Накратко

Термичната обработка на штампани автомобилни части обикновено се дели на две отделни категории според момента на прилагане на топлината: Горещо струговане (пресово закаляване) и Термична обработка след штамповане .

Топка маркиране включва загряване на сурови борни стоманени листове (обикновено 22MnB5) до над 900°C преди оформяне и одухмяване едновременно в матрицата. Това създава свръхвисокоякостни структурни компоненти като B-колони и буфери с якост на опън до 1500 MPa. Термична обработка след штамповане прилага вторични процеси – като карбуритизация, феритна нитрокарбуритизация (FNC) или индукционно закаляване – към вече студено штампани части. Този подход е идеален за функционални механизми като облегалки за седалки и спирачни задвижвания, които изискват устойчивост на износване, без да се променя основната геометрия.

Двете основни пътеки: Горещо штамповане срещу Последваща обработка

Когато се проектират штамповани автомобилни компоненти, изборът на термична обработка не е просто завършваща стъпка; той определя цялата производствена стратегия. Индустрията разделя тези процеси на два основни работни потока: Пресово закаляване (горещо штамповане) и Вторична термична обработка (студено штамповане + последваща обработка) .

Разбирането на фундаменталните разлики между тези пътища е от решаващо значение за мениджърите по набавяне и проектантите:

• Интеграция срещу разделяне: Горещото штамповане комбинира формоването и закаляването в един ход на пресата. Материалът навлиза в пресата в меко състояние и излиза закален. Напротив, последващата обработка разделя тези етапи – детайлите се формоват на студено (меки) и след това се изпращат в пещ за закаляване.
• Специфичност на материала: Горещото штамповане почти изключително използва манган-борни стомани (като 22MnB5), предназначени да променят микроструктурата си по време на гасене. Последващата обработка работи с по-широк диапазон от въглеродни стомани с ниско до средно съдържание и сплави (като 1020, 4140 или 8620).
• Основна цел: Целта на горещото штампиране обикновено е структурната целост и безопасността при сблъсъци (противопроникване). Целта на последващата обработка често е устойчивост на износване, издръжливост или защита от корозия на движещите се части.

За опазване на опазването на въздуха

Топка маркиране , известен още като пресоване, е революционизирал автомобилната безопасност. Тя позволява на производителите да произвеждат сложни, леки конструктивни компоненти, които могат да издържат на огромни сили на удар, без да се счупят. Този процес е стандартен за "безопасните клетки" на съвременните превозни средства, включително A-стопчета, B-стопчета, покривни релси и стълби за влизане на вратите.

Процесът: от аустенит към мартензит

Науката зад горещото штампиране разчита на прецизна металургична трансформация. Процесът започва с нагряване на празното стоманоподно в пещ до приблизително 900°C950°C. При тази температура вътрешната структура на стоманата се променя от ферит-перлит до аустенит , което го прави изключително податлив.

След това червено-горещата заготовка бързо се прехвърля във водно охлаждаем умиращ. Докато пресата се затваря, за да оформи детайла, студените повърхности на формата едновременно закаляват стоманата. Това бързо охлаждане (със скорост често над 27°C на секунда) улавя въглеродните атоми в изкривена решетка, превръщайки аустенита в мартенсит . Резултатът е детайл с граница на провличане, която се покачва от приблизително 400 MPa (в начално състояние) на над 1 500 MPa.

Предимства и Ограничения

Основното предимство на горещо оформяне е способността да се формират сложни форми без „спрингбек“ (тенденцията на метала да се върне в първоначалната му форма), осигурявайки изключителна размерна точност. Въпреки това, процесът изисква специализирано лазерно тримоване за отвори и ръбове, тъй като закалената стомана е твърде твърда за традиционни механични режещи инструми.

Хардениране след Оформяне: За Износни и Движещи се Части

Докато горещо оформяне изгражда скелета на автомобила, Термична обработка след штамповане осигурява дълготрайността на движещите се органи. Компоненти като регулатори на седалки, предавателни плочи, храпови механизми на спирачката за паркиране и заключалки на врати обикновено се изработват чрез студено штамповане от по-мека стомана, след което се закаляват, за да се предотврати износването.

За производителите, които преминават от прототип към масово производство на тези сложни функционални части, е важно да сътрудничат с компетентен доставчик. Shaoyi Metal Technology се специализира в преодоляването на този разрив, предлагайки всеобхватни решения за штамповане, които отговарят на строгите глобални стандарти на OEM производители, от началното инженерство до крайната доставка след термична обработка.

Насищане с въглерод (повърхинско закаляване)

Цементацията е предпочитаният процес за части, които подлежат на голямо триене и натоварване, като зъбни колела и храпови механизми. При този процес части от нисковъглеродна стомана се нагряват във въглеродно богата атмосфера. Въглеродът прониква в повърхността, създавайки твърд „слой“, докато ядрото остава меко и пластично. Това твърд слой/еластично ядро съчетание предпазва частта от счупване при внезапен удар, като едновременно осигурява устойчивост на повърхността срещу износване от съединяващи се компоненти.

