Накратко

Изборът на оптимална смазка за автомобилно щанцоване е важно инженерно решение, което се определя от три основни фактора: материала на заготовката (специално алуминиев BIW спрямо високопрочна стомана), метода на нанасяне (контактни валчета спрямо неконтактно разпрашване) и съвместимостта след процеса. Съвременното автомобилно производство все повече предпочита хлор-свободни емулгирани масла или технологии с топло-топими продукти, за да отговори на трибологичните изисквания при алуминиеви сплави, като осигури добра заваряемост в последващите процеси и съответствие с околната среда. За предотвратяване на повреди като залепване или хидравлично заклинване, инженерите трябва да подбират вискозитет на течността (<20 cSt за леко формоване) според скоростта на пресата и повърхностната топография на материала. В крайна сметка правилният избор осигурява баланс между намаляване на триенето, лесна почистваемост и унищожаване.

Ключови фактори при избора: Материал и технологични параметри

Основата за избора на смазка лежи във взаимодействието между материала на заготовката и щамповъчния прес. Различните метали реагират напълно различно на триене и топлина, което изисква различни химични състави. При автомобилните приложения най-голямата разлика съществува между алуминиевите сплави и високоякостните стомани.

Алуминиеви части за каросерия (BIW) обикновено използват сплави от серия 5xxx и 6xxx, които са склонни към залепване — дефект, при който алуминият се закрепя за повърхността на матрицата. За борба с това смазките изискват силни свойства на гранична смазване. Въпреки че по-рано стандарт са били чистите масла, индустрията е преминала към разтворими масла без хлор и емулсии. Тези течности осигуряват необходимата защита под формата на бариера, без тежки остатъци, които затрудняват последващото заваряване. Напротив, Високоякостни стомани (AHSS) генерират огромна топлина и налягане, често изискващи добавки за екстремно налягане (EP) (като сяра или фосфор), за да се предотврати повреда на инструмента.

Вискозитетът е друга техническа спецификация, която не може да бъде пренебрегната. Често срещана грешка при високоскоростно щанцоване е изборът на твърде гъст смазочен материал. Например, стандартните мазила за валцови станове често имат вискозитет от приблизително 40 cSt при 40°C . Въпреки че са ефективни за защита от корозия по време на съхранение, тази гъстота може да причини „хидравличен ефект“ по време на щанцоване, при който флуидът не може да напусне достатъчно бързо формата, което попречва на заготовката да се оформи според геометрията на инструмента. При прецизното оформяне се предпочитат по-нисковискозни течности (често <20 cSt ), за да се осигури правилен поток на метала и да се предотврати залепване на заготовките поради повърхностно напрежение.

Скоростта и обемът на производството също определят производителността на смазките. Пресите с висока скорост генерират значително триещо топлина, което изисква течност с отлични охлаждащи свойства – обикновено водоразтворими охлаждащи течности. За производителите, управляващи сложни вериги за доставки, сътрудничеството с компетентни специалисти по обработката често е толкова важно, колкото и самата химия. Компании като Shaoyi Metal Technology използват прецизни процеси, сертифицирани по IATF 16949, за управление на тези променливи, осигурявайки последователност на смазващите вещества и процесните параметри независимо дали производството е за бързи прототипи или за милиони OEM компонента.

Типове смазки: Сравнение на химичния състав и производителността

Разбирането на наличните химични категории е от съществено значение за вземането на обоснован избор. Производителите на автомобилни штамповки обикновено избират между четири основни категории, като всяка от тях има свои предимства и недостатъци относно смазващата способност, охлаждането и измиваемостта.

