ҚЫСҚАША

AHSS созу үшін дұрыс қалып материалдарын таңдау дәстүрлі құралдардың стратегиясынан негізгі ауысуын талап етеді. 590 МПа асатын Жоғары беріктік болаттар (AHSS) үшін, D2 стандартты болаты карбидтің жіп тәрізді орналасуы сияқты микроярықтың тұтастығы жетіспегендіктен жиі сынады. Өнеркәсіптің келісімі мынадай қалыптауға жоғарылату керек Ұнтақтық металлургия (PM) құралдық болаттары біртекті дән құрылымы бар (мысалы Vanadis 4E немесе CPM 3V), ол соққылық соқтығысуды шайқап, сынбай шыдай алады

Дегенмен, негізгі материал жартылай ғана соғыс. AHSS-тің әдеттегі үлкен үйкеліске және қабырғаға қабырғаға үйкелуге қарсы күресте, дәл PM негізгі материалды дамыған бетінің қаптамасымен жұптастыру керек — әдетте PVD (Физикалық будың шөкіруі) дәлдікті сақтау үшін TD (Жылулық диффузия) максималдық беттік қаттылық үшін. Табысты таңдау стратегиясы жаппа металдың созылу беріктігін матрица материалының беріктігімен және қаптаманың тозуға төзімділігімен тікелей байланыстырады.

Жоғары беріктікті жетілдірілген болат (AHSS) шақырысы: неге дәстүрлі құрал-аспап болаттары сәтсіз аяқталады

Жоғары беріктікті жетілдірілген болатты (AHSS) тесіп шығару кезінде жұмсақ болат формаларындағыдан есе артық күштер пайда болады. Жұмсақ болат салыстырмалы түрде төменгі контактілік қысымды талап етуі мүмкін, ал Дуплексті (DP) және Мартенситті (MS) болаттар сияқты AHSS маркалары матрица бетіне үлкен сығылу кернеуін түсіреді. Бұл формалау кезінде жаппа материалдардың тез қатайуына әкеледі, нәтижесінде тесіп шығарылған бөлшек өзі құрал-аспаптай қатайып қалады.

AISI D2 сияқты дәстүрлі суық жұмыс құралы болаттарының негізгі ақаулық нүктесі олардың микрокүрделілігінде. Дәстүрлі құйма болаттарда карбидтер үлкен, дұрыс емес торлар түзеді, оларды "стрингерлер" деп атайды. 980 МПа немесе 1180 МПа болаттың үстінде жоғары соққылық әсер әсерінде, бұл стрингерлер кернеудің көтерілуіне әкеледі, соның салдары болып жарылып немесе сынып қалу . Тозуы біртіндеп болатын жеңіл болаттың шағумен салыстырмай, АЖЖС-тің бүлінуі жиі қағидасыз және құрылымды.

Сонымен қатар, жоғары байланыс қысымы күшті жылуды тудырады, бұл стандарттық майлағыштардың сапасын төмендетеді және жабысуының (жабыстырғыш тозуға) әкеледі. Бұл жағдайда парақ метал құрал бетіне өзін-өзі дәлме-дәл дәнекерлейді, қалыптың микроскопиялық бөлшектерін жыртып алады. AHSS-ке арналған кеңес 980 МПа-дан жоғары беріктік дәрежелер үшін, бүліну түрі қарапас тозудан күрделі ыңғайсыздық бүлінуге өзгереді, осыған байланысты стандарттық D2 жоғары көлемді жұмыстар үшін ескіріп қалады.

Негізгі материалдар санаты: D2 қарсы PM қарсы Карбид

Матрица материалдарын таңдау — құны, беріктігі (жарылуға қарсы төзімділік) және тозуға төзімділік арасындағы теңгерім болып табылады. AHSS қолданыстары үшін иерархия айқын.

Дәстүрлі құрал болаттары (D2, A2)

D2 темірді ою үшін негізгі материал болып табылады, себебі оның құны төмен және тозуға төзімділігі қанағаттанарлық. Дегенмен, оның үлкен карбидті құрылымы беріктігін шектейді. AHSS қолданыстары үшін D2 әдетте прототиптеуге немесе төменгі сортты AHSS (590 МПа-ден төмен) шағын көлемде шығаруға шектеледі. Егер жоғарырақ сорттар үшін қолданылса, жиі техникалық қызмет көрсетуді талап етеді және жиі ерте усталыққа ұшырайды.

Ұнтақтық Металлургия (PM) Болаты

Бұл заманауи AHSS өндірісінің стандарты. PM болаттары балқытылған металды ұсақ ұнтаққа дейін дисперстендіру, содан кейін жоғары қысым мен жылуда (Hot Isostatic Pressing) байланыстыру арқылы өндіріледі. Бұл процесс ұсақ, біркелкі таралған карбидтері бар біркелкі микроконструкцияны құрады. Мысалы Vanadis 4E , CPM 3V , немесе K340 жоғары қысымдық беріктікті сақтау кезінде жартылардың пайда болуын болдырмау үшін жоғары әсер етуші төзімділік қажет етеді. Анықталған зерттеу Шеберхана басқару ішегі бөлшегінде D2 матрицалар 5000 циклдан кейін қирауы мүмкін, ал PM болатын матрицалар 40 000 циклдан астам уақыт бойы жақсы жұмыс істей беретінін көрсетті.

