TL;DR

Termoapstrāde izspiestiem automašīnas daļām parasti iedalās divās atsevišķās kategorijās atkarībā no tā, kad tiek pielietota siltuma apstrāde: Karstā izspiešana (presēšanas cietināšana) un Pēcapstrādes termoapstrāde .

Karsta zīmogošana ietver boronstikla заготовок (parasti 22MnB5) uzsildīšanu virs 900°C pirms to formēšanas un quenching vienlaicīgi veidnē. Tas rada ultraaugstas izturības strukturālas sastāvdaļas, piemēram, B-stabiņus un amortizatorus ar stiepes izturību līdz pat 1500 MPa. Pēcapstrādes termoapstrāde pielieto sekundāras procesus — piemēram, karburizāciju, feritisko nitrokarburizāciju (FNC) vai indukcijas cietināšanu — detaļām, kas jau ir auksti izspiestas. Šis ceļš ir ideāls funkcionāliem mehānismiem, piemēram, sēdekļu atpakaļgājējiem un bremžu ratkiem, kuriem nepieciešama nodilumizturība, neizmainot pamatģeometriju.

Divi galvenie virzieni: Karstā štampēšana pret Pēcapstrādi

Inženierprojektējot saspiestus automašīnas komponentus, siltumapstrādes veida izvēle nav tikai pabeigšanas solis; tā nosaka visu ražošanas stratrādi. Nozares iedala šos procesus divās galvenajās darba plūsmās: Preses ciešana (karstā saspiešana) un Sekundārā siltumapstrāde (aukstā saspiešana + pēcapstrāde) .

Šo procesu pamatstarpību izprasīšana ir būtiska iegādēs vadītājiem un konstruēšanas inženieriem:

• Integrācija pret atdalīšanu: Karstā saspiešana integrē formas veidošanu un ciešanu vienā preses kustībā. Materiāls ieeļ presē kā mīksts un iznāk cietš. Savukārt pēcapstrāde atdala šos posmus; daļas tiek veidotas aukstā (mīkstā) veidā un pēc tam nosūtītas krāsnī ciešanai.
• Materiāla specifika: Karstā saspiešana gandrīz izskļami izmanto mangāla-bora tēraudos (piemēram, 22MnB5), kuru mikrostruktūra paredzēta pārveidoties dzīšanas laikā. Pēcapstrāde darbojas ar plašāku zema līdz vidēja oglekļa tēraudu un sakausējumu klasi (piemēram, 1020, 4140 vai 8620).
• Galvenais mērķis: Karstās zīmogēšanas mērķis parasti ir strukturāla integritāte un sadursmes drošība (iekļūšanas novēršana). Pēcapstrādes mērķis bieži vien ir nodilumizturība, izturība pret nogurumu vai korozijas aizsardzība kustīgajām daļām.

Karstā zīmogēšana (spiedkaļa cietināšana): drošībai kritiskām konstrukcijām

Karsta zīmogošana , arī pazīstama kā spiedkaļa cietināšana, ir revolucionizējusi automobiļu drošību. Tā ļauj ražotājiem ražot sarežģītas, vieglas strukturālas sastāvdaļas, kas spēj izturēt milzīgas sadursmes slodzes, nesaplīstot. Šis process ir standarta priekš modernu transportlīdzekļu "drošības karkasa", tostarp A-stabiņiem, B-stabiņiem, jumta gultnīm un durvju iekļūšanas balstiem.

Process: no austēnīta līdz martensītam

Zinātne, kas stāv karstās zīmogēšanas pamatā, balstās uz precīzu metalurģisko pārveidošanos. Process sākas, uzsildot tērauda заготовку krāsnī aptuveni līdz 900°C–950°C. Šajā temperatūrā tērauda iekšējā struktūra mainās no ferīta-perlitu uz austēnītu , padarot to ārkārtīgi plastisku.

Karstais tukšais loks tiek pārnest uz ūdens dzesētu veidni. Kad presē veidojas detaļa, aukstās veidņu virsmas vienlaikus dzesē tēraudu. Šis ātrais dzēšanas process (bieži pārsniedzot 27°C sekundē) notur oglekļa atomus izkropļotā režģī, pārveidojot austēnitu par martensīts . Rezultāts ir detaļa ar izturības robežu, kas palielinās no aptuveni 400 MPa (sākotnējā stāvoklī) līdz vairāk nekā 1 500 MPa.

