Visokohitrostna proizvodna linija za vroče žigosanje za ultra visoko trdno jeklo (aluminij)
Ključne značilnosti
Proizvodna linija je zasnovana za optimizacijo proizvodnega procesa avtomobilskih delov z uporabo tehnologije vročega žigosanja. Ta postopek, v Aziji znan kot vroče žigosanje in v Evropi kot kaljenje s stiskanjem, vključuje segrevanje surovca na določeno temperaturo in nato stiskanje v ustrezne kalupe s tehnologijo hidravličnega stiskanja, pri čemer se vzdržuje tlak, da se doseže želena oblika in pride do fazne transformacije kovinskega materiala. Tehniko vročega žigosanja lahko razdelimo na neposredno in posredno metodo vročega žigosanja.
Prednosti
Ena ključnih prednosti vroče brizganih konstrukcijskih komponent je njihova odlična oblikovalnost, ki omogoča izdelavo kompleksnih geometrij z izjemno natezno trdnostjo. Visoka trdnost vroče brizganih delov omogoča uporabo tanjših kovinskih plošč, kar zmanjša težo komponent, hkrati pa ohrani strukturno celovitost in odpornost proti trkom. Druge prednosti vključujejo:
Zmanjšana količina spajalnih operacij:Tehnologija vročega žigosanja zmanjšuje potrebo po varjenju ali pritrjevanju, kar ima za posledico izboljšano učinkovitost in večjo celovitost izdelka.
Zmanjšano vzmetenje in upogibanje:Postopek vročega žigosanja zmanjšuje neželene deformacije, kot sta vzmetenje in upogibanje delov, kar zagotavlja natančno dimenzijsko natančnost in zmanjšuje potrebo po dodatni predelavi.
Manj napak delov:Vroče žigosani deli kažejo manj napak, kot so razpoke in cepljenje, v primerjavi s hladnim oblikovanjem, kar ima za posledico boljšo kakovost izdelka in manj odpadkov.
Tonaža spodnje stiskalnice:Vroče žigosanje zmanjša potrebno tonažo stiskalnice v primerjavi s tehnikami hladnega oblikovanja, kar vodi do prihrankov stroškov in povečane učinkovitosti proizvodnje.
Prilagoditev lastnosti materiala:Tehnologija vročega žigosanja omogoča prilagoditev lastnosti materiala glede na specifična področja dela, kar optimizira zmogljivost in funkcionalnost.
Izboljšane mikrostrukturne izboljšave:Vroče žigosanje ponuja možnost izboljšanja mikrostrukture materiala, kar ima za posledico izboljšane mehanske lastnosti in večjo vzdržljivost izdelka.
Poenostavljeni proizvodni koraki:Vroče žigosanje odpravlja ali zmanjšuje vmesne proizvodne korake, kar ima za posledico poenostavljen proizvodni proces, večjo produktivnost in krajše dobavne roke.
Uporaba izdelkov
Proizvodna linija za vroče žigosanje visokotrdnostnega jekla (aluminija) z visoko hitrostjo se široko uporablja pri izdelavi belih avtomobilskih delov karoserije. To vključuje sklope stebričkov, odbijačev, nosilcev vrat in sklopov strešnih letev, ki se uporabljajo v osebnih vozilih. Poleg tega se uporaba naprednih zlitin, ki jih omogoča vroče žigosanje, vse bolj raziskuje v panogah, kot so vesoljska in letalska industrija, obramba in trgi v razvoju. Te zlitine ponujajo prednosti večje trdnosti in manjše teže, ki jih je težko doseči z drugimi metodami oblikovanja.
Skratka, proizvodna linija za vroče žigosanje iz visokotrdnostnega jekla (aluminija) z visokim hitrostjo zagotavlja natančno in učinkovito proizvodnjo kompleksnih avtomobilskih karoserijskih delov. Z vrhunsko oblikovalnostjo, zmanjšanim številom spajanj, zmanjšanimi napakami in izboljšanimi lastnostmi materiala ta proizvodna linija ponuja številne prednosti. Njena uporaba segajo na proizvodnjo belih karoserijskih delov za osebna vozila in ponuja potencialne koristi v letalski, obrambni in razvijajoči se industriji. Investirajte v proizvodno linijo za vroče žigosanje iz visokotrdnostnega jekla (aluminija) z visokim hitrostjo, da dosežete izjemno zmogljivost, produktivnost in prednosti lahke zasnove v avtomobilski in sorodnih industrijah.