Цементті карбид

Ең ауыр жағдайлар үшін немесе соққыштар мен матрица түймелері сияқты нақты инсеттер үшін цементтелген карбид жоғары тозуға төзімділік ұсынады. Дегенмен, ол өте сынғыш. Кез-келген болаттан абразивті тозуды үлкен төзімділікке ие болса да, AHSS-тің әдеттегі секіруі кезіндегі соққы жүктемелерге байланысты сынуға бейім. Оны шоктың болмайтын жоғары тозу аймақтарында немесе төменгі беріктікті, бірақ абразивті материалдарды пішіндеу үшін қолдану ұсынылады.

Үлкі ролі: PVD, CVD және TD қаптамалары

AHSS өте абразивті болғандықтан, ең жақсы PM болаты да бір уақыттан кейін тозып кетеді. Цинкование — бұл қаптама тозуға қарсы қатты, үйкелісі төмен барьер құрып, зақымдануды болдырмау үшін маңызды.

Физикалық булы шөгінді (PVD) дәл ажарлар үшін жиі төмен температурада біріктірілетіндіктен қолданылады, себебі бұл негізгі құрамның жылулық өңдеуін және өлшемдік дәлдігін сақтайды. Геометрияның сүйір болып қалуы маңызды болып табылатын кесу жүйелері үшін идеалды.

Жылулық диффузия (TD) ванадий карбидінің өте қатты (3000+ HV) қабатын құрайды, ол ауыр пісіру операцияларындағы шайқалуға төзімділіктің алтын стандартына айналады. Дегенмен, бұл процесс аустенитизациялану температураларында жүргізілетіндіктен, құрал болаты көміртегі көзі ретінде қызмет етеді және қайтадан қатайтылуы керек. Бұл өлшемдік ығысуға әкеп соғуы мүмкін, сондықтан TD дәл өлшемдерге ие компоненттер үшін қауіпті болып табылады, егер оны ұқыпты басқармаса.

Таңдау негізі: Материалды AHSS сыныбына сәйкестендіру

Қолданылатын материалды таңдау жаппақ металдың нақты созылу беріктігіне негізделуі керек. Материалдың сыныбы жоғарылаған сайын құрал-жабдыққа қойылатын талап қарап тозаңға төзімділіктен соққыға төзімділікке қарай өзгереді.

• 590 МПа - 780 МПа: Төмен көлемдер үшін дәстүрлі D2 қолданылуы мүмкін, бірақ ұзақ жұмыс үшін өзгертілген суық жұмыс болаты (мысалы, 8% Cr) немесе негізгі PM сыныбы қауіпсізірек. Үйкелісті азайту үшін PVD қабық (мысалы, TiAlN немесе CrN) ұсынылады.
• 980 МПа - 1180 МПа: Бұл нүкте шайқалу нүктесі. D2 әдетте қауіпті. Сіз міндетті түрде ыстық PM болатын қолдануыңыз керек (мысалы, Vanadis 4 Extra немесе оған эквивалентті). Сыртқы бөліктерді пішіндеу кезінде жабысқақтыққа қарсы TD қабық өте тиімді. Қиғыш қырлар үшін PM негізіндегі PVD қабық қырды сақтап, жарылудан қорғайды.
• 1180 МПа-дан жоғары (Мартенситті/Қыздырып түзетілген): Ең жоғары ыстықтық деңгейі бар PM сыныптары немесе арнаулы матрицалы жоғары жылдамдық болаттары ғана қолданылуы керек. Бетін дайындау өте маңызды, және дуплекс қаптамалар (PVD-дан кейін нитрлеу) экстремал беттік жүктемелерді қолдау үшін жиі қолданылады.

Сондай-ақ, материалды таңдау өндіріс экожүйесінің тек бір бөлігі екенін түсіну де маңызды. Түпнұсқадан массалық өндіріске көбейтіліп жатқан өндірушілер үшін, осындай материалдарды өңдей алатын құрылғыға ие болатын тегіндеушімен серіктестік құру өте маңызды. Мысалы Shaoyi Metal Technology жоғары тонналық престерді (600 тоннаға дейін) және IATF 16949-ға сәйкес сертификатталған үрдістерді пайдаланып материалдың сипаттамасы мен сәтті бөлшек дайындау арасындағы саңылауды жабады, сондықтан таңдалған матрица материалдары өндірістік жағдайларда нақтылықпен жұмыс істейді.

