Høyhastighets varmstemplingsproduksjonslinje for ultral høyfast stål (aluminium)
Viktige funksjoner
Produksjonslinjen er designet for å optimalisere produksjonsprosessen for bildeler gjennom bruk av varmstemplingsteknologi. Denne prosessen, kjent som varmstempling i Asia og presseherding i Europa, innebærer å varme opp emnematerialet til en bestemt temperatur og deretter presse det i tilsvarende former ved hjelp av hydraulisk presseteknologi, samtidig som trykket opprettholdes for å oppnå ønsket form og gjennomgå en fasetransformasjon av metallmaterialet. Varmstemplingsteknikken kan klassifiseres i direkte og indirekte varmstemplingsmetoder.
Fordeler
En av hovedfordelene med varmstempede strukturkomponenter er deres utmerkede formbarhet, som muliggjør produksjon av komplekse geometrier med eksepsjonell strekkfasthet. Den høye styrken til varmstempede deler muliggjør bruk av tynnere metallplater, noe som reduserer vekten på komponentene samtidig som strukturell integritet og kollisjonsytelse opprettholdes. Andre fordeler inkluderer:
Reduserte skjøteoperasjoner:Varmstemplingsteknologi reduserer behovet for sveising eller feste av forbindelser, noe som resulterer i forbedret effektivitet og forbedret produktintegritet.
Minimert tilbakespring og vridning:Varmstemplingsprosessen minimerer uønskede deformasjoner, som tilbakeslag og vridning av delen, noe som sikrer presis dimensjonsnøyaktighet og reduserer behovet for ytterligere omarbeiding.
Færre defekter på deler:Varmstempede deler viser færre defekter, som sprekker og oppdeling, sammenlignet med kaldformingsmetoder, noe som resulterer i forbedret produktkvalitet og redusert avfall.
Nedre pressetonnasje:Varmpresning reduserer den nødvendige pressetonnasjen sammenlignet med kaldformingsteknikker, noe som fører til kostnadsbesparelser og økt produksjonseffektivitet.
Tilpasning av materialegenskaper:Varmstemplingsteknologi muliggjør tilpasning av materialegenskaper basert på spesifikke områder av delen, noe som optimaliserer ytelse og funksjonalitet.
Forbedrede mikrostrukturelle forbedringer:Varmstempling gir muligheten til å forbedre materialets mikrostruktur, noe som resulterer i forbedrede mekaniske egenskaper og økt produktholdbarhet.
Strømlinjeformede produksjonstrinn:Varmstempling eliminerer eller reduserer mellomliggende produksjonstrinn, noe som resulterer i en forenklet produksjonsprosess, forbedret produktivitet og kortere ledetider.
Produktapplikasjoner
Høyhastighets varmstemplingsproduksjonslinjen for høyfast stål (aluminium) finner bred anvendelse i produksjonen av hvite karosserideler til biler. Dette inkluderer stolpeenheter, støtfangere, dørbjelker og takrelingsenheter som brukes i personbiler. I tillegg utforskes bruken av avanserte legeringer muliggjort av varmstempling i økende grad i bransjer som luftfart, forsvar og fremvoksende markeder. Disse legeringene tilbyr fordelene med høyere styrke og redusert vekt som er vanskelige å oppnå gjennom andre formingsmetoder.
Avslutningsvis sikrer produksjonslinjen for høyfast stål (aluminium) med høy hastighet for varmstempling presis og effektiv produksjon av komplekse karosserideler til biler. Med overlegen formbarhet, reduserte skjøteoperasjoner, minimerte defekter og forbedrede materialegenskaper, gir denne produksjonslinjen en rekke fordeler. Bruksområdene strekker seg til produksjon av hvite karosserideler til personbiler og tilbyr potensielle fordeler innen luftfart, forsvar og fremvoksende markeder. Invester i produksjonslinjen for høyfast stål (aluminium) med høy hastighet for varmstempling for å oppnå enestående ytelse, produktivitet og fordeler med lett design i bilindustrien og tilhørende industrier.
Hva er varmstempling?
Varmstempling, også kjent som presseherding i Europa og varmpressforming i Asia, er en metode for materialforming der et emne varmes opp til en viss temperatur og deretter stemples og bråkjøles under trykk i den tilsvarende formen for å oppnå ønsket form og indusere en fasetransformasjon i metallmaterialet. Varmstemplingsteknologi innebærer å varme opp borstålplater (med en initial styrke på 500–700 MPa) til austenitiserende tilstand, raskt overføre dem til formen for høyhastighetsstempling, og bråkjøle delen i formen med en avkjølingshastighet på over 27 °C/s, etterfulgt av en periode med holding under trykk, for å oppnå ultrahøyfaste stålkomponenter med ensartet martensittisk struktur.
Fordelene med varm stempling
Forbedret ultimat strekkfasthet og evnen til å danne komplekse geometrier.
Redusert komponentvekt ved å bruke tynnere metallplater, samtidig som strukturell integritet og kollisjonsytelse opprettholdes.
Redusert behov for sammenføyningsoperasjoner som sveising eller festing.