Priekšrocības un ierobežojumi

Galvenā karstās štampēšanas priekšrocība ir sarežģītu formas veidošanas iespēja bez "atgriezīguma" (metāla tieksmes atgriezties sākotnējā formā), nodrošinot izcilu izmēru precizitāti. Tomēr procesā nepieciešama speciāla lāzera griešana caurumos un malās, jo sakarstītais tērauds ir pārāk ciets tradicionāliem mehāniskiem griešanas rīkiem.

Pēc štampēšanas sakarstīšana: berzes un kustīgām daļām

Kamēr karstā štampēšana veido automašīnas skeletu, Pēcapstrādes termoapstrāde nodrošina tā kustīgu orgānu izturību. Sastāvdaļas, piemēram, sēdekļu atzveltnes, transmisijas plāksnes, stāvvada slēdži un durvju fiksatori, parasti tiek izgatavotas ar aukstu štancēšanu no mīkstāka tērauda un pēc tam cietinātas, lai novērstu nodilumu.

Ražotājiem, kuriem jāpāriet no prototipa uz masveida ražošanu šādām sarežģītām funkcionalitātes detaļām, ir būtiski sadarboties ar kompetentu piegādātāju. Shaoyi Metal Technology specializējas šīs plaisas aizpildīšanā, piedāvājot visaptverošas štancēšanas risinājumus, kas atbilst stingrām globālajām OEM standartu prasībām — sākot no sākotnējās inženierijas līdz pēdējai termiski apstrādātās preces piegādei.

Karbūrēšana (virsmas cietināšana)

Karburācija ir galvenais process detaļām, kas iztur lielu berzi un slodzi, piemēram, zobratām un svirām. Šajā procesā zema oglekļa saturošas tērauda detaļas tiek uzkarsētas oglekli bagātā atmosfērā. Ogleklis difundējas virsmā, veidojot cietu "kārtu", kamēr kodols paliek mīksts un elastīgs. Tas cieta kārta/elastīgs kodols kombinācija novērš detaļas pārtrūkšanu pie pēkšņas iedarbības, vienlaikus nodrošinot, ka virsma iztur berzi no savienotajām sastāvdaļām.

Indukcijas cietināšana

Kad nepieciešams sakarstēt tikai noteiktu daļas apgabalu, piemēram, sēdekļa zobrata zobus vai āķa galu, tiek izmantota indukcijas karšķenēšana. Elektromagnētiskā spīle silda tikai mērķa zonu, kas pēc tam tiek nekavējoties dzēsta. Šī lokalizētā apstrāde minimizē izkropļojumus pārējā daļas daļā.

Pilskaršķenēšana (neitrālā karšķenēšana)

Lielām konstrukcijām, clips un drošības jostu sprādzēm, kas prasa vienmērīgu izturību visā šķērsēcijā, tiek izmantota pilskaršķenēšana. Šis process ietver visu daļu sildīšanu līdz austenizācijas temperaturai un tās dzēšanu, nodrošinot vienmērīgu cietību no virsmas līdz sercen. Parasti tiek izmantota ar vidēja vai augsta oglekļa tēraudi.

Korozijas aizsardzība un stabilitāte: FNC un nitrēšana

Apakšējām daļām vai bremžu komponentiem, kas pakļauti ceļa sāli un mitrumam, tikai cietība nav pietiekama. Feritiska nitrokarbonizācija (FNC) un Nitridēšana nodrošina divkāršu labumu: virsmas cietību un paaugstinātu korozijas izturību.

Atšķirībā no cementācijas, kas notiek augstās temperatūrās (bieži >850°C) un var izraisīt detaļu deformāciju, FNC tiek veikta zemākās temperatūrās (apmēram 575°C). Šī „subkritiskā” temperatūra novērš fāžu pārveidošanos tērauda kodolā, rezultējot gandrīz nulles izmēru izkropļojumos. Tādēļ FNC ir ideāla precīziem presētiem izstrādājumiem, piemēram, bremžu kaliperu stiprinājumiem, transmisijas sajūgšķīvjiem un plānām vāciņplāksnēm, kuras jāsaglabā pilnīgi plakanas.