Жылдамдату және бетті дайындау бойынша ең жақсы тәжірибелер

Ең қымбат PM болаты да, премиумдағы ғана қаптама да, егер негіз дұрыс дайындалмаса, сәтсіз болады. «Жұмыртқа қабығы» әсері деп аталатын ортақ сәтсіздік түрі бар, мұнда қатты қаптама жұмсақ негізге жабыстырылады. Қысым астында негіз бұзылады, бұл әлсіз қаптаманың тресініп және сызып түсуіне әкеледі.

Мұны болдырмау үшін, қабаттың салмағын шыдай алатындай етіп (әдетте PM болаттар үшін 58-62 HRC) субстратты жеткілікті қаттылыққа дейін жылумен өңдеу керек. Үш еселеп тарту қалдықлы аустенитті түрлендіру үшін және өлшемдік тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін жиі қажет болады. Сонымен қатар, қабат жағылмас бұрын бетінің тегістігі міндетті талап. Құралдың беті Ra орташа шамамен 0,2 мкм немесе одан да жақсы деңгейге дейін циландалуы тиіс. Құралда қалған әйнек немесе сызаттар — трещинаның пайда болуына немесе қабаттың жабысуының нашарлауына әкелетін кернеу ошақтарына айналады.

Соңында, техникалық қызмет көрсету стратегияларын да бейімдеу керек. Сіз қабатты алуға тырыспай-ақ қабатталған құралды қайра алмайсыз. PVD-қабатталған құралдар үшін қабат көбінесе химиялық жолмен алынып тасталып, құралды қайрады және циландайды, содан кейін қайта қабатталады, осылай өнімнің толық өнімділігі қалпына келтіріледі. Бұл циклдік шығындар бастапқы матрицалық материалды таңдағанда ескерілуі тиіс.

Ұзақ мерзімді өндіріс үшін оптимизациялау

AHSS-қа өту үшін құрал-жабдықты жан-жақты тәсілмен қолдану қажет. Өткен кездегі «қауіпсіз» таңдауларға сүйену жеткіліксіз. Инженерлер матрицаны композитті жүйе ретінде қарастыруы керек, онда негізгі материал құрылымдық беріктікті қамтамасыз етеді, ал қаптама үйкеліс өнімділігін қамтамасыз етеді. PM болаттарының батымақтылығын заманауи қаптамалардың тозуға төзімділігімен үйлестіре отырып, өндірушілер жоғары беріктіктегі материалдарды штамптау қиындығын тұрақты, пайдалы операцияға айналдыра алады. Жоғары сапалы материалдардың бастапқы құны тұрақсыздықтың азаюы мен қалдықтардың төмендеуі арқылы тез қайтарылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. AHSS штампылау үшін ең жақсы матрица материалы қандай?

590 МПа-дан жоғары көптеген AHSS қолданбалары үшін Vanadis 4E, CPM 3V немесе ұқсас маркалар сияқты Ұнтақтық Металлургия (PM) құралдық болаттары ең жақсы таңдау болып табылады. Дәстүрлі D2-ден өзгеше, PM болаттарының ұсақ, біркелкі микрокүйі болады, ол шынжылдың пайда болуына төзімділік пен жоғары сығылу беріктігін сақтауға мүмкіндік береді.

2. D2 құрал болаты неге AHSS кезінде жарамсыз болады?

D2 негізінен үлкен «карбидті жолақтар» бар микрокөлеміне байланысты жарамсыз болады. Жоғары беріктікте болатты штамптау кезінде пайда болатын жоғары соққы мен контактілік қысым осындай жолақтарды кернеудің шоғырлану нүктесіне айналдырып, трещинаның және сынудың пайда болуына әкеледі. Сонымен қатар, D2 жоғары беріктіктегі материалдар тудыратын серпімділік күштерін ұстап тұру үшін қажетті беріктікке ие емес.

3. Штамптау матрицалары үшін PVD және CVD қаптамаларының айырмашылығы неде?

Негізгі айырмашылық — қолдану температурасы. PVD (Физикалық будың шөгіндісі) төменгі температурада (~500°C) қолданылады, бұл құрал болатының жұмсаруына немесе деформациялануына жол бермейді. CVD (Химиялық будың шөгіндісі) және TD (Жылулық диффузия) әлдеқайда жоғары температурада (~1000°C) қолданылады, бұл күшті металлургиялық байланыс пен қалың қабықша түзуіне мүмкіндік береді, бірақ құралды қайта қатайту талап етіледі, бұл өлшемдік деформация қаупін туғызады.

4. Металл штамптау үшін Құрамдау (PM) болатын қашан қолдану керек?

Созылу беріктігі 590 МПа-дан асатын болат қаңылтақтайды тегістеу кезінде немесе жөндеу құнына назар аударатын болатын төмен беріктікті материалдарды ұзақ уақыт өндіру үшін әрқашанда PM болатына ауысу керек. Күрделі қалыптың геометриясын қамтитын, трещинаның пайда болу қаупі бар кез-келген қолдану үшін PM болаты да маңызды.