TL;DR

Optimālas smērvielas izvēle automobilu stempēšanai ir svarīgs inženierijas lēmums, kuru nosaka trīs galvenie faktori: materiāls (īpaši alumīnija korpusa daļas salīdzinājumā ar augstas izturības tēraudu), aplikācijas metode (kontakta rullīši salīdzinājumā ar bezkontakta aerosolu) un pēcapstrādes savietojamība. Mūsdienu automobiļu ražošanā aizvien biežāk tiek izmantotas hloru nesaturošas šķīstošās eļļas vai karstlīmes tehnoloģijas, lai apmierinātu alumīnija sakausējumu triboloģiskās prasības, vienlaikus nodrošinot labu metināmību un atbilstību vides standartiem. Lai novērstu kļūdas, piemēram, aizķeršanos vai hidraulisko iestrēgšanu, inženieriem jāpielāgo šķidruma viskozitāte (<20 cSt vieglai formēšanai) atkarībā no preses ātruma un materiāla virsmas reljefa. Galu galā pareizā izvēle balansē berzes samazināšanu ar vieglu tīrāmību un izmešanu.

Svarīgi atlases faktori: materiālu un procesa mainīgie

Smērvielu izvēles pamatā ir materiāla mijiedarbība starp заготовку un spiedni. Dažādi metāli dažādi reaģē uz berzi un siltumu, tādēļ nepieciešamas atšķirīgas ķīmiskas formulējumi. Automobiļu pielietojumos skaidrākā atšķirība pastāv starp alumīnija sakausējumiem un augstas izturības tērašiem.

Alumīnija korpusa (BIW) daļas parasti izmanto 5xxx un 6xxx sērijas sakausējumus, kuri ir tendencē līmēties — defekts, kad alumīnijs pielīp pie veidņu virsmas. Lai cīnītos ar šo parādību, smērvielām jābūt spēcīgām robežlubrikācijas īpašībām. Kaut arī vēsturiski standarta bija tīrie eļļas veidi, rūpniecība ir pārgājusi uz hloru nesaturošām šķīstošām eļļām un emulsijām. Šīs šķidruma formas nodrošina nepieciešamo barjeras aizsardzību, neveidojot biezu nogulšņu slāni, kas sarežģī turpmāko metināšanu. Savukārt Augstas izturības tēraši (AHSS) rada milzīgu siltumu un spiedienu, bieži prasot Ekstrēmas Spiediena (EP) piedevas (piemēram, sēru vai fosforu), lai novērstu instrumenta bojājumu.

Viskozitāte ir vēl viena tehniskā specifikācija, ko nevar ignorēt. Bieža kļūda augsto apgriezienienu spiešanā ir izvēlēt pārāk biezu smērvielu. Piemēram, standarta rūpnīcas eļļas bieži vien ir aptuveni 40 cSt pie 40°C . Lai gan tās ir efektīvas korozijas aizsardzībai uzglabāšanas laikā, šāda biezuma dēļ spiešanas procesā var rasties „hidrauliskais efekts“, kad šķidrums nespēj ātri pietiekami iztekēt no veidņu dobuma, tādējādi novēršot загotovi no pieguļas instrumenta ģeometrijai. Precīzai formas došanai tiek izmantotas vieglākas viskozitātes šķidrās vielas (bieži vien <20 cSt ), lai nodrošinātu piemērotu metāla plūsmu un novērstu загotovi līpšanu viena pie otras, kas var rasties virsmas sprieguma dēļ.