Atkausēšana un sasprieguma novēršana: Palīgprocesi

Ne visi termoapstrādes procesi ir paredzēti metāla cietināšanai. Normalizācija un Sprieguma novēršana ir „mīkstināšanas” procesi, kas ir būtiski pašam ražošanas procesam.

Veicot dziļo velkšanu (piemēram, veidojot eļļas pannu vai motora vāku), aukstā deformācija rada iekšējo spriegumu, kas var izraisīt metāla plaisāšanu vai pārrāvumu. Starpnieka termiskā apstrāde silda metālu, lai atjaunotu tā graudu struktūru, atgūstot plastiskumu un ļaujot veikt turpmākas formēšanas darbības. Līdzīgi kā arī sprieguma novēršana bieži tiek piemērota pēc intensīvas štampēšanas vai metināšanas, lai novērstu detaļas izkropļojumu laika gaitā dēļ palikušā sprieguma.

Secinājums

Pareizas termoapstrādes izvēle spiestajām automašīnas detaļām ir funkcionalitātes, ģeometrijas un materiālu zinātnes līdzsvars. Karstspiešana joprojām ir neapstrīdams čempions drošības karkasam, nodrošinot vieglu izturību, kas raksturo mūsdienu transportlīdzekļu arhitektūru. Savukārt pēc-spiešanas apstrādes metodes, piemēram, karbonizācija un FNC, ir neatņemamas sarežģītām kustīgām mehānismiem, ar kuriem vadītāji ikdienā mijiedarbojas. Sakņujot komponenta veiktspējas prasības — vai nu to būtu sadzīšanās izturība, nolietojuma ilgmūžība vai korozijas aizsardzība — ar atbilstošu termisko ciklu, inženieri nodrošina gan drošību, gan ilgmūžību automobiļu konstrukcijā.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp karstspiešanu un aukstspiešanu termoapstrādē?

Karstspiešana silda metālu pirms un laikā formēšanas process, pārveidojot tērauda mikrostruktūru, lai vienā solī izveidotu ārkārtīgi augstas stiprības detaļas. Aukstās štancēšanas procesā metāls tiek formēts istabas temperatūrā, bet siltumapstrāde (piemēram, karburācija vai atkausēšana) tiek piemērota atsevišķi kā sekundāra operācija pēc tam, lai pielāgotu cietību vai novērstu iekšējos spriegumus.

2. Kāpēc boru saturošais tērauds tiek izmantots karstās štancēšanas detaļām?

Boru saturošais tērauds, konkrēti šķirkļi, piemēram, 22MnB5, tiek izmantots, jo bora pievienošana ievērojami uzlabo cietināmību. Tas ļauj tēraudam pilnībā pārveidoties par cietu martensīta struktūru ātrās dzesēšanas fāzē ūdeni saturējošajā matricā, sasniedzot līdz 1500 MPa stiprību vilkumā.

3. Vai var veikt siltumapstrādi štancētai detaļai pēc metināšanas?

Jā, bet tas prasa piesardzību. Metināšana ievada siltumu, kas var mainīt iepriekš siltumapstrādātu zonu īpašības. Pēc metināšanas bieži veic sprieguma novēršanu, lai atslābinātu termiskos spriegumus. Tomēr, ja detaļai nepieciešama augsta cietība, to bieži metina vispirms un pēc tam apstrādā ar siltumu kā gala montāžu, ja vien dizains to atļauj.

4. Kāda siltumapstrāde ir vislabākā korozijas izturībai automašīnu daļās?

Ferītiska nitrokarbonitrēšana (FNC) tiek plaši uzskatīta par labāko siltumapstrādi, lai apvienotu cietību ar korozijas izturību. Tā rada cietu, nodilumizturīgu virsmas slāni ("savienojuma zona"), kas aizsargā arī pret oksidēšanos, tādēļ to bieži izmanto bremžu komponentos un apakšas stiprinājumu spraugās.