ҚЫСҚАША

Екіфазалы (DP) болаттар — қатты мартенсит аралдарының жұмсақ феррит матрицасында таралуымен сипатталатын жоғары беріктікте болаттарының алдыңғы қатарлы түрі (AHSS). Бұл ерекше құрылым төменгі ағу мен созылу беріктігінің қатынасын (~0.6) және бастапқы пластикалық деформациялану дәрежесінің жоғары коэффициентін (n-мәні) қамтамасыз етеді, ол формалану мен соққыға төзімділікті қажет ететін күрделі автомобиль штампы үшін идеалды шешім болып табылады. Дегенмен, штамптаудың сәтті болуы үшін серпімді оралу мен қиыр сызаттар қаупін басқару қажет. Инженерлер тоннажды және износ көрсеткіштерін өңдеуге арналған TiC немесе CrN секілді алдыңғы қатарлы қаптамалары бар қаттырақ құрал-жабдықтарды қолдану үшін әдетте пуншт айырмашылықтарын 12–14% дейін арттыруы керек.

Микроқұрылым және механикалық қасиеттер

Екі фазалы болаттың инженерлік маңызы оның ерекше екі фазалы микрокұрылымында. Тотыға төзімді легирленген (HSLA) болаттардан айырмашылығы, олардың қасиеттері бөлшектену арқылы қатайтуға негізделген, ал DP болаттар қасиеттерін композиттік құрылымнан алады: пластикалықты қамтамасыз ететін үздіксіз жұмсақ ферриттік матрица және беріктік беретін шашыранды қатты мартенситтік аралдар. Деформацияланған кезде кернеу мартенситті қоршаған жұмсақ феррит фазасында жиналады, бұл жоғары бастапқы жұмыс қатайту дәрежесіне (n-мәніне) әкеледі.

Бұл микрокұрылым суық түзуге арнайы тиімді механикалық әрекет профилін құрады. HSLA маркалары әдетте 0,8 шамасындағы әкеп беру беріктігінің созылу беріктігіне (YS/TS) қатынасын көрсетсе, DP болаттар жуықтап алғанда 0,6 қатынасын сақтайды. Бұл төменірек әкеп беру нүктесі материал соңғы созылу шегіне жетпес бұрын күрделі пішіндердің пайда болуын жеңілдететін пластиктік деформацияны одан әрі бастауға мүмкіндік береді. Сарапшы ескертеді бұл жоғары n-мәні әсіресе төменгі деформация диапазонында (4–6%) айқын байқалады, бұл бөлшектің бүкіл аумағына бойынша деформацияны біркелкі таратуға және престің жүрісінің алғашқы сатысында жергілікті бұзылу алдын алауға көмектеседі.

DP590, DP780 және DP980 сияқты кең тараған коммерциялық маркалар олардың ең төменгі созылу беріктігі (МПа) бойынша анықталады. Мартенситтің көлемдік үлесі артқан сайын созылу беріктігі жоғарылайды, бірақ пластикалық созылу әдетте төмендейді. Инженерлер бұл факторларды теңгеруі тиіс, терең тарту бөлшектері үшін жиі мартенситтің төменгі үлесін, ал интрузияға қарсы өнімділік маңызды болатын құрылымдық рельстер үшін жоғарырақ үлесті таңдайды.

Тегістеу қиындықтары: серпімді қалпына келу және қырдың жарылуы

DP болатын қажеттіліктің негізгі өндірістік кемшілігіне әкелетін ерекшелігі — оның жоғары деформациялану қабілеті. Материал пішіні өзгерген кезде тез қатайғандықтан, бөлшекте сақталған серпімді қалпына келу кернеуі төмен көміртегілі болаттарға қарағанда айтарлықтай жоғары болады. Бұл өлшемдік дәлдікті құрастыру кезінде қиындататын, матрицадан шығарылғаннан кейін бүйір қабырғаның иілуі мен бұрыштың өзгеруі түрінде көрінеді.

