RESUMO

The proceso de estampado de reforzo de paragolpes para vehículos modernos lograse predominantemente mediante Estampación a calor (tamén coñecido como endurecemento por prensa). Este método transforma o acero con aleación de boro (típicamente 22MnB5 ) en compoñentes de acero de ultraalta resistencia (UHSS) cunha resistencia á tracción superior a 1.500 MPa . O proceso implica quentar as chapas a máis de 900°C para acadar un estado austenítico, seguido dun traslado rápido a un molde refrigerado por auga onde se produce simultaneamente a conformación e o temple. Isto elimina o retroceso elástico e permite crear estruturas complexas, lixeiras e resistentes aos choques, esenciais para cumprir cos estándares globais de seguridade.

O papel técnico dos reforzos de paragolpes

Os reforzos de parachoques, comúnmente coñecidos como vigas de parachoques, actúan como a estrutura principal do sistema de xestión de impactos dun vehículo. Ao funcionar como punto de conexión entre a carenado exterior e o chasis do vehículo (a miúdo mediante caixas anticolisión), estes compoñentes deben absorber e disipar a enerxía cinética durante colisións frontais ou traseiras. O reto de enxeñaría consiste en equilibrar seguridade en caso de choque con redución de peso (LW) obrigas impulsadas polas regulacións de economia de combustible e os requisitos de autonomía dos vehículos eléctricos.

Historicamente, as vigas de parachoques fabricábanse en acero suave mediante métodos de estampado en frío. Con todo, a demanda de cualificacións de seguridade superiores desprazou o estándar do sector cara ao Aceros de Alta Resistencia (UHSS) , especificamente aliamentos de boro-manganeso como o 22MnB5. Aínda que os aliamentos de aluminio (serie 6000 ou 7000) se utilizan nalgúns aplicativos premium pola súa excepcional relación resistencia-peso, o acero de boro segue sendo o material dominante debido á súa excepcional relación custo-rendemento e á súa capacidade de acadar un endurecemento martensítico.

A transformación metalúrxica é fundamental: o acero comeza cunha microestrutura ferrítica-perlítica (resistencia á tracción ~600 MPa) e procésase termicamente para acadar unha estrutura totalmente martensítica (resistencia á tracción >1.500 MPa). Esta transformación permite aos enxeñeiros reducir o grosor das paredes—moitas veces ata 1,2 mm–2,0 mm—sen comprometer a integridade estrutural.

Proceso central: Fluxograma do estampado en quente (endurecemento por prensado)

O estampado en quente é o único proceso de fabricación capaz de formar barras estabilizadoras de 1.500+ MPa sen os enormes problemas de recuperación elástica asociados ao formado en frío. O fluxo de traballo é un ciclo térmico de precisión controlada que integra a conformación e o tratamento térmico.

1. Austenitización (Quentamento)

O proceso comeza desapilando lapis pre-cortados (moitas veces recubertos con Al-Si para evitar a descamación) e introducindoos nun forno de rodillos. Os lapis quentanse ata aproximadamente 900°C–950°C e manteñense durante un tempo determinado de permanencia. Este tratamento térmico converte a microestrutura do acero de ferrita a austenita , facendo que o material sexa moi maleable e reducindo a súa resistencia ao escoamento a uns 200 MPa para facilitar a conformación.

2. Transferencia e Conformación

Unha vez que o lapis sae do forno, a velocidade é fundamental. Brazos robóticos de transferencia moven o lapis incandescente dentro da punzón de prensa en segundos (normalmente <3 segundos) para evitar o arrefriamento prematuro. A continuación, a prensa hidráulica ou servo-mecánica pecha rapidamente. As velocidades de peche adoitan oscilar entre 500 a 1.000 mm/s para asegurar que o material se conforma antes de que comece a transformación de fase.

3. Temple dentro da punzón

Este é o paso definitorio do proceso de estampado de reforzo de paragolpes . A punzón está equipado con canles internos de refrigeración a través dos cales circula auga fría. Cando a prensa alcanza o punto morto inferior (PMI), permanece en repouso, mantendo a peza formada baixo alta tonelaxe (normalmente entre 500 e 1.500 toneladas segundo o tamaño da peza). Este contacto extrae rapidamente o calor, conseguindo unha taxa de arrefriamento superior a 27°C/s . Este endurecemento rápido evita as zonas de formación de perlita/bainita e transforma a austenita directamente en martensita .

4. Expulsión da Peza

Despois dun tempo de endurecemento de aproximadamente 5 a 10 segundos, a prensa ábrese e expúlsase a peza endurecida. O compoñente posúe agora as súas propiedades mecánicas finais: dureza extrema, alta resistencia á tracción e cero recuperación elástica, xa que as tensións térmicas se alivian durante o cambio de fase.

