Proizvodna linija za vruće štancanje velikom brzinom za ultra visokočvrsti čelik (aluminij)
Ključne karakteristike
Proizvodna linija je dizajnirana za optimizaciju procesa proizvodnje automobilskih dijelova primjenom tehnologije vrućeg štancanja. Ovaj proces, poznat kao vruće štancanje u Aziji i kaljenje presovanjem u Evropi, uključuje zagrijavanje praznog materijala na određenu temperaturu, a zatim njegovo presovanje u odgovarajuće kalupe korištenjem tehnologije hidraulične prese, uz održavanje pritiska kako bi se postigao željeni oblik i metalni materijal prošao kroz faznu transformaciju. Tehnika vrućeg štancanja može se podijeliti na direktne i indirektne metode vrućeg štancanja.
Prednosti
Jedna od ključnih prednosti toplo prešanih strukturnih komponenti je njihova odlična oblikovnost, što omogućava proizvodnju složenih geometrija sa izuzetnom zateznom čvrstoćom. Visoka čvrstoća toplo prešanih dijelova omogućava upotrebu tanjih metalnih limova, smanjujući težinu komponenti uz održavanje strukturnog integriteta i otpornosti na sudare. Ostale prednosti uključuju:
Smanjene operacije spajanja:Tehnologija vrućeg štancanja smanjuje potrebu za zavarivanjem ili pričvršćivanjem, što rezultira poboljšanom efikasnošću i poboljšanim integritetom proizvoda.
Minimizirano opružno vraćanje i savijanje:Proces vrućeg štancanja minimizira neželjene deformacije, poput elastičnog povratnog kretanja i savijanja dijelova, osiguravajući preciznu dimenzijsku tačnost i smanjujući potrebu za dodatnom obradom.
Manje defekata dijelova:Vruće prešani dijelovi pokazuju manje nedostataka, poput pukotina i cijepanja, u usporedbi s metodama hladnog oblikovanja, što rezultira poboljšanim kvalitetom proizvoda i smanjenim otpadom.
Tonaža donje prese:Vruće štancanje smanjuje potrebnu tonažu prese u poređenju sa tehnikama hladnog oblikovanja, što dovodi do uštede troškova i povećanja efikasnosti proizvodnje.
Prilagođavanje svojstava materijala:Tehnologija vrućeg štancanja omogućava prilagođavanje svojstava materijala na osnovu specifičnih područja dijela, optimizirajući performanse i funkcionalnost.
Poboljšana mikrostrukturna poboljšanja:Vruće štancanje nudi mogućnost poboljšanja mikrostrukture materijala, što rezultira poboljšanim mehaničkim svojstvima i povećanom izdržljivošću proizvoda.
Pojednostavljeni koraci proizvodnje:Vruće štancanje eliminira ili smanjuje međufaze proizvodnje, što rezultira pojednostavljenim proizvodnim procesom, povećanom produktivnošću i kraćim rokovima isporuke.
Primjene proizvoda
Proizvodna linija za vruće štancanje čelika visoke čvrstoće (aluminija) velikom brzinom nalazi široku primjenu u proizvodnji bijelih dijelova karoserije automobila. To uključuje sklopove stubova, branike, grede vrata i sklopove krovnih šina koje se koriste u putničkim vozilima. Osim toga, upotreba naprednih legura omogućenih vrućim štancanjem sve se više istražuje u industrijama kao što su vazduhoplovstvo, odbrana i tržišta u razvoju. Ove legure nude prednosti veće čvrstoće i smanjene težine koje je teško postići drugim metodama oblikovanja.