Серпімді қайтаруды азайту үшін технологиялық инженерлер матрица дизайнының бірнеше стратегиясын қолданады. Матрицаның бетін асыра қамтып, материалдың дұрыс геометрияға дейін босаңсуына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, қабырға бүктемелерін немесе қатаңдатқыштарды жобалау геометрияны орнында ұстауға көмектеседі. Көбірек дамыған әдіс престің жүрісінің соңында қалдық сығылу кернеулерін азайту үшін жоғары деформация салу болып табылады, бұл тиімді түрде пішінді "орнатады".

Қабырғалардың жарылуы созылған фланец операциялары кезінде ерекше маңызды болып табылатын тағы бір сынудың түрі. Жұмсақ феррит пен қатты мартенситтің қаттылығының айырмашылығы кесілген қабырғаларда кернеудің шоғырлануына әкеледі, нәтижесінде микроскопиялық қуыстар пайда болады да, олар соңында жарықшақтарға бірігеді. SSAB ұсынады терең созу немесе созылған қабырғаларды қажет ететін геометриялар үшін арнайы «Екі фазалы, жоғары пісіру қабілеті» (DH) маркаларын қолдану. Бұл 3-ші ұрпақты AHSS маркалары сақталған аустенитпен TRIP-көмектесетін микрокұрылымдарды қолданып, стандартты DP маркаларымен салыстырғанда қабырғаның жарылуына қарсы жоғары төзімділік қамтамасыз ете отырып, жоғары деформация деңгейінде пісіру қабілетін сақтайды.

Құрал-жабдық пен матрица дизайн нұсқаулықтары

Екі фазалы болатты штампылау төзімді болат немесе HSLA үшін қолданылатын стандартты құрал-жабдық параметрлерін түбегейлі қайта қарауды талап етеді. Ең маңызды реттеу — пуансонның саңылауы. Пуансонның стандартты саңылауы (металл қалыңдығының шамамен 9%) ДП болатында материалдың жоғары кесу беріктігіне байланысты қабырғаның айтарлықтай жарылуына әкеледі.

Мәліметтер Tata Steel тесік саңылауын арттырудың 12–14%шетінің сапасын едәуір жақсартатынын көрсетеді. Бір зерттеуде саңылауды 9% -дан 12% -ға дейін арттыру бөлшектердің жарылу деңгейін 22% -дан нөлге жақындатуға әкелді. Бұл үлкен саңылау кесу шетіндегі кернеу күйін өзгертеді және микроскопиялық жарықшалардың фланецке таралуына ықпал етпейді.

Сондай-ақ, құрал-жабдықтың тозуы да жылдамдайды. DP болатын құрылымдық бөлшектер үшін жиі 600 тоннаны асатын жоғары контактілі қысымдар галлидену мен матрицаның тез бұзылуына әкеледі. Қызмет көрсету аралықтарын ұзарту үшін құрал-болаттарды Титан Карбиді (TiC) немесе Хром Нитриді (CrN) сияқты қатты, үйкелісі төмен беткі қабаттармен қаптау керек. Сонымен қатар, басқыштың өзі бұл жоғары жүктемелер кезінде иілуден сақталу үшін жеткілікті қаттылыққа ие болуы керек, әйтпесе бөлшектердің дәлдігі бұзылады.

Бұл жоғарылатылған жабдық талаптарымен кездесетін өндірушілер үшін мамандандырылған жасаушы компаниямен серіктестік жиі ең тиімді жол болып табылады. Shaoyi Metal Technology қалыптау шешімдерінің толық кешенін ұсынады прототиптаудан массалық өндіріске дейінгі сатыны жабатын. 600 тоннаға дейінгі престік мүмкіндіктері мен IATF 16949 сертификаты бар, олар бақылау иінтілері мен ішкі рамалар сияқты DP және DH маркалы жоғары беріктікті болаттардың қатаң тоннажы мен дәлдік талаптарын қамтамасыз етуге дайын.

Қатайту пісіруі және соңғы өнім

Екі фазалы болаттың жасырын артықшылықтарының бірі — «Пісіріп қатайту» (BH) әсері. Бұл құбылыс әдетте 20 минутқа созылатын 170°C шамасындағы автомобиль бояуын күйдіру циклы кезінде пайда болады. Бұл жылу процесі кезінде болат микроскопиялық құрылымындағы еркін көміртегі атомдары таралып, тартпа кезінде пайда болған дисклокацияларды тоқтатады.