Comparación de Metodoloxías de Fabricación

Aínda que a estampación en quente é o estándar ouro para reforzos de alto rendemento, a estampación en frío e a conformación por laminado seguen sendo relevantes para aplicacións específicas. Comprender os compromisos é esencial para a selección do proceso.

Estampación fría é axeitado para compoñentes de baixa resistencia ou soportes de acero suave cando se prioriza o custo e o tempo de ciclo por riba da redución de peso. Con todo, formar UHSS en frío provoca un desgaste severo das ferramentas e un resalte impredecible. Roll forming é eficiente para vigas cunha sección transversal constante (vigas rectas) pero non pode adaptarse ás curvas complexas e características integradas de montaxe requiridas polos deseños aerodinámicos modernos.

Para os fabricantes que deben escoller entre estas opcións, seleccionar o socio de fabricación adecuado é fundamental. Empresas como Shaoyi Metal Technology colmaban esta brecha ofrecendo capacidades completas de estampación. Cunha certificación IATF 16949 e capacidades de prensa ata 600 toneladas, apoian proxectos automotrices desde a prototipaxe rápida ata a produción en masa, manexando compoñentes estruturais críticos coa precisión requirida polos estándares globais de OEM.

Postprocesado e Control de Calidade

A dureza extrema dos reforsos de parachoques estampados en quente introduce retos únicos no procesamento posterior. As matrices tradicionais de corte mecánico adoitan fallar ou desgastarse instantaneamente con acero de 1.500 MPa.

Corte e tronzado por láser

Para acadar as dimensións finais e cortar os orificios de montaxe, os fabricantes usan predominantemente células de corte por láser de 5 eixos . Este método sen contacto garante bordos precisos sen microfendas, que son puntos de fallo potenciais en casos de colisión. Aínda que é máis lento ca o punzonado mecánico, o tronzado por láser ofrece a flexibilidade necesaria para diferentes variantes de parachoques na mesma liña.

Tratamento de superficie

Se a chapa de acero bórico estaba sen recubrir, as altas temperaturas do forno provocan oxidación superficial (caleira). Estas pezas deben someterse a unha granallado antes do recubrimento electrorrechazante para garantir unha adhesión axeitada. Alternativamente, Al-Si (aluminio-silicio) as chapas pre-revestidas evitan a formación de caleira pero requiren un control de proceso coidadoso para evitar a deslaminación do recubrimento durante a fase de conformado.

Verificación de calidade

Os protocolos rigurosos de probas son inprescindibles para as pezas de seguridade. As medidas estándar de control de calidade inclúen:

• Proba de dureza Vickers: verificación da conversión martensítica en zonas críticas.
• escaneado 3D con luz azul: comprobación da precisión dimensional fronte aos datos CAD, asegurando que os puntos de montaxe coincidan co chasis.
• Análise de microestrutura: probas destructivas periódicas para confirmar a ausencia de bainita ou ferrita nas áreas portantes.

Optimización da estratexia de produción

A transición cara ás reforzos de paragolpes estampados en quente representa un cambio definitivo na fabricación automotriz, priorizando a seguridade dos pasaxeiros e a eficiencia do vehículo. Ao dominar as variables de temperatura, velocidade de transferencia e presión de temple, os fabricantes entregan compoñentes que soportan forzas inmensas mentres se minimiza a masa. A medida que os graos de acero evolucionan cara aos 1.800 MPa e máis alá, a precisión do proceso de estampado segue sendo o factor crítico para definir a seguinte xeración de estruturas de seguridade nos vehículos.

Preguntas frecuentes

1. Cal é a diferenza entre estampado en quente directo e indirecto?

En estampado en Calente Directo , primeiro escéntaseña o chapa e despois moldéase e temple nun só paso. Este é o método máis común para as barras estabilizadoras. Estampado en Calente Indirecto implica formar a peza en frío case na súa forma final primeiro, despois escéntaa, e finalmente colocala nun molde frío para templar e calibrar. O estampado indirecto permite xeometrías máis complexas pero é máis caro debido ás ferramentas adicionais requiridas.

2. Por que se engade boro ao acero empregado nos reforzos dos paragolpes?

Engádese boro en cantidades mínimas (normalmente entre 0,002% e 0,005%) para mellorar significativamente a capacidade de endurecemento do acero. Retarda a formación de microestruturas máis brandas como ferrita e perlita durante o arrefriamento, asegurando que o acero se transforme completamente en martensita incluso nas velocidades de arrefriamento posibles nos moldes industriais de estampado.

3. Poden soldarse pezas estampadas en quente?

Si, é posible soldar pezas de acero bórico prensado en quente, pero requiren parámetros específicos. Como o calor da soldadura pode anealizar localmente (ablandar) a zona tratada termicamente, creando un "punto máis blando", o proceso de soldadura —xa sexa por puntos ou por láser— debe controlarse coidadosamente. A miúdo emprégase a ablation por láser para eliminar o recubrimento de Al-Si nas áreas de soldadura antes da montaxe, para garantir a integridade da soldadura.