Háhraða heitstimplunarframleiðslulína fyrir ultral hástyrkt stál (ál)
Lykilatriði
Framleiðslulínan er hönnuð til að hámarka framleiðsluferli bílahluta með því að nota heitstimplunartækni. Þetta ferli, þekkt sem heitstimplun í Asíu og pressuherðing í Evrópu, felur í sér að hita hráefnið upp í ákveðið hitastig og síðan þrýsta því í samsvarandi mót með vökvapressutækni á meðan þrýstingi er viðhaldið til að ná fram æskilegri lögun og gangast undir fasabreytingu málmefnisins. Heitstimplunartæknina má flokka í beina og óbeina heitstimplunaraðferðir.
Kostir
Einn af helstu kostum heitstimplaðra burðarhluta er framúrskarandi mótunarhæfni þeirra, sem gerir kleift að framleiða flóknar rúmfræðir með einstökum togstyrk. Mikill styrkur heitstimplaðra hluta gerir kleift að nota þynnri málmplötur, sem dregur úr þyngd íhluta en varðveitir samt burðarþol og árekstrarþol. Aðrir kostir eru meðal annars:
Minnkuð samskeytaaðgerð:Heitstimplunartækni dregur úr þörfinni fyrir suðu eða festingar, sem leiðir til aukinnar skilvirkni og aukinnar vöruheildar.
Lágmarks afturfjöðrun og aflögun:Heitstimplunarferlið lágmarkar óæskilegar aflögunir, svo sem afturför og aflögun hluta, sem tryggir nákvæma víddarnákvæmni og dregur úr þörfinni fyrir frekari endurvinnslu.
Færri gallar í hlutum:Heitstimplaðir hlutar sýna færri galla, svo sem sprungur og klofning, samanborið við kaltmótunaraðferðir, sem leiðir til bættra vörugæða og minni úrgangs.
Lægri pressutonnan:Heitstimplun dregur úr nauðsynlegri pressufjölda samanborið við kaltstimplunaraðferðir, sem leiðir til kostnaðarsparnaðar og aukinnar framleiðsluhagkvæmni.
Sérstilling efniseiginleika:Heitstimplunartækni gerir kleift að sérsníða efniseiginleika út frá tilteknum svæðum hlutarins, sem hámarkar afköst og virkni.
Auknar örbyggingarbætur:Heitstimplun býður upp á möguleikann á að auka örbyggingu efnisins, sem leiðir til bættra vélrænna eiginleika og aukinnar endingar vörunnar.
Einfaldari framleiðsluskref:Heitstimplun útrýmir eða dregur úr millistigum í framleiðslu, sem leiðir til einfaldaðrar framleiðsluferlis, aukinnar framleiðni og styttri afhendingartíma.
Vöruumsóknir
Hraðframleiðslulínan fyrir heitstimplun úr hástyrktarstáli (áli) er víða notuð í framleiðslu á hvítum yfirbyggingarhlutum fyrir bíla. Þetta felur í sér súlur, stuðara, hurðarbjálka og þakboga sem notaðir eru í fólksbílum. Að auki er notkun háþróaðra málmblanda sem möguleg eru með heitstimplun í auknum mæli könnuð í atvinnugreinum eins og flug- og geimferðaiðnaði, varnarmálum og vaxandi mörkuðum. Þessar málmblöndur bjóða upp á kosti eins og meiri styrk og minni þyngd sem erfitt er að ná með öðrum mótunaraðferðum.
Að lokum tryggir framleiðslulínan fyrir hástyrkt stál (ál) með háhraða heitstimplun nákvæma og skilvirka framleiðslu á flóknum bílahlutum. Með yfirburða mótun, minni samskeytaaðgerðum, lágmarks göllum og bættum efniseiginleikum býður þessi framleiðslulína upp á fjölmarga kosti. Notkun hennar nær til framleiðslu á hvítum bílahlutum og býður upp á mögulegan ávinning í geimferðaiðnaði, varnarmálum og vaxandi mörkuðum. Fjárfestið í framleiðslulínunni fyrir hástyrkt stál (ál) með háhraða heitstimplun til að ná framúrskarandi afköstum, framleiðni og léttum hönnunarkostum í bílaiðnaði og skyldum iðnaði.