Бұл механизм бөлшектің өлшемдеріне әсер етпей, әдетте 50-ден 100 МПа-ға дейін артатын айтарлықтай жоғары беріктікке әкеледі. Бұл статикалық беріктіктің артуы автомобиль инженерлеріне автомобильдің салмағын азайту үшін «жұқарту» (жұқа материал қолдану) мүмкіндігін береді, сонымен қатар соқтығысу кезіндегі қауіпсіздік мақсаттарына жетуге кепілдік береді. Престехникадан алынатын пластикалық қатайту мен бояутехникадан алынатын термиялық қатайтудың үйлесімі соңғы бөлшекке DP болатын B-бағандар, шатыр рельстері және көлденең қаңқалар сияқты қауіпсіздік қаңқасының компоненттері үшін стандартты таңдауға ие болатын, ерекше энергияны жұту қабілетін береді.

Қорытынды: AHSS өндірісін оптимизациялау

Екі фазалы болат қазіргі заманғы автомобиль құрылысында қауіпсіздік талаптарына сай келетін беріктікті және өндірістің іске асуы үшін қажетті пластикалықты ұсынатын маңызды тепе-теңдік нүктесі болып табылады. Материалдың серпімділік басымдығы мен құралдың тозуы сияқты нақты қиыншылықтары болса да, олар деректерге негізделген матрица дизайны мен қажетті престі таңдау арқылы тиімді шешім табады. Феррит-мартенсит микрокұрылымының ерекше физикасын ескере отырып, пуансон айналдыруын ұсынылған 12–14% аралығына дейін баптау арқылы өндірушілер осы көпқырлы материалдың салмағын жеңілдету және өнімділік потенциалын толық пайдалана алады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Екі фазалы болат HSLA болаттан қалай ерекшеленеді?

Жоғары беріктік дәрежесі бар темір-құймалар (HSLA) преципитациялық қатайтудың микросплавтау элементтеріне сүйенсе, Екі фазалы (DP) болаттар феррит пен мартенситтің екі фазалық микрокұрылымына сүйенеді. Бұл DP болаттарының HSLA үшін (0,8-ге қарсы ~0,6) созылу шегіне жақын келуін және тең созылу беріктігінде пішіндеуге мүмкіндік беретін бастапқы жұмыс қатайту деңгейінің жоғарылауын береді.

dP болатын штамптау үшін ұсынылатын матрица саңылауы қандай?

Таза болат үшін қолданылатын стандартты матрица саңылаулары (шамамен 9%) DP болаты үшін тым тартылған болып табылады және шетінің жарылуына әкелуі мүмкін. Сала бойынша ең жақсы практика саңылауды 12–14%материалдың қалыңдығына дейін арттыру арқылы шет сапасы мен құрал қызмет ету мерзімін жақсарту ұсынылады.

екі фазалы болатта серпімділік неліктен пайда болады?

Пісіру кезінде материалдың серпімді деформациясының жоғары болуы нәтижесінде пішіннен шығу пайда болады. Екі фазалы болаттың жоғары қатаю деңгейі деформация кезінде үлкен серпімді энергия жинақталатынын білдіреді. Пісіргіш ашылған кезде бұл энергия босап, бөлшектердің пішінінен шығуына немесе иілуіне әкеледі. Бұл құбылысты пісіргіштің конструкциясында артық иілу немесе қайта соққы беру арқылы түзету керек.

4. Екі фазалы болатты пісіруге бола ма?

Иә, екі фазалы болаттардың пісіру қабілеті жақсы, бірақ оның нақты көміртегі эквивалентін ескеру керек. Төменгі беріктік класстары (DP590) оңай нүктелік пісіруге берілсе, жоғары беріктік класстары (DP980 және одан жоғары) пісіру параметрлерін реттеуді, мысалы электрод күшін арттыруды немесе пісіру аймағында сынғыш трещинаны болдырмау үшін арнайы импульстік режимдерді қажет етуі мүмкін.