Маслени картери от дълбока штамповка: Процес, спецификации и инженерно ръководство

Накратко

Маслени кarterи с дълбоко изтегляне чрез штамповане е прецизен процес за формоване на метал, при който се създават непрекъснати, непропускащи резервоари чрез разтягане на равен листов метал — обикновено Интерстициално свободна (IF) oR Стомана за изключително дълбоко изтегляне (EDDS) —в сложни форми, при които дълбочината надвишава диаметъра. За разлика от алуминиевите панели с литие, штампаните кarterи предлагат по-добра дуктилност, по-лека маса и по-ниски разходи при серийно производство.

Ключови показатели за производството включват постигане на дълбочина на изтегляне до 13 инча при запазване на допуск за равнинност на фланеца в рамките на 0.1mm за осигуряване на перфектно запечатване. Този процес изисква хидравлични или механични преси с мощност от 400 до 2000+ тона, за да се контролира потокът на материала и да се предотврати набраздаване или скъсване.

Дълбоко изтегляне чрез штамповане срещу леене: Инженерно обоснование

За инженерите по автомобили и мениджърите по доставки изборът между дълбоко изтеглени стоманени и лити алуминиеви картери често се свежда до три фактора: траеност, тегло и плътност на уплътнението . Дълбокото изтегляне оформя единична метална заготовка в куха, осносиметрична форма без шевове, което принципно елиминира възможността за течове, свързани с заваряваните конструкции.

Структурна цялостност и накърняване при деформация

Въпреки че литият алуминий предлага голяма огъваемост, той е склонен да се пука при удар — критичен режим на повреда за ниско разположените картери, изложени на пътни отломки. Дълбоко изтеглената стомана, напротив, има полза от упрочняване при обработка (или усилване при деформация) по време на формоването. Докато материалът се разтяга, кристалната му структура се преориентира, значително увеличавайки якостта на опън. Стоманеният картер ще се вдлъбне, а не ще се разбие при удар, запазвайки системата за смазване на двигателя.

Икономичност и ефективност при големи обеми

Дълбокото изтегляне е доминиращият избор за производство на автомобили в големи серии. След като инструментите (матрица и пуансон) бъдат валидирани, цикличните времена се измерват в секунди. За разлика от това, леенето изисква по-дълги времена за охлаждане и по-обширна вторична механична обработка. За тежкотоварни дизелови приложения штамповани пани, изработени от .071” CR IF (стомана с междинни свободни въглеродни атоми, валцувана на студено) осигуряват необходимата здравина без тегловното наказание на дебелостенни леярски изделия.

Поетапен производствен процес

Производството на маслен картер без дефекти изисква строг, многоетапен процес. Преходът от равна руло до готов резервоар с дълбочина 13 инча изисква прецизен контрол върху потока на материала и трибологията.

1. Отсичане и смазване

Процесът започва с изрязване на първоначалната форма, или „заготовка“, от основната бобина. Размерът на заготовката се изчислява по обем, а не по площ, за да се отчете движението на материала. Прилагат се специализирани високонапрегнати смазки, за да се минимизира триенето между листа и матрицата, което е от решаващо значение за предотвратяване на залепване при екстремна деформация.

2. Операция по изтегляне

Това е определящият етап. Заготовката се затегва от страна на държач на заготовката с точно налягане — твърде малко налягане причинява набръчкване, твърде голямо — разкъсване. Механичен или хидравличен пуансон принуждава метала да навлезе в кухината на матрицата. За дълбоки тигани (например 8–13 инча) може да се изискват няколко станции за изтегляне (повторно изтегляне), за да се достигне окончателната дълбочина, без да се надвишава диаграмата на границите на формоване (FLD) на метала.

3. Изглаждане и контрол на дебелината на стената

Дълбокото изтегляне по своята същност разтънява материала в долните ъгли и го уплътнява в фланеца. Често се прилагат прецизни операции за изглаждане, за да се преразпредели материала и да се осигури еднородна дебелина на стенките. Производителите трябит да поддържат стенките в много тесни допуски (обикновено ±0,005 инча), за да се гарантира структурната издръжливост.

Постигането на тези сложни геометрии изисква производствени партньори с изчерпателен списък от оборудване. Доставчици като Shaoyi Metal Technology използват преси до 600 тона и спазват стандарти на IATF 16949 , за да преодолеят разликата между бързо прототипиране и масово производство на критични компоненти като подрамници и маслени паници.

