Nerūdijančio plieno automobilių dalių štampavimas: inžinerijos vadovas dėl rūšių ir proceso

TRUMPAI

Nerūdijančio plieno automobilių dalių štampavimas yra tikslus gamybos procesas, kuris tiekia didelės apimties, korozijai atsparias dalis, būtinas šiuolaikinei automobilių inžinerijai. Nuo feritinio 409 tipo naudojamo išmetimo sistemose iki austenitinio 304 tipo mėgstamiausio dekoratyvinėms detalėms ir saugos elementams, nerūdijantis plienas siūlo geresnį stiprumo ir svorio santykį bei atsparumą karščiui lyginant su minkštu plienu. Procese daugiausia naudojami progresyvus štampavimas kad būtų galima valdyti sudėtingas geometrijas ir siaurus OEM nustatytus toleransus. Pirkimų vadovams ir inžinieriams sėkmė priklauso nuo tinkamo lydinio tipo pasirinkimo, kad būtų subalansuota kaina ir eksploatacinės charakteristikos, kartu sprendžiant techninius iššūkius, tokius kaip darbinis sukietėjimas ir tamprusis grįžtamas deformacijos pokytis.

Medžiagų mokslas: Tinkamo tipo pasirinkimas automobilių dalims

Automobilių gamyboje nerūdijančio plieno markės pasirinkimas nėra tik korozijos atsparumo klausimas; tai strateginis sprendimas, kuris svarstomas formuojamumą, šiluminį atsparumą ir kainą. Dvi pagrindinės naudojamos štampuotų automobilių dalių grupės yra Austingalinis (300 serija) ir Feritininis (400 serija), kiekviena atliekanti skirtingas funkcijas automobilio surinkime.

Austenitinis nerūdijantis plienas (300 serija) yra pramonės standartas komponentams, kuriems reikia giliojo ištraukimo galimybės ir puikaus korozijos atsparumo. Klasė 304 yra labiausiai paplitęs lydinys šioje kategorijoje, vertinamas dėl puikaus formuojamumo ir nemagnetinių savybių. Jis dažnai naudojamas konstrukciniuose elementuose, oro pagalvių talpyklose ir dekoratyvinėse apdailose, kur estetinė išvaizda atitinka funkcionalų ilgaamžiškumą. Taikymams, reikalaujantiems didesnio tempimo stiprumo, pvz., rėmo standintuvams ar sudėtingiems laikikliams, Grade 301 dažnai parenkama dėl aukšto darbinio sukietėjimo greičio, kuris leidžia sugerti didelę energijos kiekį susidūrimo metu.

Feritinis nerūdijantis plienas (400 serija) , ypač 409 ir 430 kokybės , dominuoja transporto priemonės „karštoje“ dalyje. 409 kokybė buvo specialiai sukurta automobilių išmetimo sistemoms; nors ji gali pradėti rūdėti paviršiuje, ekstremaliuose terminiuose cikluose išlaiko struktūrinį vientisumą ir yra žymiai pigesnė už nikeliu turtingas 300 serijos lydinių markes. 430 klasė siūlo geresnį atsparumą korozijai ir dažnai naudojama blizgioms apdailos detalėms bei vidaus plokštėms, kur magnetinės savybės nėra kliūtis. Inžinieriai turi atsižvelgti, kad feritinės markės paprastai turi mažesnę plastiškumą nei austenitinės markės, todėl jų naudojimas giliai ištrauktuose komponentuose yra ribojamas.

Svarbiausios panaudojimo sritys: nuo išmetimo sistemų iki saugos sistemų

Spaudžiami nerūdijančio plieno komponentai yra visur moderniuose automobiliuose, dažnai paslėpti svarbiuose posistemiuose. Medžiagos gebėjimas išlaikyti sunkias eksploatacijos sąlygas, nesidaužant, daro ją nepakeičiama tiek vidaus degimo, tiek elektrinių transporto priemonių (EV) konstrukcijose.

Išmetimo ir emisijos sistemos yra didžiausias spaudžiamo nerūdijančio plieno naudojimo tūris. „Karšti“ komponentai, tokie kaip išmetimo kolektoriai ir katalitinio neutralizatoriaus korpusai , remiasi tokiais klasių tipais kaip 409 ir 321, kad atlaikytų temperatūras, viršijančias 1500 °F (815 °C), kartu išlaikant nuolatinį vibravimą. Dar viena svarbi taikymo sritis – presuoti šilumos skydai, kurie apsaugo temperatūrai jautrią elektroniką ir saloną nuo variklio šilumos. Šios detalės dažnai turi sudėtingas geometrijas, kad būtų padidinta standumas, tuo pačiu mažinant masę.

Saugos ir konstrukcinių komponentų reikalauja numatytų deformacijos savybių iš nerūdijančio plieno. Saugos diržų sagtys, įtempimo mechanizmai ir stabdžių atraminės plokštės dažnai gaunamos iš aukštos stiprybės rūšių, kad užtikrintų veikimą be gedimų per visą automobilio eksploatacijos laikotarpį. EV sektoriuje nerūdijantis plienas vis dažniau naudojamas baterijų korpusų stiprinimui ir magistralėms, kur būtinas apsauga nuo pradūrimo ir korozijos. Austenitinių rūšių didelis energijos sugėrimas žymiai prisideda prie smūgio atsparumo, leisdamas inžinieriams kurti plonesnius, lengvesnius saugos karkasus, atitinkančius griežtus smūgio bandymų reikalavimus.

