La línia de producció d'estampació en calent d'alta velocitat per a acer d'alta resistència (alumini)
Característiques clau
La línia de producció està dissenyada per optimitzar el procés de fabricació de peces d'automoció mitjançant l'aplicació de la tecnologia d'estampació en calent. Aquest procés, conegut com a estampació en calent a Àsia i enduriment a premsa a Europa, consisteix a escalfar el material en brut a una temperatura específica i després premsar-lo en motlles corresponents mitjançant tecnologia de premsa hidràulica mentre es manté la pressió per aconseguir la forma desitjada i experimentar una transformació de fase del material metàl·lic. La tècnica d'estampació en calent es pot classificar en mètodes d'estampació en calent directes i indirectes.
Avantatges
Un dels avantatges clau dels components estructurals estampats en calent és la seva excel·lent conformabilitat, que permet la producció de geometries complexes amb una resistència a la tracció excepcional. L'alta resistència de les peces estampades en calent permet l'ús de làmines metàl·liques més primes, reduint el pes dels components alhora que manté la integritat estructural i el rendiment davant xocs. Altres avantatges inclouen:
Operacions d'unió reduïdes:La tecnologia d'estampació en calent redueix la necessitat d'operacions de soldadura o fixació de connexions, la qual cosa resulta en una millora de l'eficiència i la integritat del producte.
Springback i Warpage minimitzats:El procés d'estampació en calent minimitza les deformacions indesitjables, com ara el retorn elàstic i la deformació de les peces, garantint una precisió dimensional precisa i reduint la necessitat de reelaboracions addicionals.
Menys defectes de peça:Les peces estampades en calent presenten menys defectes, com ara esquerdes i esquerdes, en comparació amb els mètodes de conformació en fred, la qual cosa resulta en una millora de la qualitat del producte i una reducció dels residus.
Tonatge de premsa inferior:L'estampació en calent redueix el tonatge de premsa necessari en comparació amb les tècniques de conformació en fred, cosa que comporta un estalvi de costos i una major eficiència de la producció.
Personalització de les propietats del material:La tecnologia d'estampació en calent permet la personalització de les propietats del material en funció de zones específiques de la peça, optimitzant el rendiment i la funcionalitat.
Millores microestructurals millorades:L'estampació en calent ofereix la capacitat de millorar la microestructura del material, la qual cosa resulta en una millora de les propietats mecàniques i una major durabilitat del producte.
Passos de producció simplificats:L'estampació en calent elimina o redueix els passos intermedis de fabricació, la qual cosa resulta en un procés de producció simplificat, una productivitat millorada i terminis de lliurament més curts.
Aplicacions del producte
La línia de producció d'estampació en calent d'alta velocitat d'acer d'alta resistència (alumini) troba una àmplia aplicació en la fabricació de peces de carrosseria blanca per a automòbils. Això inclou conjunts de pilars, para-xocs, bigues de portes i conjunts de rails de sostre utilitzats en vehicles de passatgers. A més, l'ús d'aliatges avançats mitjançant l'estampació en calent s'està explorant cada cop més en indústries com l'aeroespacial, la defensa i els mercats emergents. Aquests aliatges ofereixen els avantatges d'una major resistència i un pes reduït que són difícils d'aconseguir mitjançant altres mètodes de conformació.
En conclusió, la línia de producció d'estampació en calent d'alta velocitat d'acer d'alta resistència (alumini) garanteix una producció precisa i eficient de peces de carrosseria d'automòbils de formes complexes. Amb una conformabilitat superior, operacions d'unió reduïdes, defectes minimitzats i propietats del material millorades, aquesta línia de producció ofereix nombrosos avantatges. Les seves aplicacions s'estenen a la fabricació de peces de carrosseria blanques per a vehicles de passatgers i ofereixen beneficis potencials en l'aeroespacial, la defensa i els mercats emergents. Inverteix en la línia de producció d'estampació en calent d'alta velocitat d'acer d'alta resistència (alumini) per aconseguir avantatges excepcionals en termes de rendiment, productivitat i disseny lleuger en les indústries de l'automoció i les indústries afins.
