TL;DR

The stiprinājuma stiprinājuma kalšanas process mūsdienu transportlīdzekļiem galvenokārt tiek sasniegts ar Karsta zīmogošana (arī zināms kā preses kalšana). Šī metode pārvērš bora sakausējuma tēraudu (parasti 22MnB5 ) par ārkārtīgi augstas izturības tērauda (UHSS) komponentiem ar izturību pret rāvumu, kas pārsniedz 1 500 MPa . Process ietver заготовку sildīšanu virs 900°C , lai sasniegtu austenīta stāvokli, kam seko strauja pārnešana uz ūdeni dzesētu veidni, kurā vienlaikus notiek formas dotošana un kalšana. Tas novērš atgriešanos un ļauj izveidot sarežģītas, vieglas un avārijas izturīgas konstrukcijas, kas ir būtiskas, lai atbilstu globālajiem drošības standartiem.

Inženierijas loma stiprinājuma stiprinājumos

Bumpieru pastiprinājumi, ko bieži sauc par bumpiera sijām, veido transportlīdzekļa ietekmes pārvaldības sistēmas galveno strukturālo pamatu. Kā savienojuma punkts starp ārējo fasādi un transportlīdzekļa šasiju (bieži caur avārijas kastēm), šiem komponentiem jāabsorbē un jāizkliedē kinētiskā enerģija sadursmēs priekšā vai aizmugurē. Inženierijas izaicinājums ir saskaņot avārijas izturību ar smaguma samazināšana (LW) prasības, ko virza degvielas ekonomijas noteikumi un EV darbības rādiusa prasības.

Vēstoriski bumpiera sijas tika izgatavotas no mīkstā tērauda, izmantojot aukstās formēšanas metodes. Tomēr augstāku drošības reitingu pieprasījums ir pārvietojis nozares standartu virzienā uz Ultraaugstas stiprības tēraudiem (UHSS) , īpaši boru-mangāna sakausējumi kā 22MnB5. Lai gan alumīnija sakausējumi (6000 vai 7000 sērija) tiek izmantoti dažās augstākās klases lietojumos, jo tiem raksturīgs liels izturības attiecība pret svaru, boru tērauds paliek dominējošs materiāls, jo tam raksturīga izcila cena-veiktspējas attiecība un spēja sasniegt martensītisko cietināšanu.

Metallurģiskā transformācija ir kritiski svarīga: tērauds sāk ar ferīta-perlīta mikrostruktūru (stiepes izturība ~600 MPa) un tiek termiski apstrādāts, lai sasniegtu pilnībā martensītisku struktūru (stiepes izturība >1,500 MPa). Šī transformācija ļauj inženieriem samazināt sienu biezumu — bieži līdz 1,2 mm–2,0 mm — bez strukturālās integritātes kompromisa.

Galvenais process: Karstās štancēšanas (spiedpārstraušanas) darbplūsma

Karstā štancēšana ir vienīgais ražošanas process, kas spēj veidot 1,500+ MPa stipruma amortizācijas bāknes bez lielā atpakaļlieces efekta, kas raksturīgs aukstā veidošanai. Darbplūsma ir precīzi kontrolēts termiskais cikls, kas integrē formas veidošanu un termoapstrādi.

1. Austenītizācija (Apkarsēšana)

Processs sākas, noņemot iepriekš sagrieztus заготовки (bieži pārklātas ar Al-Si, lai novērstu oksidēšanos) un padodot tās rullīšu krāsns iekšienē. заготовki tiek uzkarsēti līdz aptuveni 900°C–950°C , un šī temperatūra tiek uzturēta noteiktu laiku. Šī termiskā izturēšana pārveido tērauda mikrostruktūru no ferīta uz austēnītu , padarot materiālu ļoti plastisku un samazinot tā tekstības robežu līdz aptuveni 200 MPa, kas atvieglo formēšanu.