4. Рязане и оформяне на фланец

След като формата е изработена, излишният материал се отрязва. Фланецът — повърхнината за уплътнение, която се съединява с блока на двигателя — след това се изравнява. Това е най-важната характеристика за качеството; деформиран фланец гарантирано води до теч на масло. Водещите производители обикновено целят допуск за равнинност от 0,1 мм в рамките на 250 мм , за да се осигури перфектно уплътнение с прокладката.

Материални спецификации за дълбоко изтегляне

Изборът на правилната стоманена марка е задължителен за маслени картери, които подлежат на тежка деформация. Стандартната въглеродна стомана често притежава недостатъчни свойства на омекване.

За повечето тежки приложения производителите посочват материали като .071" (1,8 mm) CR IF oR .055" (1,4 mm) EDDS тези класове позволяват съотношения на „разтегляне“, при които обикновената стомана би се скъсала.

Ключови аспекти на проектирането и качеството

Проектирането на маслен картер излиза извън самата форма. Сглобката трябва да включва множество елементи и да издържи строги проверки.

Тестване и валидиране за течове

Стандартът е нулеви дефекти. Готовите картери подлежат на 100% тестване за течове, като обикновено се използва тест с налягане от 1,5 бара или потапяне под вода за 30 секунди, за да се идентифицират микроскопични игловидни дупки. Задължително е и тестване с разпръскване на сол (често над 480 часа) за стоманените картери, за да се потвърди издръжливостта на електро-покритието или праховото покритие спрямо пътни соли.

Интегриране на функции

Съвременните маслени картери са сборни единици, а не просто черупки. Те изискват:

• Прегради: Заварени точки вътре в резервоара, за да се предотврати липсата на масло при високи натоварвания по време на завои или спирачни маневри.
• Места за сливни тапи: Усилени области, които трябва да издържат въртящи моменти над 80 N·m без деформиране.
• Ръководства за измервателни щифтове: Точностно изсечени тръби, интегрирани в страничната стена.

Ъгли на наклон и радиуси

За да се осигури лесно изваждане на детайла от матрицата, вертикалните стени обикновено изискват ъгъл на наклон. Въпреки това, дълбокото изтягане позволява по-прави стени в сравнение с леенето. Радиусите на ъглите трябва да са достатъчно големи — типично 6-8 пъти дебелината на материала —за да се осигури добро течение на материала и да се намалят концентрациите на напрежение, които водят до пукнатини.

Инженерство на перфектното уплътнение

Дълбокото изтягане остава златният стандарт за производство на маслени кани, които балансират цена, тегло и надеждност. Като използват напреднали материали като IF стомана и прецизен контрол на процеса — от налягане на държача на заготовката до изравняване на фланеца — производителите могат да предоставят компоненти, които прослужват по-дълго от двигателите, които защитават. За инженерите успехът се крие в ясно дефиниране на спецификациите за дълбочина на изтягане, удължение на материала и допуски за уплътняване още в началния етап на проектиране.

Често задавани въпроси

1. Каква е разликата между дълбоко изтягане и обикновено штамповане?

Основната разлика е съотношението дълбочина-диаметър. Дълбокото изтегляне се дефинира специално като процес, при който дълбочината на детайла надвишава половината от неговия диаметър. Той включва значителен поток и разтягане на материала, докато обикновеното таблично оформяне (или повърхностно изтегляне) се фокусира повече върху рязане, огъване и формиране на повърхностни детайли с минимално намаляване на дебелината на стената.

2. Коя е най-добрата стомана за дълбоко изтегляне на маслени кarterи?

Стомана без междуметални примеси (IF) и Стомана за изключително дълбоко изтегляне (EDDS) са най-подходящите варианти. Тези класове имат ултра-ниско съдържание на въглерод и са стабилизирани с титан или ниобий, осигурявайки крайна дуктилност, необходима за разтягане в дълбоки форми (8–13 инча), без разпукване или скъсване.

3. Защо да използваме таблично оформена стомана вместо леен алуминий?

Пресованата стомана обикновено е по-лека, по-еластична и значително по-евтина за производство в големи количества в сравнение с лената алуминиева сплав. Въпреки че лената алуминиева сплав е по-твърда, при удар с пътни отломки тя може да се напука. Пресованата стомана по-скоро се деформира, отколкото се пука, което осигурява по-добра защита при повреда на маслената система на двигателя.