Què és l'estampació en calent?
L'estampació en calent, també coneguda com a enduriment per premsa a Europa i conformació per premsa en calent a Àsia, és un mètode de conformació de materials on una peça en brut s'escalfa a una determinada temperatura i després s'estampen i es refreden sota pressió a la matriu corresponent per aconseguir la forma desitjada i induir una transformació de fase en el material metàl·lic. La tecnologia d'estampació en calent implica escalfar làmines d'acer al bor (amb una resistència inicial de 500-700 MPa) fins a l'estat d'austenitització, transferir-les ràpidament a la matriu per a l'estampació a alta velocitat i refredar la peça dins de la matriu a una velocitat de refredament superior a 27 °C/s, seguit d'un període de manteniment sota pressió, per obtenir components d'acer d'ultraalta resistència amb una estructura martensítica uniforme.
Els avantatges de l'estampació en calent
Millora de la resistència a la tracció final i de la capacitat de formar geometries complexes.
Reducció del pes dels components mitjançant l'ús de xapa metàl·lica més fina, mantenint alhora la integritat estructural i el rendiment en cas de xoc.
Menor necessitat d'operacions d'unió com la soldadura o la fixació.
Reducció de la elasticitat i la deformació parcials.
Menys defectes a les peces, com ara esquerdes i esquerdes.
Menors requisits de tonatge de premsa en comparació amb la conformació en fred.
Capacitat d'adaptar les propietats dels materials en funció de zones específiques de la peça.
Microestructures millorades per a un millor rendiment.
Procés de fabricació simplificat amb menys passos operatius per obtenir un producte acabat.
Aquests avantatges contribueixen a l'eficiència, la qualitat i el rendiment generals dels components estructurals estampats en calent.
Més detalls sobre l'estampació en calent
1. Estampació en calent vs. estampació en fred
L'estampació en calent és un procés de conformació que es realitza després de preescalfar la xapa d'acer, mentre que l'estampació en fred es refereix a l'estampació directa de la xapa d'acer sense preescalfar.
L'estampació en fred té clars avantatges respecte a l'estampació en calent. Tanmateix, també presenta alguns desavantatges. A causa de les tensions més elevades induïdes pel procés d'estampació en fred en comparació amb l'estampació en calent, els productes estampats en fred són més susceptibles a esquerdar-se i esquerdar-se. Per tant, es requereix un equip d'estampació precís per a l'estampació en fred.
L'estampació en calent implica escalfar la xapa d'acer a altes temperatures abans d'estampar-la i simultàniament refredar-la a la matriu. Això condueix a una transformació completa de la microestructura de l'acer en martensita, donant com a resultat una alta resistència que oscil·la entre els 1500 i els 2000 MPa. En conseqüència, els productes estampats en calent presenten una resistència més alta en comparació amb els seus homòlegs estampats en fred.
2. Flux del procés d'estampació en calent
L'estampació en calent, també coneguda com a "enduriment a premsa", consisteix a escalfar una làmina d'alta resistència amb una resistència inicial de 500-600 MPa a temperatures d'entre 880 i 950 °C. La làmina escalfada s'estampa i es refreda ràpidament a la matriu, aconseguint velocitats de refredament de 20-300 °C/s. La transformació d'austenita en martensita durant el refredament millora significativament la resistència del component, permetent la producció de peces estampades amb resistències de fins a 1500 MPa. Les tècniques d'estampació en calent es poden classificar en dues categories: estampació en calent directa i estampació en calent indirecta:
En l'estampació en calent directa, la peça en brut preescalfada s'introdueix directament en una matriu tancada per a l'estampació i el refredament. Els processos posteriors inclouen el refredament, el retall de vores i la perforació (o tall amb làser) i la neteja de la superfície.