Ražošanas ātrums un apjoms arī nosaka smērvielu veiktspēju. Augsta ātruma presēs rodas ievērojams berzes siltums, tāpēc nepieciešama šķidrums ar izcilām dzesēšanas īpašībām — parasti ūdenī šķīstoši dzesēšanas šķidrumi. Ražotājiem, kuri pārvalda sarežģītas piegādes ķēdes, bieži vien tikpat svarīgi ir sadarboties ar kompetentiem izgatavošanas speciālistiem kā pati smērvielu formula. Uzņēmumi, piemēram, Shaoyi Metal Technology izmanto IATF 16949 sertificētus precīzus procesus, lai kontrolētu šos mainīgos lielumus, nodrošinot, ka neatkarīgi no tā, vai ražo ātrprototipus vai miljoniem OEM sastāvdaļu, smērvielas un procesa parametri paliek nemainīgi.

Smērvielu tipi: Ķīmija un veiktspējas salīdzinājums

Ir būtiski saprast pieejamās ķīmiskās kategorijas, lai pieņemtu informētu lēmumu. Automobiļu stempētāji parasti izvēlas starp četrām galvenajām kategorijām, kurām katrai ir atšķirīgi kompromisi attiecībā uz eļļošanās spējām, dzesēšanu un mazgājamību.

• Tiešie eļļas veidi: Šie ir tīri eļļas bez ūdens saturs. Tās nodrošina pārāku smērīgumu un korozijas aizsardzību, tādējādi tās padarot ideālas smagās mašīnbūves detaļu dziļspiedienā. Tomēr tām ir vājas dzesēšanas īpašības, un tās atstāj biezu eļļas pārpalikas, kuras ir grūti notīrīt, bieži prasa degazifikāciju ar šķīdinātājiem.
• Ūdens šķīstošās eļļas (emulsijas): Šīs eļļas ir mūsdienu spiešanas telpu darba zirgi. Tās sastāv no eļļas, kas izkliedēta ūdenī, un nodrošina līdzsvaru starp smērīgumu (no eļļas) un dzesēšanu (no ūdens). Tās ir vieglāk nomazgājamas nekā tīrās eļļas un saderīgas ar vairums metināšanas procesiem. Jaunās hloru brīvās formulējumos kļūst ar katru dienu populārākas, lai atbilstu vides noteikumiem.
• Sintētiskie: Šie šķidrumi nesatur minerāleļļu un balstās uz ķīmiskiem polimēriem, lai nodrošinātu eļļošanu. Tie darbojas ļoti tīri, nodrošina izcili atdzesēšanu un ir caurspīdīgi, ļaujot operatoriem redzēt detaļu veidošanas laikā. Tomēr tie var būt dārgāki un, ja tos nepietiekami uztur, var atstāt cietas, lakas veida pārslas.
• Sauss kārtas un karstlīmes eļļošanas līdzekļi: Nepieciešami sarežģītai alumīnija formēšanai, jo īpaši dziļām ievilcēm. Karstlīmes eļļošanas līdzekļus uzklāj rūpnīcā, tie ir sausi istabas temperatūrā (līdzīgi svecei) un aktivizējas tikai tad, kad spiediena berzes siltums tos atkausē. Tas nodrošina izcili robežeļļošanu, neizmantojot šķidrās eļļas, kas rada netīrumus, tomēr to noņemšanai nepieciešamas specifiskas priekštīrīšanas iekārtas (bieži augstākās temperatūrās).

Pielietošanas stratēģija: Kontaktējošas vs. Nekontaktējošas sistēmas

Pat ideāla ķīmiskā formula neizdosies, ja to piemēro nepareizi. Galvenais pielietošanas princips ir „pareizs daudzums, pareizajā vietā, pareizajā laikā“. Nevienmērīga pārklājuma dēļ var rasties lokalizēts rīku nolietojums un daļu plaisāšana, savukārt pārmērīga uznešana rada bīstamas situācijas un atkritumus.

Rullu pārklājumi (Kontakts): Ideāli piemēroti plakaniem заготовкам un ruļļu materiālam, rullu sistēmas fiziski pieskaras metālam, lai uzklātu vienmērīgu, līdzīgu plēvi. Tās ir ļoti efektīvas un minimizē zari, uzturot tīrāku darbnīcas grīdu. Rullu pārklājumi parasti prasa 12 līdz 15 collu līnijas vietu un ir lieliski nodrošināt pilnu virsmas pārklājumu. Tomēr tās var būt ierobežotas, ja mēģina smērēt konkrētas problēmas vietas sarežģīti formas detaļā.

