Nerūsējošā tērauda automašīnas daļu štampēšana: inženierzinātņu rokasgrāmata par markām un procesiem

TL;DR

Nerūsējošā tērauda auto daļu štampēšana ir precīzas ražošanas procesa daļa, kas nodrošina lielā apjomā ražotas, korozijai izturīgas sastāvdaļas, kas ir būtiskas mūsdienu automobiļu inženierijā. No ferītiskā 409 šķiras izmanto izplūdes sistēmās līdz austenītiskā 304 šķira ko izvēlas dekoratīvajiem piederumiem un drošības elementiem, nerūsējošais tērauds piedāvā labāku stipruma attiecību pret svaru un termisko izturību salīdzinājumā ar maigo tēraudu. Šis process galvenokārt izmanto paaugstošā spiešana lai pārvaldītu sarežģītas ģeometrijas un šaurus pielaidumus, ko prasa OEM ražotāji. Iepirkumu vadītājiem un inženieriem panākumi nozīmē atbilstošas sakausējuma šķiras izvēli, lai saskaņotu izmaksas ar vides veiktspēju, kā arī pārvaldītu tehniskās problēmas, piemēram, deformācijas cietēšanu un atgriešanos.

Materiālu zinātne: Pareizās šķiras izvēle automašīnas daļām

Automobiļu ražošanā neraksturo tikai korozijas izturība; tā ir stratēģiska lēmuma pieņemšana, balansējot formējamību, termisko izturību un izmaksas. Divas galvenās stieples markas, ko izmanto spiestos automašīnas komponentos, ir Austingens (300 sērija) un Ferrits (400 sērija), katra no tām pildot atšķirīgu lomu transportlīdzekļa montāžā.

Austenītiskais nerūsējošais tērauds (300 sērija) ir nozares standarts komponentiem, kam nepieciešama dziļa izspiešanas spēja un augsta korozijas izturība. 304 klase ir visplašāk izmantotā sakausējuma šajā kategorijā, kas tiek vērtēta tās izcilās formējamības un nemagnētiskās īpašības dēļ. To bieži izmanto strukturālos komponentos, gaisa spilvenu konteineros un dekoratīvajā apdare, kur estētiskais izskats atbilst funkcionālajai izturībai. Lietojumiem, kuri prasa augstāku stiepes izturību, piemēram, šasiju pastiprinātājos vai sarežģītos stiprinājumos, Grade 301 bieži tiek izvēlēta tās augstās deformācijas cietināšanas ātruma dēļ, kas ļauj tai absorbēt ievērojamu enerģiju sadursmes gadījumā.

Ferītiskais nerūsējošais tērauds (400 sērija) , jo īpaši 409. un 430. klase , dominē transportlīdzekļa "karstajā" daļā. 409. klase tika speciāli izstrādāta automašīnu izplūdes sistēmām; lai gan tā var attīstīt virsmas rūsu, tā saglabā strukturālo integritāti ekstremālos termiskās slodzes apstākļos un ir ievērojami lētāka nekā nikeli bagātie 300. sērijas sakausējumi. 430 klase nodrošina labāku korozijizturību un bieži tiek izmantota spīdīgām dekoratīvajām daļām un interjera paneļiem, kur magnētiskās īpašības nav traucēkļi. Inženieriem jāņem vērā, ka ferīta klases parasti ir zemāka plastiskuma pakāpe salīdzinājumā ar austēnisko klasi, kas ierobežo to izmantošanu dziļi velmētās detaļās.

Kritiskas lietojumprogrammas: no izplūdes sistēmām līdz drošības sistēmām

Apstrādāti nerūsējošā tērauda komponenti ir visur modernos transportlīdzekļos, bieži paslēpti svarīgās apakšsistēmās. Materiāla spēja izturēt agresīvas ekspluatācijas vides, nezaudējot savas īpašības, padara to par neatņemamu daļu gan iekšdedzes dzinēju, gan elektrisko transportlīdzekļu (EV) konstrukcijās.

Izplūdes un emisiju sistēmas ir lielākais izmantotais apjoms, kurā tiek izmantots presēts nerūsējošais tērauds. Sastāvdaļas „karstajā galā”, piemēram, izplūdes kolektori un katalītiskās neitralizatora korpusi , balstās uz markām kā 409 un 321, lai izturētu temperatūras, kas pārsniedz 1500 °F (815 °C), vienlaikus izturīgi pret pastāvīgu vibrāciju. Presēti siltuma ekrāni ir vēl viens būtisks pielietojums, kas aizsargā no karstuma jutīgus elektronikas komponentus un salonu interjeru pret dzinēja siltumu. Šiem komponentiem bieži raksturīgas sarežģītas ģeometrijas, lai maksimāli palielinātu stingrību, vienlaikus minimizējot masu.

Drošības un strukturālie komponenti prasa paredzamas deformācijas īpašības no nerūsējošā tērauda. Drošības jostu sprādzes, atbrīvošanas mehānismi un bremžu balsta plāksnes parasti tiek izspiestas no augstas izturības šķirnēm, lai nodrošinātu bezavārijas darbību visā transportlīdzekļa dzīves laikā. EV sektorā nerūsējošā tērauda izspiešana iegūst popularitāti akumulatoru korpusu pastiprināšanai un barošanas saderēm, kur aizsardzība pret caurduršanu un koroziju ir nenovēršama. Austēnisko šķirņu augstā enerģijas absorbcija ievērojami veicina sadursmes drošumu, ļaujot inženieriem izstrādāt plānākas, vieglākas drošības konstrukcijas, kas atbilst stingriem sadursmes testu standartiem.

