za zagrijavanje za postizanje željene temperature, prešu za vruće oblikovanje za brzo žigosanje i držanje s brzim sustavom hlađenja te kalupe za vruće žigosanje koji izvode i faze oblikovanja i kaljenja kako bi se osiguralo pravilno oblikovanje dijela i učinkovito hlađenje.
Brzina hlađenja pri kaljenju ne utječe samo na vrijeme proizvodnje, već utječe i na učinkovitost pretvorbe između austenita i martenzita. Brzina hlađenja određuje kakva će se kristalna struktura formirati i povezana je s konačnim učinkom očvršćavanja obratka. Kritična temperatura hlađenja borovog čelika je oko 30 ℃/s, i samo kada brzina hlađenja premaši kritičnu temperaturu hlađenja, stvaranje martenzitne strukture može se u najvećoj mjeri potaknuti. Kada je brzina hlađenja manja od kritične brzine hlađenja, u kristalizacijskoj strukturi obratka pojavit će se nemartenzitne strukture poput bainita. Međutim, što je veća brzina hlađenja, to bolje, veća brzina hlađenja dovest će do pucanja oblikovanih dijelova, a razuman raspon brzine hlađenja treba odrediti prema sastavu materijala i uvjetima procesa dijelova.
Budući da je dizajn rashladne cijevi izravno povezan s veličinom brzine hlađenja, rashladna cijev se općenito projektira s gledišta maksimalne učinkovitosti prijenosa topline, pa je smjer projektirane rashladne cijevi složeniji i teško ga je postići mehaničkim bušenjem nakon završetka lijevanja kalupa. Kako bi se izbjeglo ograničavanje mehaničkom obradom, općenito se odabire metoda rezerviranja vodenih kanala prije lijevanja kalupa.
Budući da dugotrajno radi na 200 ℃ do 880~950 ℃ pod jakim naizmjeničnim uvjetima hladnoće i vrućine, materijal kalupa za vruće utiskivanje mora imati dobru strukturnu krutost i toplinsku vodljivost te se može oduprijeti jakom toplinskom trenju koje stvara gredica na visokoj temperaturi i abrazivnom trošenju čestica otpalog oksidnog sloja. Osim toga, materijal kalupa također treba imati dobru otpornost na koroziju rashladne tekućine kako bi se osigurao nesmetan protok rashladne cijevi.
Obrezivanje i piercing
Budući da čvrstoća dijelova nakon vrućeg štancanja doseže oko 1500 MPa, ako se koristi rezanje prešom i probijanjem, zahtjevi za tonažom opreme su veći, a trošenje rubova matrice je ozbiljno. Stoga se laserske rezne jedinice često koriste za rezanje rubova i rupa.
4. Uobičajene vrste čelika za vruće utiskivanje
Izvedba prije žigosanja
Performanse nakon žigosanja
Trenutno je uobičajena vrsta čelika za vruće prešanje B1500HS. Vlačna čvrstoća prije prešanja općenito je između 480-800 MPa, a nakon prešanja vlačna čvrstoća može doseći 1300-1700 MPa. To znači da čelična ploča s vlačnom čvrstoćom od 480-800 MPa, vrućim prešanjem može postići vlačnu čvrstoću od oko 1300-1700 MPa.
5. Upotreba čelika za vruće utiskivanje
Primjena dijelova vrućeg štancanja može značajno poboljšati sigurnost automobila pri sudaru i postići laganu karoseriju automobila u bijeloj boji. Trenutno se tehnologija vrućeg štancanja primjenjuje na bijele dijelove karoserije osobnih automobila, kao što su automobil, A-stup, B-stup, branik, greda vrata i krovna letva te drugi dijelovi. Pogledajte sliku 3 u nastavku za primjer dijelova pogodnih za laganu težinu.
slika 3：Bijele komponente tijela prikladne za vruće žigosanje
Sl. 4: Jiangdong strojevi Linija za vruće utiskivanje od 1200 tona
Trenutno su rješenja za proizvodne linije hidrauličnih preša za vruće žigosanje tvrtke JIANGDONG MACHINERY vrlo zrela i stabilna, u kineskom području vrućeg žigosanja pripada vodećoj razini, a kao potpredsjednik podružnice kovačkih strojeva Kineskog udruženja alatnih strojeva, kao i članovi Kineskog odbora za standardizaciju kovačkih strojeva, također smo proveli istraživački i primjenjivi rad na nacionalnom super brzom vrućem žigosanju čelika i aluminija, što je odigralo veliku ulogu u promicanju razvoja industrije vrućeg žigosanja u Kini, pa čak i u svijetu.