Zīmogu sistēmas (Bezkontakta): Sarežģītām ģeometrijām vai kad konkrētām veidņu zonām nepieciešams papildus smērēšana, zīmogu sistēmas ir pārākas. Mūsdienīgas bezgaisa vai elektrostatiskas zīmogu sistēmas var mērķēt precīzas zonas bez pieskaršanās metālam, samazinot virsmas zīmogošanas risku. Tas ir būtisks automašīnu klases A virsmām, kur vizuāla perfektība ir obligāta. Zīmogu sistēmu problēma ir pārāk daudz zīmoga pārklājuma; bez pareiziem nodalījumiem un zari savākšanas sistēmām tās var ievērojami pasliktināt gaisa kvalitāti un izšķērdēt dārgu šķidrumu.

Pēcapstrādes savietojamība: Tīrīšana un savienošana

Ieformēšanas smērviela nav pabeigusi savu darbu, kad detaļa atstāj presi. Tai jābūt savietojamai ar turpmākajām operācijām, piemēram, metināšanu, strukturālo līmēšanu un krāsošanu. Automobiļu nozarē tas bieži ir izšķirošais faktors.

Metināšana un līmēšana: Alumīnija daļu savienošanai aizvien biežāk tiek izmantoti strukturālie līmes. Lubrikantu atlikumiem jābūt savietojamiem ar šiem līmiem vai tiem jābūt viegli noņemamiem. Nesenie rūpniecības pārmaiņas ir ievērojušas blanku mazgāšanas eļļu attīstību, kas speciāli izstrādāta, lai uzlabotu līmēšanu alumīnijam, aizstājot vecās, tērauda orientētās eļļas, kas traucēja savienojumu integritātei.

Tīrīšana un EHS: Smērvielas noņemamību mēra pēc tās viegluma, kā to var noņemt standarta sārmu vannā. Tiešrindas eļļas ar smagiem hlorētiem parafīniem ir ļoti grūti notīrāmas un rada vides problēmas utilizācijas procesā. Līdz ar to daudzi OEM ražotāji prasa bez hlorīda šķidrumi, lai izvairītos no augstajām atkritumu apsaimniekošanas izmaksām. Lai pārbaudītu saderību, materiāla apstrādātājiem jāveic „pienesības tests“: 24 stundas iemērcēt parauga veidni eļļā, lai pārbaudītu, vai nav notikusi krāsas maiņa vai ēdināšana, kas vēlāk varētu liecināt par iespējamām problēmām ar krāsas saistīšanos.

Testēšana un validācija: nodrošina veiktspēju

Pirms izvēlas eļļu pilnai ražošanas sērijai, ir nepieciešama rūpīga testēšana, lai verificētu triboloģisko veiktspēju. Tikai datu lapās norādītie dati vien nav pietiekami kritiskiem automašīnu komponentiem.

• Kausa velkšanas tests: Standarta metode, kurā punches izvelk kausu no plakana заготовки līdz brīdim, kad notiek plaisašana. Tas mēra eļļas spēju veicināt metāla plūsmu stiepē.
• Vitne-kompresijas tests: Novērtē eļļas plēves izturību rotācijas un spiediena apstākļos, imitējot berzi dziļās velkšanas operācijās.
• 4 lodīšu nolietojuma tests: Galvenokārt tiek izmantots, lai izmērītu šķidruma ekstremālā spiediena (EP) īpašības, norādot, cik labi tas aizsargā instrumentus augsta slodzes apstākļos.