Hvað er heitstimplun?
Heitstimplun, einnig þekkt sem pressuherðing í Evrópu og heitpressuformun í Asíu, er aðferð til efnismótunar þar sem hráefni er hitað upp í ákveðið hitastig og síðan stansað og slökkt undir þrýstingi í samsvarandi formi til að ná fram æskilegri lögun og valda fasabreytingu í málmefninu. Heitstimplunartækni felur í sér að hita bórstálplötur (með upphafsstyrk 500-700 MPa) í austenítiseringarástand, flytja þær fljótt yfir í formið fyrir háhraðastimplun og slökkva hlutinn í forminu við kælihraða sem er meiri en 27°C/s, fylgt eftir af geymslutíma undir þrýstingi, til að fá íhluti úr afar hástyrk stáli með einsleitri martensítbyggingu.
Kostir heitstimplunar
Bættur endanleg togstyrkur og hæfni til að mynda flóknar rúmfræðir.
Minnkuð þyngd íhluta með því að nota þynnri málmplötur en viðhalda samt sem áður burðarþoli og árekstrarþoli.
Minnkuð þörf fyrir samskeytaaðgerðir eins og suðu eða festingar.
Lágmarkað afturfjöðrun og aflögun hluta.
Færri gallar í hlutum eins og sprungur og klofningar.
Lægri kröfur um pressumagn samanborið við kaltmótun.
Hæfni til að aðlaga efniseiginleika að tilteknum hlutasvæðum.
Bætt örbygging fyrir betri afköst.
Einfaldara framleiðsluferli með færri skrefum til að fá fullunna vöru.
Þessir kostir stuðla að heildarhagkvæmni, gæðum og afköstum heitstimplaðra byggingarhluta.
Nánari upplýsingar um heitstimplun
1. Heitstimplun vs. köldstimplun
Heitstimplun er mótunarferli sem framkvæmt er eftir að stálplatan hefur verið forhituð, en köldstimplun vísar til beinnar stimplunar á stálplötunni án forhitunar.
Kaldstimplun hefur greinilega kosti umfram heitstimplun. Hins vegar hefur hún einnig nokkra galla. Vegna meiri álags sem kaldstimplunarferlið veldur samanborið við heitstimplun eru kaldstimplaðar vörur viðkvæmari fyrir sprungum og klofningi. Þess vegna er nákvæmur stimplunarbúnaður nauðsynlegur fyrir kaldstimplun.
Heitstimplun felur í sér að stálplatan er hituð upp í hátt hitastig áður en hún er stimpluð og samtímis kæfð í mótinu. Þetta leiðir til algjörrar umbreytingar á örbyggingu stálsins í martensít, sem leiðir til mikils styrks á bilinu 1500 til 2000 MPa. Þar af leiðandi sýna heitstimplaðar vörur meiri styrk samanborið við kaldstimplaðar vörur.
2. Flæði heits stimplunarferlis
Heitstimplun, einnig þekkt sem „pressuherðing“, felur í sér að hita upp sterka plötu með upphafsstyrk upp á 500-600 MPa í hitastig á milli 880 og 950°C. Hitaða plötunni er síðan fljótt stimplað og kælt í forminu, sem nær kælihraða upp á 20-300°C/s. Umbreyting austeníts í martensít við kælingu eykur verulega styrk íhlutsins, sem gerir kleift að framleiða stimplaða hluti með styrk allt að 1500 MPa. Heitstimplunartækni má flokka í tvo flokka: beina heitstimplun og óbeina heitstimplun:
Í beinni heitstimplun er forhitaða eyðublaðið beint sett í lokaðan form til stimplunar og kælingar. Síðari ferli fela í sér kælingu, kantklippingu og gatagerð (eða leysiskurð) og yfirborðshreinsun.