Zaključno, proizvodna linija za vruće štancanje visokočvrstog čelika (aluminijuma) velikom brzinom osigurava preciznu i efikasnu proizvodnju složenih dijelova karoserije automobila. Sa superiornom oblikovljivošću, smanjenim brojem operacija spajanja, minimiziranim nedostacima i poboljšanim svojstvima materijala, ova proizvodna linija pruža brojne prednosti. Njena primjena se proteže na proizvodnju bijelih dijelova karoserije za putnička vozila i nudi potencijalne koristi u vazduhoplovstvu, odbrani i tržištima u razvoju. Investirajte u proizvodnu liniju za vruće štancanje visokočvrstog čelika (aluminijuma) velikom brzinom kako biste postigli izvanredne performanse, produktivnost i prednosti laganog dizajna u automobilskoj i srodnim industrijama.
Šta je vruće štancanje?
Vruće štancanje, poznato i kao kaljenje presovanjem u Evropi i vruće oblikovanje presovanjem u Aziji, je metoda oblikovanja materijala pri kojoj se blank zagrijava na određenu temperaturu, a zatim štanca i kali pod pritiskom u odgovarajućem kalupu kako bi se postigao željeni oblik i izazvala fazna transformacija u metalnom materijalu. Tehnologija vrućeg štancanja uključuje zagrijavanje limova od bornog čelika (sa 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 period držanja pod pritiskom, kako bi se dobile komponente od čelika ultra visoke čvrstoće sa ujednačenom martenzitnom strukturom.
Prednosti vrućeg štancanja
Poboljšana zatezna čvrstoća i sposobnost oblikovanja složenih geometrija.
Smanjena težina komponenti korištenjem tanjeg lima uz održavanje strukturnog integriteta i performansi pri sudaru.
Smanjena potreba za operacijama spajanja poput zavarivanja ili pričvršćivanja.
Minimizirano opruženje i savijanje dijelova.
Manje defekata na dijelovima poput pukotina i cijepanja.
Manji zahtjevi za tonažu prese u poređenju sa hladnim oblikovanjem.
Mogućnost prilagođavanja svojstava materijala na osnovu specifičnih zona dijelova.
Poboljšane mikrostrukture za bolje performanse.
Pojednostavljeni proizvodni proces sa manje operativnih koraka za dobijanje gotovog proizvoda.
Ove prednosti doprinose ukupnoj efikasnosti, kvaliteti i performansama toplo prešanih strukturnih komponenti.
Više detalja o vrućem štancanju
1. Vruće štancanje u odnosu na hladno štancanje
Vruće štancanje je proces oblikovanja koji se izvodi nakon predgrijavanja čeličnog lima, dok se hladno štancanje odnosi na direktno štancanje čeličnog lima bez predgrijavanja.
Hladno štancanje ima jasne prednosti u odnosu na toplo štancanje. Međutim, ono također pokazuje i neke nedostatke. Zbog većih naprezanja izazvanih procesom hladnog štancanja u poređenju sa toplim štancanjem, hladno štancani proizvodi su podložniji pucanju i cijepanju. Stoga je za hladno štancanje potrebna precizna oprema za štancanje.
Vruće štancanje uključuje zagrijavanje čeličnog lima na visoke temperature prije štancanja 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 štancani proizvodi pokazuju veću čvrstoću u poređenju sa hladno štancanim ekvivalentima.
2. Tok procesa vrućeg štancanja
Vruće štancanje, poznato i kao "kaljenje presovanjem", uključuje zagrijavanje lima visoke čvrstoće s početnom čvrstoćom od 500-600 MPa na temperature između 880 i 950°C. Zagrijani lim se zatim brzo štanca i kali u kalupu, postižući brzinu hlađenja od 20-300°C/s. Transformacija austenita u martenzit tokom kaljenja značajno povećava čvrstoću komponente, omogućavajući proizvodnju štancanih dijelova s čvrstoćom do 1500 MPa. Tehnike vrućeg štancanja mogu se podijeliti u dvije kategorije: direktno vruće štancanje i indirektno vruće štancanje:
Kod direktnog vrućeg štancanja, prethodno zagrijani blank se direktno uvodi u zatvoreni kalup za štancanje i kaljenje. Naknadni procesi uključuju hlađenje, obrezivanje ivica i bušenje rupa (ili lasersko rezanje) te čišćenje površine.