Minimalisert tilbakefjæring og vridning av deler.
Færre delfeil som sprekker og sprekker.
Lavere pressetonnasjekrav sammenlignet med kaldforming.
Mulighet til å skreddersy materialegenskaper basert på spesifikke delsoner.
Forbedrede mikrostrukturer for bedre ytelse.
Strømlinjeformet produksjonsprosess med færre operasjonelle trinn for å oppnå et ferdig produkt.
Disse fordelene bidrar til den generelle effektiviteten, kvaliteten og ytelsen til varmstempede strukturelle komponenter.
Mer informasjon om varmstempling
1. Varmstempling vs. kaldstempling
Varmstempling er en formingsprosess som utføres etter forvarming av stålplaten, mens kaldstempling refererer til direkte stempling av stålplaten uten forvarming.
Kaldpreging har klare fordeler fremfor varmpreging. Det har imidlertid også noen ulemper. På grunn av de høyere belastningene som forårsakes av kaldpregeprosessen sammenlignet med varmpreging, er kaldstempede produkter mer utsatt for sprekker og splitting. Derfor kreves presist stemplingsutstyr for kaldpreging.
Varmstempling innebærer å varme opp stålplaten til høye temperaturer før stempling og samtidig bråkjøling i dysen. Dette fører til en fullstendig transformasjon av stålets mikrostruktur til martensitt, noe som resulterer i høy styrke fra 1500 til 2000 MPa. Følgelig viser varmstempede produkter høyere styrke sammenlignet med kaldstempede motparter.
2. Varm stemplingsprosessflyt
Varmstempling, også kjent som «pressherding», innebærer oppvarming av en høyfast plate med en initial styrke på 500–600 MPa til temperaturer mellom 880 og 950 °C. Den oppvarmede platen blir deretter raskt stemplet og bråkjølt i dysen, og oppnår kjølehastigheter på 20–300 °C/s. Omdannelsen av austenitt til martensitt under bråkjøling forbedrer komponentens styrke betydelig, noe som muliggjør produksjon av stemplete deler med styrker på opptil 1500 MPa. Varmstemplingsteknikker kan klassifiseres i to kategorier: direkte varmstempling og indirekte varmstempling:
Ved direkte varmpreging mates det forvarmede emnet direkte inn i en lukket form for preging og bråkjøling. Påfølgende prosesser inkluderer avkjøling, kanttrimming og hullstansing (eller laserskjæring) og overflaterengjøring.
Figur 1: varmstemplingsmodus - direkte varmstempling
I den indirekte varmstemplingsprosessen utføres kaldformings-forformingstrinnet før man går inn i stadiene med oppvarming, varmstempling, kanttrimming, hullstansing og overflaterengjøring.
Hovedforskjellen mellom indirekte varmpreging og direkte varmpregingsprosesser ligger i inkluderingen av kaldformingsforformingstrinnet før oppvarming i den indirekte metoden. Ved direkte varmpreging mates metallplaten direkte inn i varmeovnen, mens ved indirekte varmpreging sendes den kaldformede, forhåndsformede komponenten inn i varmeovnen.
Prosessflyten for indirekte varmstempling involverer vanligvis følgende trinn:
Kaldforming, forforming – Oppvarming – Varmstempling – Kanttrimming og hullstansing – Overflaterengjøring
Figur 2: varmstemplingsmodus – indirekte varmstempling
3. Hovedutstyret for varmpressing inkluderer en varmeovn, varmpresse og varmpresseformer
Varmeovn:
Varmeovnen er utstyrt med varme- og temperaturkontrollfunksjoner. Den er i stand til å varme opp høyfaste plater til rekrystalliseringstemperaturen innen en spesifisert tid, og oppnå en austenittisk tilstand. Den må kunne tilpasse seg kravene til storskala automatisert kontinuerlig produksjon. Siden den oppvarmede barren kun kan håndteres av roboter eller mekaniske armer, krever ovnen automatisk lasting og lossing med høy posisjoneringsnøyaktighet. I tillegg, når den varmes opp ubelagte stålplater, bør den gi gassbeskyttelse for å forhindre overflateoksidasjon og dekarbonisering av barren.
Varmformingspresse:
Pressen er kjernen i varmpresseteknologien. Den må kunne stemple og holde raskt, samt være utstyrt med et raskt kjølesystem. Den tekniske kompleksiteten til varmformingspresser overgår langt den til konvensjonelle kaldpresser. For tiden er det bare noen få utenlandske selskaper som mestrer design- og produksjonsteknologien til slike presser, og de er alle avhengige av import, noe som gjør dem dyre.