Повърхностно закаляване чрез индукция

Когато трябва да се затвърди само определена област на изтеглен детайл — например зъбите на седалково предавка или върхът на спирник — индукционното затвърдяване е предпочитаният метод. Електромагнитна намотка загрява само целевата зона, която след това незабавно се гаси. Тази локализирана обработка минимизира деформациите в останалата част от детайла.

Пълно затвърдяване (неутрално затвърдяване)

За структурни скоби, клипове и езици на колани за сигурност, които изискват еднородна якост по целия напречен разрез, се използва пълно затвърдяване. Този процес включва загряване на целия детайл до температурата му на аустенизация и последващото му гасене, като се постига постоянна твърдост от повърхността до ядрото. Обикновено се използва при стомани със средно до високо съдържание на въглерод.

Корозия и стабилност: FNC и нитриране

За части от долната част на шасито или спирачни компоненти, изложени на пътна сол и влага, самата твърдост не е достатъчна. Феритно нитрокарбуриране (FNC) и Азотиране предоставят двойна полза: повърхностна твърдост и превъзходна устойчивост на корозия.

За разлика от карбуритизацията, която се извършва при високи температури (често над 850°C) и може да причини деформация на части, FNC се извършва при по-ниски температури (около 575°C). Тази "подкритична" температура предотвратява фазова трансформация в ядрото на стоманата, което води до практически нулево размерно изкривяване. Това прави FNC идеален за прецизни штампани части като скоби за спирачни супорти, съединителни плочи за трансмисии и тънки шайби, които трябва да останат напълно равни.

Отпускане и отслабване на напреженията: Помощните процеси

Не всички термични обработки имат за цел огрубяването на метала. Изгаряне и Отпускане на напрежения са процеси на "омекотяване", които са задължителни за самия производствен процес.

По време на дълбоко изтегляне (например, оформяне на картер или капак на двигател), студената обработка създава вътрешно напрежение, което може да причини напукване или разкъсване на метала. Междинното закаляване нагрява метала, за да се прекристализира неговата зърнеста структура, възстановявайки пластичността и позволявайки допълнителни стъпки за оформяне. По същия начин, отпускане на напрежението често се прилага след тежко таблично оформяне или заваряване, за да се предотврати огъване на детайла с времето поради остатъчно напрежение.

Заключение

Изборът на правилната топлообработка за шампираните части на автомобили е баланс между функцията, геометрията и материалознанието. Горещото шампиране остава недвусмислен шампион за каросерията с цел осигуряване на безопасност, предлагайки лека якост, която дефинира съвременната архитектура на превозните средства. Напротив, последващите шампиране обработки като карбуритиране и FNC са незаменими за сложните движещи се механизми, с които шофьорите взаимодействат ежедневно. Като съгласува изискванията за производителност на компонента – дали това е устойчивост при сблъсък, живот при износване или защита от корозия – с подходящия термичен цикъл, инженерите гарантират както безопасност, така и дълготрайност в автомобилното проектиране.

Често задавани въпроси

1. Каква е разликата между топлообработката при горещо и студено шампиране?

Горещото шампиране загрява метала преди и по време на процеса на формоване, при който се преобразува микроструктурата на стоманата, за да се получат ултра високопрочни части в една стъпка. Хладното штамповане оформя метала при стайна температура, а термичната обработка (като карбуритизация или отпускане) се прилага като отделна вторична операция след това, за да се регулира твърдостта или да се отстрани напрежението.

2. Защо се използва борна стомана за горещо штампувани части?

Борната стомана, по-специално марки като 22MnB5, се използва, защото добавката на бор значително подобрява закаливаемостта. Това позволява на стоманата напълно да се превърне в твърда мартенситна структура по време на фазата на бързо охлаждане във водно охлаждаемия матриц, постигайки якост на опън до 1500 MPa.

3. Може ли да се подложи на термична обработка штампована част след заваряване?

Да, но изисква внимание. Заварката води до нагряване, което може да промени свойствата на вече подложени на термична обработка зони. Често след заварката се извършва отпускане на напреженията, за да се намалят топлинните напрежения. Въпреки това, ако дадена част изисква висока твърдост, обикновено първо се заварява, а след това се подлага на термична обработка като окончателна сглобка, стига конструкцията да го позволява.

4. Коя термична обработка е най-добра за корозионна устойчивост при автомобилни части?

Феритно нитрокарбуризиране (FNC) се счита за най-добрата термична обработка за комбиниране на твърдост и корозионна устойчивост. То създава твърда, износоустойчива повърхностен слой („съединителната зона“), който също осигурява защита срещу окисляване, поради което е популярен избор за спирачни компоненти и скоби за долната част на шасито.