Fiture1: način obrade vrućim štancanjem -- direktno vruće štancanje
U procesu indirektnog vrućeg štancanja, korak hladnog oblikovanja se izvodi prije ulaska u faze zagrijavanja, vrućeg štancanja, 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 kod indirektne metode. Kod direktnog vrućeg štancanja, lim se direktno dovodi u peć za zagrijavanje, dok se kod indirektnog vrućeg štancanja, hladno oblikovana prethodno oblikovana komponenta šalje u peć za zagrijavanje.
Tok procesa indirektnog vrućeg štancanja obično uključuje sljedeće korake:
Hladno oblikovanje - prethodno oblikovanje -- Zagrijavanje - Vruće štancanje -- Obrezivanje ivica i bušenje rupa - Čišćenje površine
Fiture2: način obrade vrućim štancanjem -- indirektno vruće štancanje
3. Glavna oprema za vruće štancanje uključuje peć za grijanje, presu za vruće oblikovanje i kalupe za vruće štancanje
Peć za grijanje:
Peć za zagrijavanje opremljena je mogućnostima zagrijavanja i kontrole temperature. Sposobna je zagrijati ploče visoke čvrstoće do temperature rekristalizacije u određenom vremenu, 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 preciznošću pozicioniranja. Osim toga, prilikom zagrijavanja neobloženih čeličnih ploča, treba osigurati zaštitu od plina kako bi se spriječila površinska oksidacija i dekarbonizacija gredice.
Presa za vruće oblikovanje:
Presa je srž tehnologije vrućeg štancanja. Mora imati mogućnost brzog štancanja i držanja, kao i biti opremljena sistemom za brzo hlađenje. Tehnička složenost presa za vruće oblikovanje daleko premašuje složenost konvencionalnih presa za hladno štancanje. Trenutno je samo nekoliko stranih kompanija savladalo dizajn i tehnologiju proizvodnje takvih presa, a sve su one zavisne od uvoza, što ih čini skupim.
Kalupi za vruće štancanje:
Kalupi za vruće štancanje izvode i faze oblikovanja i kaljenja. U fazi oblikovanja, nakon što se gredica ubaci u šupljinu kalupa, kalup brzo završava proces štancanja kako bi se osiguralo završetak formiranja 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 postavljene unutar kalupa trenutno uklanjaju toplinu kroz tekuću rashladnu tekućinu. Martenzitno-austenitna transformacija počinje kada temperatura obratka padne na 425°C. Transformacija između martenzita i austenita završava kada temperatura dostigne 280°C, a obratak se vadi na 200°C. Uloga držača kalupa je da spriječi neravnomjerno termičko širenje i skupljanje tokom procesa kaljenja, što bi moglo rezultirati značajnim promjenama u obliku i dimenzijama dijela, što dovodi do otpada. Osim toga, poboljšava efikasnost prijenosa topline između obratka i kalupa, potičući brzo kaljenje i hlađenje.
Ukratko, glavna oprema za vruće štancanje uključuje peć za zagrijavanje za postizanje željene temperature, presu za vruće oblikovanje za brzo štancanje i držanje sa sistemom za brzo hlađenje, te kalupe za vruće štancanje koji obavljaju i faze oblikovanja i kaljenja kako bi se osiguralo pravilno formiranje dijela i efikasno hlađenje.