Liejimo procesas: inžineriniai iššūkiai ir sprendimai

Nerūdijančio plieno liejimas kelia techninius sunkumus, kurie skiriasi nuo minkštojo plieno, daugiausia dėl didesnės šlyties stiprybės ir linkimo kietėti formuojant. Plastiškas grūdinimas atsiranda tada, kai medžiaga, deformuojant, tampa kietesnė ir trapia. Nors tai gali būti naudinga konstrukcinei stiprybei, jei netinkamai valdoma, sukelia didelę žalą įrankiams. Gamintojai privalo naudoti aukštos tonų galios presus ir specialius tepalus, kad išvengtų sukibimas – darbo detalės medžiagos prilipimo prie matricos paviršiaus.

Grįžtis yra kitas svarbus reiškinys, kuomet išspaudžiamas detalė po matricos atsidarymo bando grįžti į pradinę formą. Kadangi nerūdijantis plienas turi didesnę takumo ribą, jis rodo didesnį tamprųjį atsitraukimą nei anglinis plienas. Patyrę įrankių ir matricų inžinieriai tai kompensuoja perlenkdami medžiagą matricos projektavimo etape. Progresyvus štampavimas yra pageidautinas metodas masinei gamybai, atliekant daugelį operacijų (pjaustymas, lenkimas, kalavijavimas) vienu praejimu. Tiekimui skirtiems partneriams būtina patikrinti jų presų talpą; sunkiasvoriams automobilių nerūdijančio plieno detalėms tiksliai formuoti dažnai reikia presų su 400–800 tonų apkrova.

Norint veiksmingai susidoroti su šiomis sudėtingomis aplinkybėmis, būtina bendradarbiauti su pajėgiu gamintoju. Gamintojams, siekiantiems užpildyti tarpą tarp pradinio dizaino ir masinės gamybos, Shaoyi Metal Technology siūlo išsamią spaustukų gamybą kurie naudoja iki 600 tonų spaudus ir tikslumą, sertifikuotą pagal IATF 16949. Jų gebėjimas didinti apimtis nuo 50 vienetų greito prototipavimo iki milijonų masiškai gaminamų valdymo svirtų arba pakabų užtikrina, kad inžineriniai iššūkiai, tokie kaip atsitraukimas ir tarpinių dydžių kontrolė, būtų spręstini jau ankstyvoje plėtros ciklo stadijoje, neleidžiant brangiems vėlavimams visapusiškos gamybos metu.

Komerciniai ir našumo pranašumai

Nepaisant aukštesnės žaliavų kainos lyginant su cinkuotu ar šaltai valcuotu plienu, nerūdijantis plienas automobilių OEM gamintojams siūlo įtikinamą „viso gyvavimo trukmės sąnaudų“ pranašumą. Pagrindinis veiksnys yra „Uždėk ir pamiršk“ ilgaamžiškumas iš nerūdijančio plieno pagaminti komponentai nereikalauja antrinio dengimo ar dažymo, kad būtų pasiektas atsparumas rūdijimui, todėl pašalinami visi gamybos tiekimo grandinės etapai ir sumažinamas paviršiaus danga susidūrusių gedimų rizika.

Lengvinimas yra dar viena svarbi komercinė nauda. Kadangi nerūdijantis plienas (ypač šaltai deformuotas 301 arba 304) turi žymiai didesnį tempiamąjį stiprį lyginant su minkštu plienu, inžinieriai gali nustatyti storesnes skardos rūšis, kad pasiektų tą patį konstrukcinį našumą. Šis svorio mažinimas yra kritiškai svarbus degalų ekonomijai gerinti ICE transporto priemonėse ir elektromobilių nuvažiuojamojo atstumo didinimui. Be to, medžiaga yra 100% Perkamai , kas atitinka automobilių pramonės augantį dėmesį tvarumui ir apytakos ekonomikos principams.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Ar 304 nerūdijančio plieno galima efektyviai išspausdinti?

Taip, 304 klasė yra viena iš labiausiai formuojamų nerūdijančiųjų plienų dėl aukštos plastiškumo ir pailgėjimo savybių. Tačiau ji reikalauja didesnės kelio spaudos ir patvaresnių įrankių (dažnai karbido mirgaliai), palyginti su mažangrūdžiu plienu, nes greitai sukietėja deformuojant. Ji puikiai tinka giliai traumuotiems detaliams, tokioms kaip kuro sistemos komponentams ir dekoratyviniams dangteliams.

2. Kaip gamintojai prevencijuoja prilimantį paviršių formuojant?

Prilimantį paviršių, arba medžiagos perkėlimą į mirgalį, prevencijuojama naudojant aukštos kokybės tepalus, specialiai sukurtus nerūdijančiajam plienui, pvz., chloruotus aliejus ar sausų plėvelių barjerus. Be to, įrankių dengimas azoto nitridu (TiN) arba karbido įstatomieji mirgaliai ženkliai sumažina trintį ir pailgina įrankių tarnavimo laiką.

3. Ar nerūdijančiojo plieno formavimas brangesnis nei anglinio plieno?

Nerūdijančio plieno pradinės medžiagos kaina yra aukštesnė, o įrankių priežiūros išlaidos gali būti didesnės dėl greitesnio mirgalio nusidėvėjimo. Tačiau pašalinus apdailą po gamybos (pvz., cinkavimą arba elektroforezę), bei atsižvelgiant į medžiagos ilgaamžiškumą, dažnai bendra detalės kaina per visą transporto priemonės gyvavimo ciklą yra žemesnė.