• Чисти масла: Тези са чисти масла без съдържание на вода. Осигуряват превъзходна смазваемост и защита срещу корозия, което ги прави идеални за тежки штамповки на трудни стоманени части. Въпреки това, те имат слабо охлаждане и оставят тежък маслен остатък, който е трудно почистван, често изискващ размазване с разтвори.
• Масла, разтворими във вода ( емулсии): Тези са работните коне на съвременната преса. Съставени от масло разпръснато във вода, те предлагат балансирана смес от смазваемост (от маслото) и охлаждане (от водата). По-лесни са за почистване в сравнение с чистите масла и са съвместими с повечето процеси за заваряване. Новите безхлорни формули са възможно по-популярни за съответствие с екологичните разпоредби.
• Синтетици: Тези течности не съдържат минерално масло и използват химически полимери за смазване. Те работят много чисто, осигуряват отлични охлаждащи свойства и са прозрачни, което позволява на операторите да виждат детайла по време на формоването. Въпреки това, могат да бъдат по-скъпи и при неправилно поддържане могат да оставят твърди, лаковидни остатъци.
• Смазки във вид на сух филм и горещо разтопени смазки: От съществено значение за сложното формоване на алуминий, особено за дълбоки изтегляния. Горещо разтопените смазки се нанасят в завода и са сухи при стайна температура (подобно на восък), активирайки се само когато топлината от триене при пресата ги размекне. Това осигурява изключителна гранична смазваща способност без мръсотията от течни масла, макар да изисква специфични предварителни почистващи системи (често при повишени температури) за премахването им.

Стратегия за прилагане: Контактни срещу Неконтактни системи

Дори перфектната химическа формула ще се провали, ако бъде приложена неправилно. Мантрата за прилагане е „правилното количество, на правилното място, в правилното време.“ Непоследователно покритие води до локално износване на инструма и пукване на детайла, докато прекомерното прилагане създава опасности за безопасността и отпадъци.

Ролкови нанасячи системи (контактни): Идеално подходящи за плоски заготовки и рулоны, ролковите системи докосват металa, за да нанесат последователен и равномерен филм. Те са изключително ефективни и минимизират образуването на мъгла, което поддържа по-чиста работна зона. Ролковите нанасячи системи обикновено изискват 12 до 15 инча разстояние в линията и са отлични за осигуряване на пълно покритие на повърхността. Въпреки това, те могат да бъдат ограничени, когато се опитвате да смазвате специфични проблемни участъци на части със сложна форма.

Системи за пръскане (безконтактни): При сложни геометрии или когато определени области на матрицата се нуждаят от допълнително смазване, системите за пръскане са по-добри. Съвременните безвъздушни или електростатични системи за пръскане могат да насочват смазващия материал точно към определени зони, без да докосват метала, намалявайки риска от следи по повърхността. Това е от решаващо значение за автомобилни повърхности от клас А, където визуалното съвършенство е задължително. Проблемът при системите за пръскане е контролът върху разпръскването; без подходящо затворено пространство и система за събиране на мъглата, те могат значително да влошат качеството на въздуха и да прахосват скъп течен материал.

Съвместимост след обработка: Почистване и свързване

Задачата на смазката за изтегляне не приключва, когато детайлът напусне пресата. Тя трябва да остане съвместима с последващи операции като заваряване, структурно залепване и боядисване. В автомобилната индустрия това често е определяващият фактор.

Заваряемост и залепване: Структурните адхезиви все по-често се използват за съединяване на алуминиеви части. Остатъците от смазката трябва да са съвместими с тези адхезиви или лесно премахваеми при почистване. Нови тенденции в индустрията доведоха до разработването на масла за измиване на заготовки, специално проектирани да подобрят адхезивното залепване при алуминий, като заменят по-старите масла, предназначени основно за стомана, които нарушават цялостта на съединенията.

Почистване и ЗБУ (здраве, безопасност и околната среда): Лесното за премахване на смазка се измерва по това колко лесно може да бъде отстранена при стандартна алкална вана. Чистите масла с тежки хлорирани парафини са известни с трудностите при почистването и предизвикват предизвикателства при унищожаването им по екологичен начин. Поради това много производители на първоначално оборудване изискват без хлор течности, за да се избегнат високите разходи, свързани с отстраняването на отпадъци от опасни веществи. За потвърждаване на съвместимостта, производителите трябва да извършат „тест за петно“: потапяне на проба в смазващата течност в продължение от 24 часа, за да се провери за избледняване или изяждания, които по-късно биха могли да сигнализират проблеми с адхезията на боя.