Kaj je vroče žigosanje?
Vroče žigosanje, v Evropi znano tudi kot kaljenje s stiskanjem in v Aziji vroče oblikovanje s stiskanjem, je metoda oblikovanja materiala, pri kateri se surovec segreje na določeno temperaturo, nato pa se v ustreznem kalupu žigosa in kali pod tlakom, da se doseže želena oblika in povzroči fazna transformacija v kovinskem materialu. Tehnologija vročega žigosanja vključuje segrevanje borovih jeklenih pločevin (z začetno trdnostjo 500–700 MPa) do avstenitizirajočega stanja, njihov hiter prenos v kalup za hitro žigosanje in kaljenje dela v kalupu s hitrostjo ohlajanja večjo od 27 °C/s, čemur sledi obdobje zadrževanja pod tlakom, da se dobijo jeklene komponente ultra visoke trdnosti z enakomerno martenzitno strukturo.
Prednosti vročega žigosanja
Izboljšana natezna trdnost in sposobnost oblikovanja kompleksnih geometrij.
Zmanjšana teža komponent z uporabo tanjše pločevine ob hkratnem ohranjanju strukturne celovitosti in odpornosti proti trkom.
Zmanjšana potreba po spajanju, kot sta varjenje ali pritrjevanje.
Zmanjšano vzmetenje in upogibanje delov.
Manj napak na delih, kot so razpoke in odkruški.
Nižje zahteve glede tonaže stiskalnice v primerjavi s hladnim oblikovanjem.
Sposobnost prilagajanja lastnosti materiala glede na specifična območja delov.
Izboljšane mikrostrukture za boljšo zmogljivost.
Poenostavljen proizvodni proces z manj operativnimi koraki za pridobitev končnega izdelka.
Te prednosti prispevajo k splošni učinkovitosti, kakovosti in zmogljivosti vroče žigosanih strukturnih komponent.
Več podrobnosti o vročem žigosanju
1. Vroče žigosanje v primerjavi s hladnim žigosanjem
Vroče žigosanje je postopek oblikovanja, ki se izvede po predgrevanju jeklene pločevine, medtem ko se hladno žigosanje nanaša na neposredno žigosanje jeklene pločevine brez predgrevanja.
Hladno žigosanje ima očitne prednosti pred vročim žigosanjem. Vendar pa ima tudi nekaj slabosti. Zaradi večjih napetosti, ki jih povzroča postopek hladnega žigosanja v primerjavi z vročim žigosanjem, so hladno žigosani izdelki bolj dovzetni za razpoke in cepljenje. Zato je za hladno žigosanje potrebna natančna oprema za žigosanje.
Vroče žigosanje vključuje segrevanje jeklene pločevine na visoke temperature pred žigosanjem in hkratno kaljenje v kalupu. To vodi do popolne pretvorbe mikrostrukture jekla v martenzit, kar ima za posledico visoko trdnost od 1500 do 2000 MPa. Posledično imajo vroče žigosani izdelki večjo trdnost v primerjavi s hladno žigosanimi ustreznicami.
2. Postopek vročega žigosanja
Vroče žigosanje, znano tudi kot "kaljenje s stiskanjem", vključuje segrevanje visoko trdnostne pločevine z začetno trdnostjo 500–600 MPa na temperature med 880 in 950 °C. Ogreta pločevina se nato hitro žigosa in kali v kalupu, pri čemer se dosežejo hitrosti ohlajanja 20–300 °C/s. Pretvorba avstenita v martenzit med kaljenjem znatno poveča trdnost komponente, kar omogoča izdelavo žigosanih delov s trdnostjo do 1500 MPa. Tehnike vročega žigosanja lahko razdelimo v dve kategoriji: neposredno vroče žigosanje in posredno vroče žigosanje:
Pri direktnem vročem žigosanju se predhodno segret surovec neposredno dovaja v zaprto matrico za žigosanje in kaljenje. Nadaljnji postopki vključujejo hlajenje, obrezovanje robov in prebijanje lukenj (ali lasersko rezanje) ter čiščenje površine.