Brzina hlađenja pri kaljenju ne utiče samo na vrijeme proizvodnje, već i na efikasnost konverzije između austenita i martenzita. Brzina hlađenja određuje koja vrsta kristalne strukture će se formirati i povezana je s konačnim efektom očvršćavanja obratka. Kritična temperatura hlađenja borovog čelika je oko 30℃/s, i samo kada brzina hlađenja premaši kritičnu temperaturu hlađenja, formiranje martenzitne strukture može se u najvećoj mjeri potaknuti. Kada je brzina hlađenja manja od kritične brzine hlađenja, u kristalizacijskoj strukturi obratka će se pojaviti nemartenzitne strukture poput bainita. Međutim, što je veća brzina hlađenja, to bolje, veća brzina hlađenja će dovesti do pucanja oblikovanih dijelova, a razuman raspon brzine hlađenja treba odrediti prema sastavu materijala i procesnim uvjetima dijelova.
Budući da je dizajn rashladne cijevi direktno povezan s veličinom brzine hlađenja, rashladna cijev se općenito projektira s gledišta maksimalne efikasnosti prijenosa topline, pa je smjer dizajnirane rashladne cijevi složeniji i teško ga je postići mehaničkim bušenjem nakon završetka lijevanja u kalupu. Kako bi se izbjeglo ograničavanje mehaničkom obradom, općenito se odabire metoda rezerviranja vodenih kanala prije lijevanja u kalup.
Budući da dugotrajno radi na temperaturama od 200℃ do 880~950℃ pod jakim naizmjeničnim uslovima hladnoće i vrućine, materijal kalupa za vruće štancanje mora imati dobru strukturnu krutost i toplinsku provodljivost, te mora biti otporan na jako termičko trenje koje generira obrađeni komad na visokoj temperaturi i abrazivno habanje uzrokovano česticama sloja oksida. Osim toga, materijal kalupa treba imati i dobru otpornost na koroziju rashladne tekućine kako bi se osigurao nesmetan protok rashladne cijevi.
Obrezivanje i pirsing
Budući da čvrstoća dijelova nakon vrućeg štancanja dostiže oko 1500 MPa, ako se koristi rezanje presom i probijanje, zahtjevi za tonažom opreme su veći, a trošenje ivica matrice je ozbiljno. Stoga se laserske jedinice za rezanje često koriste za rezanje ivica i rupa.
4. Uobičajene vrste čelika za vruće štancanje
Performanse prije štancanja
Performanse nakon štancanja
Trenutno, uobičajena klasa čelika za vruće štancanje je B1500HS. Zatezna čvrstoća prije štancanja je uglavnom između 480-800 MPa, a nakon štancanja, zatezna čvrstoća može doseći 1300-1700 MPa. To znači da čelična ploča sa zateznom čvrstoćom od 480-800 MPa, vrućim štancanjem može postići zateznu čvrstoću od oko 1300-1700 MPa.
5. Upotreba čelika za vruće štancanje
Primjena dijelova vrućeg štancanja može značajno poboljšati sigurnost automobila pri sudarima i postići laganu karoseriju automobila u bijeloj boji. Trenutno se tehnologija vrućeg štancanja primjenjuje na bijele dijelove karoserije putničkih automobila, kao što su automobil, A stub, B stub, branik, greda vrata i krovna šina i drugi dijelovi. Pogledajte sliku 3 ispod za primjer dijelova pogodnih za smanjenje težine.
slika 3：Bijele komponente tijela pogodne za vruće štancanje
Sl. 4: Jiangdong mašinerija, linija za vruće štancanje od 1200 tona
Trenutno, JIANGDONG MACHINERY rješenja za proizvodne linije hidrauličnih presa za vruće štancanje su vrlo zrela i stabilna, u kineskom polju oblikovanja vrućim štancanjem pripada vodećem nivou, a kao potpredsjednik odjela za kovanje Udruženja kineskih alatnih mašina, kao i članice Kineskog komiteta za standardizaciju kovanja, također smo proveli istraživački i primjenski rad na nacionalnom super brzom vrućem štancanju čelika i aluminija, što je odigralo ogromnu ulogu u promociji razvoja industrije vrućeg štancanja u Kini, pa čak i u svijetu.