2. Pārnesēšana un formēšana

Kad заготовka iziet no krāsns, ir būtiska ātruma nozīme. Robotizēti pārnesešanas mehānismi pārvieto kvēlojošo заготовku preses veidnē dažu sekunžu laikā (parasti <3 sekundes), lai novērstu pāraglu dzisēšanu. Tad hidrauliskā vai servo-mehāniskā prese ātri aizveras. Aizvēršanās ātrums bieži svārstās no 500 līdz 1 000 mm/s , lai nodrošinātu, ka materiāls tiek izformēts pirms fāzes pārveidošanās sākuma.

3. Veidnē notiekošā quenchēšana

Šis ir definējošais stiprinājuma stiprinājuma kalšanas process . Kalne ir aprīkots ar sarežģītām iekšējām dzesēšanas kanālām, kurās cirkulē dzestu ūdeni. Kad preses gals sasniedz apakšējo mirte punktu (BDC), tā fiksējas, turējot veidoto daļu zem lielas tonnas (parasti 500–1500 tonnu atkarībā uz daļas izmēru). Šis kontaktus ātri izvelk siltumu, sasniedzot dzesēšanas ātrumu, kas pārsniedz 27°C/s . Šis ātrās dzēsēšanas process izlaide pārliekuma/bainīta veidošanās zonās un pārveido austēn tieši par martensīts .

4. Daļas izstumšana

Pēc aptuveni 5 līdz 10 sekunžu dzēsēšanas laika, preses atveras un sakarstītā daļa tiek izstumta. Komponentis tagad posēd savas galīgās mehāniskās īpašības: ārkārtēju cietību, augstu vilkmes izturību un nullu atpakaļliekšanos, jo termiskie spriegumi tiek novērsti fāzes pārveidojuma laikā.

Salīdzinot ražošanas metodoloģijas

Kaut arī karstā termoplastikācija ir zelta standarts augsta veiktspējas pastiprinājumiem, aukstā termoplastikācija un ruļļu formēšana joprojām ir svarīgas konkrētām lietojumprogrammām. Lai izvēlētos procesu, ir būtiski saprast kompromisa aspektus.

Aukstā foltēšana piemērots zemākas izturības komponentiem vai mīkstā tērauda stiprinājumiem, kad tiek prioritāte dota izmaksām un cikla laikam, nevis svara samazināšanai. Tomēr UHSS aukstā veidošana rada smagu rīku nolietojumu un neparedzamu atspirgšanu. Profilēšana ir efektīvs starpniekiem ar nemainīgu šķērsgriezumu (taisiņu starpniekiem), taču nespēj nodrošināt sarežģītas līkumainas formas un integrētas uzmontēšanas funkcijas, kādas prasa mūsdienu aerodinamiskie dizaini.

Ražotājiem, kuri cenšas izvēlēties piemērotu ražošanas partneri, šis lēmums ir ļoti svarīgs. Uzņēmumi, piemēram, Shaoyi Metal Technology veido šo savienojumu, piedāvājot plašas stampēšanas iespējas. Ar IATF 16949 sertifikāciju un spiedpresēm līdz 600 tonnām tie atbalsta automašīnu projektus no ātrā prototipēšanas līdz masveida ražošanai, precīzi apstrādājot būtiskus strukturālos komponentus atbilstoši globālajām OEM standartu prasībām.

Pēcapstrāde un kvalitātes kontrole

Karstās štampēšanas amortizācijas stiprinājumu ārkārtīgā cietība rada unikālas problēmas apakšteces apstrādē. Tradicionālas mehāniskas griešanas veidnes parasti nekavējoties izjūk vai nodilst pret 1500 MPa tēraudu.

Lāzera griešana un sagriešana

Lai sasniegtu galīgus izmērus un izgrieztu uzstādīšanas caurumus, ražotāji galvenokārt izmanto 5-ass lāzera griešanas šūnas . Šī bezkontakta metode nodrošina precīzus malas bez mikro plaisām, kas avārijas gadījumos var būt potenciāli bojājuma punkti. Lai gan lāzera griešana ir lēnāka nekā mehāniska caurduršana, tā nodrošina nepieciešamo elastību, lai apstrādātu dažādus amortizācijas variantus vienā un tajā pašā līnijā.