Fiture1: način obdelave vročega žigosanja – neposredno vroče žigosanje
Pri postopku posrednega vročega žigosanja se pred vstopom v faze segrevanja, vročega žigosanja, obrezovanja robov, luknjanja in čiščenja površine izvede korak hladnega oblikovanja.
Glavna razlika med posrednim in neposrednim vročim žigosanjem je v vključitvi koraka hladnega preoblikovanja pred segrevanjem pri posredni metodi. Pri direktnem vročem žigosanju se pločevina neposredno dovaja v grelno peč, medtem ko se pri posrednem vročem žigosanju hladno oblikovani predhodno oblikovani del pošlje v grelno peč.
Postopek posrednega vročega žigosanja običajno vključuje naslednje korake:
Hladno oblikovanje pred oblikovanjem -- Ogrevanje -- Vroče žigosanje -- Obrezovanje robov in luknjanje -- Čiščenje površine
Fiture2: način obdelave vročega žigosanja – posredno vroče žigosanje
3. Glavna oprema za vroče žigosanje vključuje grelno peč, stiskalnico za vroče oblikovanje in kalupe za vroče žigosanje
Ogrevalna peč:
Grelna peč je opremljena z možnostmi ogrevanja in nadzora temperature. Sposobna je segreti visoko trdne plošče na temperaturo rekristalizacije v določenem času, s čimer doseže avstenitno stanje. Prilagoditi se mora zahtevam obsežne avtomatizirane neprekinjene proizvodnje. Ker se z ogretim gredicom lahko rokuje le z roboti ali mehanskimi rokami, peč zahteva avtomatizirano nalaganje in razkladanje z visoko natančnostjo pozicioniranja. Poleg tega mora pri segrevanju neprevlečenih jeklenih plošč zagotoviti zaščito pred plinom, da se prepreči površinska oksidacija in dekarbonizacija gredice.
Stiskalnica za vroče oblikovanje:
Stiskalnica je jedro tehnologije vročega žigosanja. Mora imeti možnost hitrega žigosanja in držanja ter biti opremljena s sistemom za hitro hlajenje. Tehnična zahtevnost stiskalnic za vroče oblikovanje daleč presega zahtevnost običajnih stiskalnic za hladno žigosanje. Trenutno le nekaj tujih podjetij obvlada tehnologijo načrtovanja in izdelave takšnih stiskalnic, vsa pa so odvisna od uvoza, zaradi česar so draga.
Kalupi za vroče žigosanje:
Kalupi za vroče žigosanje izvajajo tako fazo oblikovanja kot kaljenja. V fazi oblikovanja, ko je obdelovanec vstavljen v votlino kalupa, kalup hitro zaključi postopek žigosanja, da se zagotovi dokončanje oblikovanja dela, preden material preide v martenzitno fazno transformacijo. Nato vstopi v fazo kaljenja in hlajenja, kjer se toplota iz obdelovanca znotraj kalupa neprekinjeno prenaša v kalup. Hladilne cevi, nameščene znotraj kalupa, takoj odvajajo toploto s tekočim hladilnim sredstvom. Martenzitno-avstenitna transformacija se začne, ko temperatura obdelovanca pade na 425 °C. Transformacija med martenzitom in avstenitom se konča, ko temperatura doseže 280 °C, obdelovanec pa se vzame ven pri 200 °C. Vloga držala kalupa je preprečiti neenakomerno toplotno raztezanje in krčenje med postopkom kaljenja, kar bi lahko povzročilo znatne spremembe oblike in dimenzij dela, kar bi vodilo do odpadkov. Poleg tega poveča učinkovitost prenosa toplote med obdelovancem in kalupom, kar spodbuja hitro kaljenje in hlajenje.
Skratka, glavna oprema za vroče žigosanje vključuje grelno peč za doseganje želene temperature, stiskalnico za vroče oblikovanje za hitro žigosanje in držanje s sistemom za hitro hlajenje ter kalupe za vroče žigosanje, ki izvajajo tako fazo oblikovanja kot kaljenja, da se zagotovi pravilno oblikovanje delov in učinkovito hlajenje.