Тестване и валидиране: Гарантиране на производителността

Преди да се избере смазваща течност за цялата производствена серия, е необходимо стриктно тестване, за да се потвърди нейната трибологична производителност. Само данните от техническите листове са недостатъчни за критични автомобилни компоненти.

• Тест за изтегляне на купа: Стандартен метод, при който бутало изтегля купа от равна заготовка, докато се появи пукнатина. Измерва способността на смазващата течност да осигури движение на метала под опън.
• Тест с усукване и компресия: Оценява якостта на филма на смазващата течност при въртене и налягане, като симулира триенето при дълбоко изтегляне.
• тест за износване с четири сфери: Използва се предимно за измерване на екстремните свойства на течността при налягане (EP), което показва колко добре тя защитава инструмента под високи натоварвания.

Преместването от лабораторията на пода включва пилотен опит. Инженерите трябва да наблюдават за "хидравлично залепване" (където частите се прилепват към матрицата поради излишък от течност) и "залепване" (натрупане на алуминий на инструмента). Успешното валидиране означава, че смазочният материал преминава и трите пречки: той формира частта в рамките на допустимите толеранции, измива се в съществуващата линия за почистване и позволява сваряване и боядисване без дефекти.

Резюме: Приемане на окончателното решение

Изборът на подходящ смазочен материал за автомобилно штампиране е балансиране между трибологията и технологичното инженерство. Това изисква цялостен поглед, който взема предвид свойствата на материала (Al срещу стомана), точността на системата за приложение и строгите изисквания на монтажа надолу по веригата. Като отдават приоритет на химични продукти без хлор и съчетават вискозитета с динамиката на пресата, производителите могат да оптимизират както качеството на частите, така и оперативната ефективност.

Често задавани въпроси

1. да се съобрази с Необходими ли са смазочни материали за всички видове метални штампи?

Да, практически всички операции по штампиране на метали изискват някаква форма на смазване, за да се намали триенето, да се разсейва топлината и да се защити инструмента. Дори при "сухото" отпечатване често се използва предварително нанасяно мелнично масло или специално смазочно средство с сухо фолио. Тръгването без мазнини води до бързо износване на инструмента, нанасяне на белези и катастрофални провали, особено при материали като алуминий или високопрочностна стомана.

2. Да се съобразяваме. Какъв вид смазочно масло е най-добре за алуминиеви автомобилни части?

За частите от алуминиево тяло в бяло (BIW), стандартът на индустрията се движи към разтворими масла без хлор или горещотапливни смазочни материали. Те осигуряват необходимата гранична смазка, за да се предотврати разтопяването, като същевременно са по-лесни за почистване и по-екологични от традиционните тежки пряки масла. Оптимизацията на горещото разтопяване е особено ефективна за затворяване с дълбоко изтегляне.

3. Да се съобразяваме. Как вискозитета на смазочния материал влияе на качеството на штампирането?

Вязкостта контролира дебелината на филма. Ако вискозитета е твърде висока (> 40 cSt), тя може да причини "хидравличен ефект", предотвратявайки метала от пълното му образуване в матрицата и причинявайки неточности в размерите. Ако вискозитета е твърде ниска, пленката може да се разпадне под налягане, което води до контакт на метал с метал и нанасяне на наклон. Масла с лека вискозитет (< 20 cSt) често се предпочитат за високоскоростно, прецизно штампиране.

4. Да се върнем. Каква е разликата между прякото масло и водоразтворимите течности за штампиране?

Простите масла са 100% на маслена основа и предлагат максимална смазка за тежки операции, но са трудни за почистване и предлагат лошо охлаждане. Водоразтворимите течности (емулсии) съдържат вода, което осигурява отлично охлаждане и по-лесна промяна на прането, което ги прави идеални за операции с висока скорост, при които генерирането на топлина е проблем. Водоразтворимите течности обикновено са по-съвместими с процесите на заваряване и боядисване надолу по веригата.