Izspiešanas process: inženierijas izaicinājumi un risinājumi

Nerūsējošā tērauda izspiešana rada tehniskas grūtības, kas atšķiras no maigā tērauda, galvenokārt tāpēc, ka materiālam ir lielāka šķēluma izturība un tendence cietēt deformēšanās laikā. Deformācijas cietība notiek tad, kad materiāls kļūst cietāks un trauslāks, deformējoties. Lai gan tas var būt ieguvums strukturālajai izturībai, ja to nepareizi pārvalda, tas rada nopietnas problēmas instrumentiem. Ražotājiem ir jāizmanto augsta tonnāžas spiedpreses un speciāli smērvielas, lai novērstu materiāla pielipšanas —puses materiāla pielipšanu matricas virsmai.

Atsperošana ir vēl viens svarīgs parādība, kurā nobīdītais gabals pēc matricas atvēršanas mēģina atgriezties sākotnējā formā. Tā kā nerūsējošajam tēraudam ir augstāka plūstamības robeža, tas rāda lielāku atspirgstību nekā oglekļa tēraudam. Piedzīvojuši rīku un matricu inženieri to kompensē, projektējot matricu ar pārmērīgu nolieci. Paaugstošā spiešana ir iecienītākā metode lielapjomu ražošanai, veicot vairākas operācijas (griešana, liekšana, kalšana) vienā gājienā. Sadarbības partneriem ir būtiski pārbaudīt to spiedpresa jaudu; biezas automašīnu no nerūsējošā tērauda detaļas bieži prasa spiedpreses reitingu no 400 līdz 800 tonnām, lai precīzi veidotu.

Lai efektīvi pārvaldītu šīs sarežģītības, ir būtiski sadarboties ar kompetentu ražotāju. Priekš OEM, kas vēlas aizmest tiltu starp sākotnējo dizainu un lielserijas ražošanu, Shaoyi Metal Technology piedāvā plašas štampēšanas risinājumu kas izmanto preses līdz 600 tonnām un IATF 16949 sertificētu precizitāti. Viņu spēja mērogt no ātrās prototipēšanas 50 vienībām līdz miljoniem lielserijas ražotu vadības rokturiem vai apakškonstrukcijām nodrošina, ka inženieru izaicinājumi, piemēram, atsperēšanās un toleranču kontrole, tiek risināti jaušākā attīstības cikla posmā, novēršot dārgas kavēšanās pilnmērogā ražošanas laikā.

Komerciālie & Veiktspējas Priekšrocības

Neskatoties uz augstākām izejvielu izmaksām salīdzībā ar cinkotu vai aukstumvelmētu tēraudu, nerūsējošais tērauds piedāvā ievērojamu "dzīves cikla izmaksu" priekšrocību automašīnu OEM. Galvenais dzinējs ir "Ielikt-un-aizmirst" izturība . No nerūsējošā tērauda izgatavoti komponenti nepieprasa sekundāru pārklājumu vai krāsošanu, lai izturētu rūsu, tādējādi eliminējot visus ražošanas piegādes ķēdes posmus un samazinot pārklājuma bojājumu risku ekspluatācijas laikā.

Smaguma samazināšana ir vēl viena ievērojama komerciāla priekšrocība. Tā kā nerūsējošais tērauds (īpaši aukstumformēts 301 vai 304) ir ievērojami augstāku stiepes izturību salīdzinājumā ar mīksto tēraudu, inženieri var norādīt plānākus biezumus, lai sasniegtu to pašu strukturālo veiktspēju. Šis svara samazinājums ir būtisks degvielas ekonomijas uzlabošanai iekšdedzes dzinēju transportlīdzekļos un elektrisko transportlīdzekļu darbības rādītāju pagarināšanai. Turklāt materiāls ir 100% atjaunojams , kas atbilst automašīnu rūpniecības pieaugošajai uzmanībai ilgtspējīgumam un cirkulārajai ekonomikai.

Bieži uzdotie jautājumi

vai 304 nerūsējošo tēraudu var efektīvi izspiest?

Jā, 304. klase ir viena no visplastiskākajām nerūsējošā tērauda sakausēm, jo tai piemīt augsta plastiskums un izstiepšanās īpašības. Tomēr tās apstrādei nepieciešamas lielākas spiedes iekārtas un izturīgāka veidņu aprīkojums (bieži karbīda matricas) salīdzinājumā ar maigo tēraudu, jo tā strauji cietē uz siltu. Tā ir lieliska dziļai velkšanai paredzētiem izstrādājumiem, piemēram, degvielas sistēmas komponentiem un dekoratīvajiem pārsegiem.

2. Kā ražotāji novērš materiāla pielipšanu (galling) laikā, kad notiek stampēšana?

Materiāla pielipšanu (galling), kad materiāls pāriet uz matricu, novērš, izmantojot augstas veiktspējas smērvielas, kas speciāli izstrādātas nerūsējošajam tēraudam, piemēram, hlorētas eļļas vai sausos plēves barjeras. Turklāt rīku pārklāj ar titāna nitrīdu (TiN) vai izmanto karbīda matricu iekļaujumus, kas ievērojami samazina berzi un pagarina rīku kalpošanas laiku.

3. Vai nerūsējošā tērauda stampēšana ir dārgāka nekā oglekļa tērauda?

Nerūsējošā tērauda sākotnējās materiāla izmaksas ir augstākas, un rīku apkopes izmaksas var būt lielākas, jo ātrāk nodilst matricas. Tomēr pēcapstrādes pārklājuma (piemēram, cinka vai e-pārklājuma) novēršana un materiāla ilgmūžība bieži vien rezultātā visā transportlīdzekļa dzīves ciklā dod zemākas kopējās detaļu izmaksas.