Mynd 1: Heitt stimplunarferli - bein heit stimplun
Í óbeinni heitstimplunarferlinu er kaltmótunarformótunarskrefið framkvæmt áður en farið er í stig hitunar, heitstimplunar, kantklippingar, gatagerðar og yfirborðshreinsunar.
Helsti munurinn á óbeinni heitstimplun og beinni heitstimplun liggur í því að formótun með köldu mótunarferli er innifalin áður en hitun hefst í óbeinni aðferð. Í beinni heitstimplun er plötunni beint beint beint inn í hitunarofninn, en í óbeinni heitstimplun er köldmótaða formótaða íhluturinn sendur inn í hitunarofninn.
Ferlið við óbeina heitstimplun felur venjulega í sér eftirfarandi skref:
Kalt mótun formótun -- Upphitun -- Heitstimplun -- Kantklipping og gatagerð -- Yfirborðshreinsun
Mynd 2: Heitt stimplunarferli - óbeint heitt stimplun
3. Helstu búnaðurinn fyrir heitstimplun inniheldur hitunarofn, heitmótunarpressu og heitstimplunarmót
Hitaofn:
Hitunarofninn er búinn hitunar- og hitastýringarmöguleikum. Hann getur hitað hástyrktarplötur upp í endurkristöllunarhitastig innan tiltekins tíma og náð austenískum þætti. Hann þarf að geta aðlagað sig að kröfum um stórfellda sjálfvirka samfellda framleiðslu. Þar sem aðeins vélmenni eða vélrænir örmar geta meðhöndlað hitaða stálplötur þarf ofninn sjálfvirka hleðslu og losun með mikilli nákvæmni í staðsetningu. Að auki, þegar óhúðaðar stálplötur eru hitaðar, ætti hann að veita gasvörn til að koma í veg fyrir yfirborðsoxun og kolefnislosun stálplatnanna.
Heitt myndunarpressa:
Pressan er kjarninn í heitstimplunartækninni. Hún þarf að geta stimplað og haldið hratt, auk þess að vera búin hraðkælikerfi. Tæknileg flækjustig heitstimplunarpressa er miklu meiri en hefðbundinna kaltstimplunarpressa. Eins og er hafa aðeins fá erlend fyrirtæki náð tökum á hönnunar- og framleiðslutækni slíkra pressa og þær eru allar háðar innflutningi, sem gerir þær dýrar.
Heitt stimplunarmót:
Heitstimplunarmót framkvæma bæði mótun og kælingarstig. Á mótunarstiginu, þegar efnisstöngin er sett inn í mótholið, lýkur mótið stimplunarferlinu fljótt til að tryggja að hlutarmyndun ljúki áður en efnið gengst undir martensítfasabreytingu. Síðan fer það inn í kælingar- og kælingarstig, þar sem hiti frá vinnustykkinu inni í mótinu flyst stöðugt yfir í mótið. Kælirör sem eru staðsett í mótinu fjarlægja strax hita í gegnum flæðandi kælivökva. Martensít-austenít umbreytingin hefst þegar hitastig vinnustykkisins lækkar í 425°C. Umbreytingin milli martensíts og austeníts lýkur þegar hitastigið nær 280°C og vinnustykkið er tekið út við 200°C. Hlutverk mótsins er að koma í veg fyrir ójafna varmaþenslu og samdrátt meðan á kælingarferlinu stendur, sem gæti leitt til verulegra breytinga á lögun og stærð hlutarins, sem leiðir til brots. Að auki eykur það skilvirkni varmaflutnings milli vinnustykkisins og mótsins, sem stuðlar að hraðri kælingu og kælingu.
Í stuttu máli má segja að aðalbúnaðurinn fyrir heitstimplun inniheldur hitunarofn til að ná tilætluðum hita, heitmótunarpressu fyrir hraðstimplun og geymslu með hraðkælikerfi og heitstimplunarmót sem framkvæma bæði mótunar- og kælingarstig til að tryggja rétta hlutamyndun og skilvirka kælingu.
