ҚЫСҚАША

Берілген борлы болаттың ыстық таңбалау процесі (сонымен қатар престе қатайту деп те аталады) – бұл төменгі легирленген борлы болатты – әдетте 22MnB5 – феррит-перлитті микрoқұрылымнан (~600 МПа) толық мартенситті күйге (~1500 МПа) айналдыратын жылулық пішіндеу әдісі. Бұл айналым шикі пішінді аустениттендіру температурасына дейін қыздыру арқылы ( 900–950°C ) және одан кейін оны сумен салқындайтын матрицада формалау және қыздыру арқылы жүзеге асырылады, оның жылдамдығы 27°C/с жоғары. Бұл процесс В бағаналары мен шатыр рельстері сияқты күрделі, жеңіл автомобиль бөлшектерін ультра жоғары беріктікпен және серпімділіксіз өндіруді мүмкінді етеді.

Ыстық таңбалаудың физикасы: Тікелей және тікелей емес әдістер

Ыстық таңбалау біртекті процесс емес; ол екі негізгі әдіске бөлінеді – Тікелей және Жанама — пішіндеу термиялық циклға қатысты қашан жүргізілетініне байланысты анықталады. Бұл айырмашылықты түсіну әртүрлі бөлшектердің геометриясына сәйкес жабдық таңдау кезінде технологтар үшін маңызды.

Тікелей ыстық штамптау

Тікелей әдіс — өзінің тиімділігіне байланысты конструкциялық бөлшектердің көпшілігі үшін өнеркәсіптегі стандарт болып табылады. Бұл реттілікте жазық заготовка алдымен шамға салынып, шамамен 900–950°C біртекті аустениттік құрылым алу үшін қыздырылады. Қызған заготовка содан кейін тез арада (әдетте 3 секундтан кем уақыт ішінде) престе салқындатылатын матрицаға беріледі, мұнда ол бір мезгілде пішінделіп және суытылады. Бұл әдіс қол жетімді, бірақ материалдың жоғары температурадағы пішінделу қабілетімен шектелген; тым терең созылу нәтижесінде қалыңдықтың азаюы немесе сынғыштық туындауы мүмкін.

Жанама ыстық штамптау

Болаттың ыстық пішіндеу шектерінен асатын өте күрделі геометриялық бөлшектер үшін жанама әдіс қолданылады. Мұнда заготовка суық пішінделеді қыздырудың алдында жақын-жарамды пішінге (90–95% дайын) дейін. Дайындалған бөлшек арнайы пеште аустениттенеді және соңғы калибрлеу мен суыту үшін престе орналастырылады. Бұл күрделі пішіндерді жасауға мүмкіндік береді, бірақ қосымша суық тегістеу сатысы мен 3D пішінді пештің жүйесін басқару қажеттілігіне байланысты цикл уақыты мен капиталға салымдарды қатты арттырады.

Металлургиялық түрлену: 22MnB5 болатын мартенситке айналу

Ыстық тегістеудің негізгі құндылығы 22MnB5 болатының микроскопиялық фазалық түрленуінде жатыр. Тапсырылған күйінде бор легірленген болат феррит-перлитті микрокұрылымға ие, оның аққыштық шегі шамамен 350–550 МПа, ал созылу беріктігі шамамен 600 МПа. Бұл құрылымды өзгерту үшін үш маңызды айнымалыны басқаруға бағытталған процестік инженерия жасалады.

1. Аустениттену

Болат жоғарғы критикалық температурасынан (Ac3) жоғары қыздырылуы керек, әдетте 850°C , әйтпесе процестің орнатылған нүктелері жиі 900°C пен 950°C арасы түрлену толық жүзеге асуы үшін. Тұру уақыты кезінде (әдетте 4–10 минут, қалыңдығына және пеш түріне байланысты) көміртек қатты ерітіндіге енеді, аустенит түзеді. Бұл орталары центрленген куб (FCC) құрылымы пластикалы, суық шөгумен салыстырғанда төменірек тоннажды күрделі пішіндеуге мүмкіндік береді.

2. Бор мен Суыту Жылдамдығының Ролі

Бор қоспаның құрамына (0,002–0,005%) суытудың кезінде феррит пен перлит түзілуін кешіктіру үшін қосылады. Бұл қатайтылатындық қоспасы болатты басқарылатын жылдамдықпен — әдетте >27°C/с (критикалық суыту жылдамдығы) — бейнит қисығының мұрнынан айналып өтіп, тікелей мартенсит -ға айналуына мүмкіндік береді. Егер суыту жылдамдығы бұл шектің төменіне түссе, бейнит сияқты жұмсақ фазалар пайда болады, соңғы беріктікті нашарлатады.

3. Al-Si Қаптама Шешімі

700°C-тан жоғары температурада болат тез тот басып, матрицаларды зақымдайтын қатты тот қабаты пайда болады және өңдеуден кейін гранатталған болат шарлармен тазалау қажет болады. Бұны болдырмау үшін өнеркәсіптің стандартты материалдары, мысалы Usibor 1500P жылуға төзімді алюминий-кремний (Al-Si) қаптамасын қолданады. Қыздыру кезінде бұл қаптама негізгі материалмен қосылып, тот басу мен көміртегінің жоғалуын болдырмау үшін Fe-Al-Si диффузиялық қабатын құрайды. Бұл инновацияция пештің қорғаныш атмосферасына және одан кейінгі тазарту сатыларына қажеттілікті жояды және өндірістік желіні ықшамдайды.