Pāreja no laboratorijas uz ražošanas telpu ietver mēģinājuma palaišanu. Inženieriem vajadzētu uzraudzīt „hidraulisko līmēšanos“ (gadījumos, kad detaļas pielīp pie matricas pārmērīga šķidruma dēļ) un „galling“ (alumīnija uzkrāšanos uz rīka). Veiksmīga validācija nozīmē, ka smērviela ir veiksmīgi izturējusi visus trīs izmēģinājumus: tā veido daļu iekš tolerancēm, to var nomazgāt esošajā tīrīšanas līnijā, kā arī tā ļauj bezdefektu metināšanu un krāsošanu.

Kopsavilkums: Finālā lēmuma pieņemšana

Pareizas automašīnu štampēšanas eļļas izvēle ir līdzsvara meklēšana starp triboloģiju un procesu inženieriju. Tas prasa visaptverošu pieeju, ņemot vērā materiālu īpašības (Al pret Tēraudu), aplikācijas sistēmas precizitāti un rūdītos apstākļus, kas pastāv montāžas posmā. Prioritāti dodot hloram brīvām ķīmiskajām vielām un pielāgojot vizkozitāti preses dinamikai, ražotāji var optimizēt gan izstrādājumu kvalitāti, gan darbības efektivitāti.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Vai eļļa ir nepieciešama visiem metāla štampēšanas veidiem?

Jā, gandrīz visām metāla štampēšanas operācijām ir nepieciešama kāda veida eļļošana, lai samazinātu berzi, novadītu siltumu un aizsargātu instrumentus. Pat "sausa" štampēšana bieži izmanto rūpnīcā uzklātu eļļu vai speciālu plēves veida sauso eļļu. Darbs bez jebkādas eļļošanas parasti izraisa strauju instrumentu nolietojumu, daļu skrāpējumus un katastrofālu sabrukumu, īpaši ar materiāliem, piemēram, alumīniju vai augstas izturības tēraudu.

2. Kāda veida eļļa ir vislabākā automašīnu alumīnija daļām?

Alumīnija korpusa daļām (BIW) nozare pārvietojas uz hloru nesaturošām šķīstošām eļļām vai karstlīmes eļļām. Tās nodrošina nepieciešamo robežu eļļošanu, lai novērstu aizķeršanos, vienlaikus tās ir vieglāk notīrāmas un videi draudzīgākas salīdzinājumā ar tradicionālajām smagajām taisnajām eļļām. Karstlīmes iespējas ir īpaši efektīvas dziļās vilkšanas vākamdaļām.

3. Kā eļļas viskozitāte ietekmē spiešanas kvalitāti?

Viskozitāte regulē plēves biezumu. Ja viskozitāte ir pārāk augsta (>40 cSt), tā var izraisīt "hidrauliskā efekta" parādīšanos, kas traucē metālam pilnībā veidoties formas dobumā un izraisa izmēru neatbilstības. Savukārt, ja viskozitāte ir pārāk zema, plēve var sabrukt spiediena ietekmē, izraisot metāla saskari ar metālu un rievu veidošanos. Parasti precīzai, augstas ātruma spiešanai tiek izvēlētas zemas viskozitātes eļļas (<20 cSt).

4. Kāda ir atšķirība starp taisno eļļu un ūdenī šķīstošajiem spiešanas šķidrumiem?

Tiešie eļļas ir 100% eļļas bāzes un nodrošina maksimālu smērēšanu smagiem apstrādes procesiem, taču tos ir grūti notīrīt un tie nodrošina vāju dzesēšanu. Ūdenī šķīstošās šķidrās vielas (emulsijas) satur ūdeni, nodrošinot lielisku dzesēšanu un vieglāku mazgājamību, tādējādi tās ir ideālas augstas ātrdarbības operācijām, kur siltuma rašanās ir būtisks aspekts. Parasti ūdenī šķīstošās šķidrās vielas ir labāk saderīgas ar turpmākiem metināšanas un krāsošanas procesiem.