Figura 1: mode de processament d'estampació en calent: estampació en calent directa
En el procés d'estampació en calent indirecta, es realitza el pas de preconformació en fred abans d'entrar a les etapes d'escalfament, estampació en calent, retall de vores, perforació i neteja de superfícies.
La principal diferència entre els processos d'estampació en calent indirecta i d'estampació en calent directa rau en la inclusió del pas de preconformació en fred abans de l'escalfament en el mètode indirecte. En l'estampació en calent directa, la xapa metàl·lica s'introdueix directament al forn de calefacció, mentre que en l'estampació en calent indirecta, el component preconformat conformat en fred s'envia al forn de calefacció.
El flux del procés d'estampació en calent indirecta normalment implica els passos següents:
Preconformació en fred - Escalfament - Estampació en calent - Retall de vores i perforació - Neteja de superfícies
Figura 2: mode de processament d'estampació en calent: estampació en calent indirecta
3. L'equip principal per a l'estampació en calent inclou un forn de calefacció, una premsa de conformació en calent i motlles d'estampació en calent
Forn de calefacció:
El forn d'escalfament està equipat amb capacitats de calefacció i control de temperatura. És capaç d'escalfar plaques d'alta resistència a la temperatura de recristal·lització en un temps especificat, aconseguint un estat austenític. Ha de ser capaç d'adaptar-se als requisits de producció contínua automatitzada a gran escala. Com que el tocot escalfat només pot ser manipulat per robots o braços mecànics, el forn requereix una càrrega i descàrrega automatitzades amb una alta precisió de posicionament. A més, en escalfar plaques d'acer no recobertes, ha de proporcionar protecció contra gasos per evitar l'oxidació superficial i la descarbonització del tocot.
Premsa de conformació en calent:
La premsa és el nucli de la tecnologia d'estampació en calent. Ha de tenir la capacitat d'estampar i subjectar ràpidament, així com estar equipada amb un sistema de refrigeració ràpida. La complexitat tècnica de les premses de conformació en calent supera amb escreix la de les premses convencionals d'estampació en fred. Actualment, només unes poques empreses estrangeres dominen la tecnologia de disseny i fabricació d'aquestes premses, i totes depenen de les importacions, cosa que les fa cares.
Motlles d'estampació en calent:
Els motlles d'estampació en calent realitzen tant les etapes de conformació com la de tremp. En l'etapa de conformació, un cop la palanquilla s'introdueix a la cavitat del motlle, el motlle completa ràpidament el procés d'estampació per garantir la finalització de la formació de la peça abans que el material pateixi la transformació de fase martensítica. A continuació, entra a l'etapa de tremp i refredament, on la calor de la peça dins del motlle es transfereix contínuament al motlle. Els tubs de refrigeració disposats dins del motlle eliminen instantàniament la calor a través del refrigerant que flueix. La transformació martensítico-austenítica comença quan la temperatura de la peça baixa a 425 °C. La transformació entre martensita i austenita finalitza quan la temperatura arriba als 280 °C i la peça es treu a 200 °C. La funció de la subjecció del motlle és evitar l'expansió i la contracció tèrmica desigual durant el procés de tremp, que podria provocar canvis significatius en la forma i les dimensions de la peça, donant lloc a ferralla. A més, millora l'eficiència de la transferència tèrmica entre la peça i el motlle, promovent un tremp i refredament ràpids.
En resum, l'equip principal per a l'estampació en calent inclou un forn de calefacció per aconseguir la temperatura desitjada, una premsa de conformació en calent per a l'estampació i el manteniment ràpids amb un sistema de refredament ràpid, i motlles d'estampació en calent que realitzen les etapes de conformació i tremp per garantir la formació adequada de la peça i un refredament eficient.