Hitrost kaljenja in hlajenja ne vpliva le na čas izdelave, temveč tudi na učinkovitost pretvorbe med avstenitom in martenzitom. Hitrost hlajenja določa, kakšna kristalna struktura se bo oblikovala, in je povezana s končnim učinkom utrjevanja obdelovanca. Kritična temperatura hlajenja borovega jekla je približno 30 °C/s in le, ko hitrost hlajenja preseže kritično temperaturo hlajenja, se lahko v največji meri spodbudi nastanek martenzitne strukture. Ko je hitrost hlajenja manjša od kritične hitrosti hlajenja, se v kristalizacijski strukturi obdelovanca pojavijo nemartenzitne strukture, kot je bainit. Vendar pa višja kot je hitrost hlajenja, tem bolje, višja hitrost hlajenja bo povzročila razpoke oblikovanih delov, zato je treba glede na sestavo materiala in procesne pogoje delov določiti ustrezno območje hitrosti hlajenja.
Ker je zasnova hladilne cevi neposredno povezana z velikostjo hitrosti hlajenja, je hladilna cev običajno zasnovana z vidika največje učinkovitosti prenosa toplote, zato je smer zasnovane hladilne cevi bolj zapletena in jo je težko doseči z mehanskim vrtanjem po zaključku litja kalupa. Da bi se izognili omejitvam zaradi mehanske obdelave, se pred litjem kalupa običajno izbere metoda rezervacije vodnih kanalov.
Ker deluje dolgo časa pri 200 ℃ do 880~950 ℃ v ekstremnih izmenjujočih se pogojih mraza in vročine, mora imeti material za vroče žigosanje dobro strukturno togost in toplotno prevodnost ter se mora upreti močnemu toplotnemu trenju, ki ga povzroča obdelovanec pri visoki temperaturi, in abrazivnemu obrabnemu učinku odpadlih delcev oksidne plasti. Poleg tega mora imeti material kalupa tudi dobro korozijsko odpornost na hladilno tekočino, da se zagotovi nemoten pretok hladilne cevi.
Obrezovanje in prebadanje
Ker trdnost delov po vročem žigosanju doseže približno 1500 MPa, so pri uporabi stiskalnice in prebijanja zahteve glede tonaže opreme večje, obraba robov pa je resna. Zato se za rezanje robov in lukenj pogosto uporabljajo laserske rezalne enote.
4. Pogoste vrste jekla za vroče žigosanje
Izvedba pred žigosanjem
Zmogljivost po žigosanju
Trenutno je običajna vrsta jekla za vroče žigosanje B1500HS. Natezna trdnost pred žigosanjem je običajno med 480 in 800 MPa, po žigosanju pa lahko natezna trdnost doseže 1300–1700 MPa. To pomeni, da lahko jeklena plošča z natezno trdnostjo 480–800 MPa, ki jo jekleno žigosanje doseže z vročim žigosanjem, doseže natezno trdnost približno 1300–1700 MPa.
5. Uporaba jekla za vroče žigosanje
Uporaba vroče žigosanih delov lahko znatno izboljša varnost avtomobila pri trčenju in doseže lahko težo karoserije v beli barvi. Trenutno se tehnologija vroče žigosanja uporablja za bele dele karoserije osebnih avtomobilov, kot so avtomobil, A-stebriček, B-stebriček, odbijač, nosilec vrat in strešna letev ter drugi deli. Za primere delov, primernih za zmanjšanje teže, glejte sliko 3 spodaj.
slika 3: Bele komponente telesa, primerne za vroče žigosanje
Slika 4: linija za vroče žigosanje Jiangdong Machinery z močjo 1200 ton
Trenutno so rešitve za proizvodne linije hidravličnih stiskalnic za vroče žigosanje podjetja JIANGDONG MACHINERY zelo zrele in stabilne, na kitajskem področju vročega žigosanja pa sodijo na vodilno raven, in kot podpredsednik podružnice kovaških strojev združenja China Machine Tool Association ter člani kitajskega odbora za standardizacijo kovaških strojev smo se lotili tudi raziskav in uporabe nacionalnega super hitrega vročega žigosanja jekla in aluminija, kar je imelo veliko vlogo pri spodbujanju razvoja industrije vročega žigosanja na Kitajskem in celo po svetu.