Varmstemplingsformer:
Varmstemplingsformer utfører både formings- og bråkjølingstrinn. I formingstrinnet, når emnet er matet inn i formhulrommet, fullfører formen raskt stemplingsprosessen for å sikre at delformingen er fullført før materialet gjennomgår martensittfasetransformasjonen. Deretter går den inn i bråkjølings- og kjøletrinnet, hvor varmen fra arbeidsstykket inne i formen kontinuerlig overføres til formen. Kjølerør anordnet i formen fjerner umiddelbart varme gjennom det strømmende kjølevæsken. Martensitt-austenitttransformasjonen begynner når arbeidsstykkets temperatur synker til 425 °C. Transformasjonen mellom martensitt og austenitt avsluttes når temperaturen når 280 °C, og arbeidsstykket tas ut ved 200 °C. Rollen til formens holding er å forhindre ujevn termisk utvidelse og sammentrekning under bråkjølingsprosessen, noe som kan føre til betydelige endringer i delens form og dimensjoner, noe som kan føre til skrap. I tillegg forbedrer det den termiske overføringseffektiviteten mellom arbeidsstykket og formen, noe som fremmer rask bråkjøling og avkjøling.
Oppsummert inkluderer hovedutstyret for varmpressing en varmeovn for å oppnå ønsket temperatur, en varmformingspresse for rask stempling og holding med et raskt kjølesystem, og varmpresseformer som utfører både formings- og bråkjølingstrinn for å sikre riktig delforming og effektiv kjøling.
Avkjølingshastigheten ved bråkjøling påvirker ikke bare produksjonstiden, men også konverteringseffektiviteten mellom austenitt og martensitt. Avkjølingshastigheten bestemmer hva slags krystallinsk struktur som dannes og er relatert til arbeidsstykkets endelige herdingseffekt. Den kritiske kjøletemperaturen for borstål er omtrent 30 ℃/s, og bare når kjølehastigheten overstiger den kritiske kjøletemperaturen, kan dannelsen av martensittisk struktur fremmes i størst mulig grad. Når kjølehastigheten er lavere enn den kritiske kjølehastigheten, vil ikke-martensittiske strukturer som bainitt oppstå i arbeidsstykkets krystallisasjonsstruktur. Jo høyere kjølehastighet, desto bedre, desto høyere kjølehastighet vil føre til sprekkdannelser i de formede delene, og et rimelig kjølehastighetsområde må bestemmes i henhold til materialsammensetningen og prosessforholdene til delene.
Siden utformingen av kjølerøret er direkte relatert til størrelsen på kjølehastigheten, er kjølerøret generelt utformet med tanke på maksimal varmeoverføringseffektivitet. Derfor er retningen på det utformede kjølerøret mer kompleks, og det er vanskelig å oppnå dette ved mekanisk boring etter at støpeformen er fullført. For å unngå å bli begrenset av mekanisk prosessering, velges vanligvis metoden med å reservere vannkanaler før støpeformen.
Fordi det fungerer over lengre tid ved 200 ℃ til 880 ~ 950 ℃ under strenge kalde og varme vekslende forhold, må varmpressematerialet ha god strukturell stivhet og varmeledningsevne, og kan motstå den sterke termiske friksjonen som genereres av barren ved høy temperatur og den slipende slitasjeeffekten av de fallende oksidlagspartikler. I tillegg bør støpematerialet også ha god korrosjonsbestandighet mot kjølevæsken for å sikre jevn strømning av kjølerøret.
Trimming og piercing
Fordi delenes styrke etter varmstempling når omtrent 1500 MPa, vil utstyrets tonnasjekrav være større hvis det brukes pressekutting og stansing, og slitasjen på skjærekanten er alvorlig. Derfor brukes laserskjæreenheter ofte til å skjære kanter og hull.
4. Vanlige kvaliteter av varmstemplingsstål
Ytelse før stempling
Ytelse etter stempling
For tiden er den vanlige kvaliteten på varmpresset stål B1500HS. Strekkfastheten før stempling er vanligvis mellom 480-800 MPa, og etter stempling kan strekkfastheten nå 1300-1700 MPa. Det vil si at strekkfastheten til stålplater på 480-800 MPa, gjennom varmpressing, kan oppnå en strekkfasthet på omtrent 1300-1700 MPa deler.
5. Bruk av varmstemplingsstål
Bruk av varmstemplingsdeler kan forbedre kollisjonssikkerheten til bilen betydelig og oppnå lettvekt på bilkarosseriet i hvitt. For tiden har varmstemplingsteknologi blitt brukt på hvite karosserideler på personbiler, som bil, A-stolpe, B-stolpe, støtfanger, dørbjelke og takreling og andre deler. Se figur 3 nedenfor for eksempler på deler som er egnet for lettvekting.
Figur 3: Hvite kroppskomponenter egnet for varmstempling
Fig. 4: Jiangdong-maskineri 1200 tonn varmpresselinje
For tiden har JIANGDONG MACHINERYs produksjonslinjeløsninger for hydrauliske varmpresser vært svært modne og stabile. De er blant de ledende innen varmpressing i Kina. Som nestleder i China Machine Tool Associations smiemaskineriavdeling, samt medlemsenheter i China Forging Machinery Standardization Committee, har vi også utført forskning og anvendelse av den nasjonale superhøyhastighets varmpressingen av stål og aluminium. Dette har spilt en stor rolle i å fremme utviklingen av varmpresseindustrien i Kina og til og med verden.