La velocitat de refredament per tremp no només afecta el temps de producció, sinó que també afecta l'eficiència de conversió entre austenita i martensita. La velocitat de refredament determina quin tipus d'estructura cristal·lina es formarà i està relacionada amb l'efecte d'enduriment final de la peça. La temperatura crítica de refredament de l'acer al bor és d'uns 30 ℃/s, i només quan la velocitat de refredament supera la temperatura crítica de refredament es pot promoure al màxim la formació d'una estructura martensítica. Quan la velocitat de refredament és inferior a la velocitat crítica de refredament, apareixeran estructures no martensítiques com la bainita a l'estructura de cristal·lització de la peça. Tanmateix, com més alta sigui la velocitat de refredament, millor, més alta serà la velocitat de refredament que provocarà l'esquerdament de les peces formades, i cal determinar el rang de velocitat de refredament raonable segons la composició del material i les condicions del procés de les peces.
Com que el disseny del tub de refrigeració està directament relacionat amb la mida de la velocitat de refrigeració, el tub de refrigeració generalment es dissenya des de la perspectiva de la màxima eficiència de transferència de calor, de manera que la direcció del tub de refrigeració dissenyat és més complexa i és difícil d'obtenir mitjançant perforació mecànica després de completar la fosa del motlle. Per evitar que el processament mecànic el restringeixi, generalment es selecciona el mètode de reservar canals d'aigua abans de la fosa del motlle.
Com que funciona durant molt de temps a 200 ℃ a 880 ~ 950 ℃ en condicions alternes de fred i calor severes, el material del motlle d'estampació en calent ha de tenir una bona rigidesa estructural i conductivitat tèrmica, i pot resistir la forta fricció tèrmica generada pel toll a alta temperatura i l'efecte de desgast abrasiu de les partícules de la capa d'òxid caigudes. A més, el material del motlle també ha de tenir una bona resistència a la corrosió del refrigerant per garantir un flux suau del tub de refrigeració.
Retall i perforació
Com que la resistència de les peces després de l'estampació en calent arriba a uns 1500 MPa, si s'utilitza el tall per premsa i el punxonament, els requisits de tonatge de l'equip són més grans i el desgast de la vora de tall de la matriu és important. Per tant, les unitats de tall per làser s'utilitzen sovint per tallar vores i forats.
4. Graus comuns d'acer d'estampació en calent
Rendiment abans de l'estampació
Rendiment després de l'estampació
Actualment, el grau comú d'acer per estampació en calent és el B1500HS. La resistència a la tracció abans de l'estampació generalment és d'entre 480 i 800 MPa, i després de l'estampació, la resistència a la tracció pot arribar als 1300 i 1700 MPa. És a dir, la resistència a la tracció d'una placa d'acer de 480-800 MPa, mitjançant la conformació per estampació en calent, pot aconseguir una resistència a la tracció d'unes peces d'uns 1300-1700 MPa.
5. L'ús d'acer estampat en calent
L'aplicació de peces estampades en calent pot millorar significativament la seguretat en cas de col·lisió de l'automòbil i aconseguir el pes lleuger de la carrosseria de l'automòbil en blanc. Actualment, la tecnologia d'estampació en calent s'ha aplicat a les peces blanques de la carrosseria dels turismes, com ara el cotxe, el pilar A, el pilar B, el para-xocs, la biga de la porta i el rail del sostre, entre d'altres. Vegeu la figura 3 a continuació per veure exemples de peces adequades per al pes lleuger.
figura 3: Components del cos blanc adequats per a l'estampació en calent
Fig. 4: Línia de premsa d'estampació en calent de 1200 tones de Jiangdong Machinery
Actualment, les solucions de la línia de producció de premses hidràuliques d'estampació en calent de JIANGDONG MACHINERY han estat molt madures i estables, en el camp de l'estampació en calent de la Xina pertany al nivell líder, i com a vicepresident de la branca de maquinària de forja de l'Associació Xinesa de Màquines-Eina, així com les unitats membres del Comitè d'Estandardització de Maquinària de Forja de la Xina, també hem dut a terme el treball de recerca i aplicació de l'estampació en calent de súper alta velocitat nacional d'acer i alumini, que ha jugat un paper molt important en la promoció del desenvolupament de la indústria de l'estampació en calent a la Xina i fins i tot al món.