Өндірістік желі: Маңызды жабдықтар мен параметрлер

Ыстық штамптау желісін енгізу экстремалды жылу градиенттерін және жоғары тоннажды басқаруға қабілетті арнайы машиналарды қажет етеді. Капитал салымы үлкен, жиі прототиптеу және артық өндірісті ұйымдастыру үшін стратегиялық серіктестіктер қажет болады.

• Пеш технологиясы: Роликті шамот пештер жоғары көлемді тікелей ыстық штамптау үшін стандарт болып табылады. Олар механикалық қасиеттердің біркелкі болуын қамтамасыз ету үшін ±5°C-қа дейінгі температура біркелкілігін сақтауы тиіс. Жанама процестер немесе төмен көлемдер үшін бөлме пештері қолданылуы мүмкін. Жалпы тоқтау уақыты — босатқыштың қалыңдығына байланысты функция болып табылады, әдетте t = (қалыңдық × тұрақты) + негізгі уақыт , әдетте стандарттық өлшемдер үшін 4–6 минут құрайды.
• Гидравликалық және Сервопрессер: Суық штамптаудан айырмашылығы, престің бөлшекті суытылған матрица беттеріне бекіту үшін жүрістің төменгі нүктесінде тоқталуы керек. Гидравликалық немесе серво-гидравликалық прессерлер максималды тоннажды (әдетте 800–1200 тонна) қажетті шабылдау уақытына (5–10 секунд) қолданып және ұстап тұру қабілетіне байланысты үйлестіріледі. Жалпы цикл уақыты әдетте 10-нан 30 секундқа дейінгі аралықта болады.
• Құрал-жабдық және Суыту Каналдары: Пішін - жылу алмастырғыш. Жоғары ағын жылдамдығымен су өткізу үшін күрделі ішкі суыту каналдарын (жиі тесілген немесе 3D басып шығарылған) қамтиды. Мақсат - жылуды тез алып тастау және құрал бетінің температурасын 200°C-тан төмен ұстау, бұл тиімді салқындатуды қамтамасыз етеді.
• Лазерлік кесу: Дайын бөлшектің созылу беріктігі ~1500 МПа болғандықтан, дәстүрлі механикалық кесу пішіндері тез изейді. Сондықтан лазерлік кесу (әдетте 5 осьті талшықты лазерлер) пішіндеуден кейін тесіктер мен соңғы периметрлерді кесу үшін стандартты әдіс болып табылады.

Тәжірибелік үлгіден массалық өндіріске өту кезінде өндірушілер үшін бұл жабдықтар тізбегінің күрделілігі кедергі болуы мүмкін. Осы айырманы жою үшін Shaoyi Metal Technology-тің кешенді штамптау шешімдері пайдалану мүмкіндігі бар. Олардың мүмкіндіктеріне 600 тоннаға дейінгі дәл қысымды жұмыс және IATF 16949 стандарттарына сай келу жатады, бұл процесс параметрлерін тексеру және тікелей үлкен капитал салымдарынсыз өндірісті кеңейту үшін қажетті инженерлік инфрақұрылымды қамтамасыз етеді.

Дамыған қолданбалар: Арнайы қасиеттер мен жұмсақ аймақтар

Қазіргі заманның автомобиль қауіпсіздігін жобалау кезінде жеке бөлшектің екі түрлі қасиеті болуы керек — биік деформацияға төзімділік (қатты) және биік энергияны жұту қабілеті (жұмсақ). Ыстық шөгу бұл мүмкіндікті Бастылық қасиеттер .

Жұмсақ аймақ технологиясы

Матрицаның белгілі аймақтарында салқындату жылдамдығын бақылау арқылы инженерлер локализацияланған аймақтарда мартенсит түзілуін болдырмауы мүмкін. Мысалы, B-бағананың жоғарғы бөлігі тұтас мартенситті (1500 МПа) болып, жолаушының басын қорғау үшін қажет, ал төменгі бөлігі жұмсақ, пластикалық (500–700 МПа) болып, бүйірден соққы кезінде энергияны жұту үшін қажет. Бұл матрицаның белгілі бөліктерін жылу оқшаулау немесе матрица температурасын мартенсит түзілу басталатын (Ms) температурадан жоғары ұстайтын қыздыру элементтерін қолдану арқылы іске асырылады, нәтижесінде бейнит немесе феррит түзіледі.

Тиімді дайындамалар (TWBs)

Басқа бір тәсіл – ыстық штамптау процесіне дейін екі әртүрлі болат маркасын немесе қалыңдығын лазерлік пісіру. Дайындама борлы болат парағын эластикті HSLA болат парағымен біріктіре алады. Ыстық штамптау кезінде борлы жағы қатаяды, ал HSLA жағы пластичтігін сақтайды, күрделі қалыпты қыздыру жүйелерін қолданбай-ақ әртүрлі өнімділік аймақтары бар бөлшекті құрайды.

Тактикалық талдау: Артықшылықтар, кемшіліктер және құны

Ыстық штамптауды енгізуге шешім қабылдау өнімділік пен құн арасындағы күрделі теңгерімді қажет етеді. Төмендегі талдау автомобиль инженерлері үшін негізгі шешім факторларын көрсетеді.