Kælingarhraði kælingar hefur ekki aðeins áhrif á framleiðslutímann heldur einnig á umbreytingarhagkvæmni milli austeníts og martensíts. Kælingarhraðinn ákvarðar hvers konar kristallabygging myndast og tengist lokaherðingaráhrifum vinnustykkisins. Mikilvægur kælihiti bórstáls er um 30 ℃/s og aðeins þegar kælingarhraðinn fer yfir mikilvægan kælingarhita er hægt að stuðla að myndun martensítbyggingar að mestu leyti. Þegar kælingarhraðinn er minni en mikilvægur kælingarhraði munu ómartensítbyggingar eins og bainít myndast í kristöllunarbyggingu vinnustykkisins. Hins vegar, því hærri sem kælingarhraðinn er, því betra, því hærri kælingarhraðinn mun leiða til sprungna í mynduðum hlutum og hæfilegt kælihraðabil þarf að ákvarða í samræmi við efnissamsetningu og vinnsluskilyrði hlutanna.
Þar sem hönnun kælipípunnar tengist beint stærð kælihraðans er kælipípan almennt hönnuð út frá hámarksnýtni varmaflutnings, þannig að stefna hönnuðu kælipípunnar er flóknari og erfitt er að ná henni með vélrænni borun eftir að mótsteypa er lokið. Til að forðast að vera takmarkaður af vélrænni vinnslu er almennt valin aðferð til að geyma vatnsrásir fyrir mótsteypu.
Þar sem heitstimplunarefnið virkar í langan tíma við 200℃ til 880~950℃ við mjög kalt og heitt víxl, verður það að hafa góða byggingarstífleika og varmaleiðni og geta staðist sterka varma núning sem myndast af stimplunum við hátt hitastig og slitáhrif fallandi oxíðlagsagna. Að auki ætti mótunarefnið einnig að hafa góða tæringarþol gegn kælivökva til að tryggja slétta flæði kælikerfisins.
Snyrting og gata
Vegna þess að styrkur hlutanna eftir heitstimplun nær um 1500 MPa, ef notaðar eru pressuskurður og gata, þá eru kröfur um tonn búnaðarins meiri og slit á skurðbrúnum stansa alvarleg. Þess vegna eru leysiskurðarvélar oft notaðar til að skera brúnir og göt.
4. Algengar tegundir af heitstimplunarstáli
Afköst fyrir stimplun
Afköst eftir stimplun
Algengasta tegund heitstimplunarstáls er B1500HS. Togstyrkurinn fyrir stimplun er almennt á bilinu 480-800 MPa og eftir stimplun getur togstyrkurinn náð 1300-1700 MPa. Það er að segja, togstyrkur 480-800 MPa stálplata, með heitstimplun, getur náð togstyrk upp á um 1300-1700 MPa hluta.
5. Notkun heitstimplunarstáls
Notkun heitstimplunarhluta getur aukið öryggi bílsins verulega við árekstra og gert það að verkum að léttari yfirbygging bílsins er gerð í hvítum lit. Sem stendur hefur heitstimplunartækni verið notuð á hvíta yfirbyggingarhluta fólksbíla, svo sem bíla, A-súlu, B-súlu, stuðara, hurðarbjálka og þakboga og aðra hluta. Sjá mynd 3 hér að neðan fyrir dæmi um hluta sem henta til léttunar.
Mynd 3: Hvítir hlutar sem henta fyrir heitstimplun
Mynd 4: Jiangdong vélar 1200 tonna heitstimplunarpressulína
Sem stendur hafa framleiðslulínur JIANGDONG MACHINERY fyrir heitstimplun og vökvapressur verið mjög þroskaðar og stöðugar. Þær eru leiðandi á sviði heitstimplunar í Kína. Sem varaformaður smíðavéladeildar Kína-vélaverkfærasamtakanna og meðlimir í staðlanefnd Kína-smíðavéla höfum við einnig tekið að okkur rannsóknir og beitingu á landsvísu fyrir ofurhraða heitstimplun á stáli og áli, sem hefur gegnt mikilvægu hlutverki í að efla þróun heitstimplunariðnaðarins í Kína og jafnvel um allan heim.