Uzklājs

Ja boru tērauda загlūks bija bez pārklājuma, augstās krāsns temperatūras izraisa virsmas oksidāciju (nokalumu). Šiem daļām pirms e-pārklājuma jāiziet smilšstrūde, lai nodrošinātu pareizu saistību. Alternatīvi, Al-Si (Alumīnija-Silīcija) priekšpārklāti загlūki novērš nokaluma veidošanos, taču prasa rūpīgu procesa kontroli, lai novērstu pārklājuma atdalīšanos veidošanas fāzē.

Kvalitātes pārbaude

Drošības sastāvdaļām stingrās pārbaudes protokoli ir nenovērtējami. Standarta kvalitātes kontroles pasākumi ietver:

• Vikersa cietības pārbaude: martensīta pārveidošanās verifikāciju caur kritiskām zonām.
• 3D zilo gaismas skenēšana: izmēru precizitātes pārbaude, salīdzinot ar CAD datiem, nodrošinot, ka stiprinājumu punkti sakrist ar šasiju.
• Mikrostruktūras analīze: periodiskas iznīcīgās pārbaudes, lai apstiprinātu, ka nestošajās zonās nav bainīta vai ferīta.

Optimizēšana ražošanas stratēģijā

Pāreja uz karstās štancēšanas stiprinājuma buferiem ir noteicošs solis automašīnu ražošanā, prioritāti dodot pasažieru drošībai un transportlīdzekļa efektivitātei. Ievārdojot mainīgus faktorus kā temperatūra, pārneses ātrums un dzēšanas spiediens, ražotāji nodrošina sastāvdaļas, kas iztur milzīgas slodzes, vienlaikus minimizējot masu. Tālāk attīstot tērauda šķeldes uz 1 800 MPa un vēl augstāk, štancēšanas procesa precizitāte paliek kritiskais faktors nākotnes paaudzes transportlīdzekļu drošības struktūrām.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp tiešo un netiešo karsto zīmogošanu?

IENĀK tiešā karstā štancēšana , заготовка vispirms tiek sasildīta, pēc tam veidota un quenched vienā solī. Šī ir visizplatītākā metode buferiem. Netiešā karstā štancēšana ietver detaļas aukstā veidošanu gandrīz galīgajā formā vispirms, tad tās sildīšanu un beigās ievietošanu dzesētā matricā izdzēsēšanai un kalibrēšanai. Netiešā zīmogošana ļauj sarežģītākas ģeometrijas, taču tā ir dārgāka, jo nepieciešams papildu aprīkojums.

2. Kāpēc bufera pastiprinājumos izmantotajā tēraudā tiek pievienots bors?

Bors tiek pievienots niecīgās daudzumos (parasti 0,002%–0,005%), lai ievērojami uzlabotu tērauda ierobežojums tā cietību. Tas kavē mīkstāku mikrostruktūru, piemēram, ferīta un perlitu, veidošanos atdzišanas laikā, nodrošinot, ka tērauds pilnībā pārveidojas par ciets martensīts pat rūpnieciskajās zīmogēšanas matricās sasniedzamajās atdzišanas ātrumos.

3. Vai karsti zīmogotas detaļas var savienot ar metināšanu?

Jā, karstspiedējuma bora tērauda daļas var savienot ar metināšanu, taču tas prasa konkrētus parametrus. Tā kā metināšanas siltums vietēji var atkaļķot (mīkstināt) termiski apstrādāto zonu, radot „mīksto laukumu“, metināšanas process — vai nu punktmetināšana vai lāzermetināšana — ir rūpīgi jākontrolē. Bieži vien pirms montāžas metināšanas zonās tiek izmantota lāzerablācija Al-Si pārklājuma noņemšanai, lai nodrošinātu metinājuma integritāti.