RINGKASAN

Pemprosesan penempaan perisai haba automotif adalah proses pembuatan presisi yang direka untuk menguruskan beban terma kenderaan menggunakan logam berketebalan nipis, biasanya 0.3mm hingga 0.5mm aloi aluminium (1050, 3003) atau keluli tahan karat (Gred 321). Alur kerja pengeluaran kerap menggunakan stamping die progresif atau operasi tekanan pemindahan, mengintegrasikan tahap embos sebelum pembentukan.

Proses embos—yang mencipta corak seperti hemisfera atau stuko—meningkatkan kekukuhan struktur folio nipis secara ketara dan meningkatkan pantulan haba. Kejayaan kejuruteraan bergantung kepada keseimbangan kemampuan bentuk bahan dengan pengurusan kecacatan, khususnya mengawal kerutan dalam pembentukan perlanggaran dan mengekalkan had ketepatan yang ketat (serendah ±0.075mm) untuk memastikan pemasangan yang lancar.

Pemilihan Bahan: Aloi, Temper, dan Ketebalan

Pemilihan bahan asas yang betul merupakan langkah asas dalam kejuruteraan perisai haba, ditentukan terutamanya oleh lokasi komponen dan keamatan haba yang perlu ditahannya. Pengilang mesti menyeimbangkan matlamat pengurangan berat dengan ketahanan terhadap haba, yang menghasilkan dikotomi antara aplikasi aluminium dan keluli tahan karat.

Aloi Aluminium (Siri 1000 & 3000)

Untuk perisai bahagian bawah kenderaan dan enjin secara am, aluminium merupakan pilihan utama disebabkan oleh pantulan haba yang tinggi dan jisim yang rendah. Piawaian industri biasanya berpusat pada 1050 dan 3003 aloi bahan-bahan ini kerap dibekalkan dalam keadaan O-temper (dilunakkan/lembut) untuk memaksimumkan kembolehbentukan semasa peringkat peninjuan awal.

• Julat Ketebalan: Perisai piawai menggunakan kepingan antara 0.3mm dan 0.5mm aplikasi lapisan berganda mungkin menggunakan kerajang setipis 0.2mm untuk mencipta ruang udara yang seterusnya menginsulasi haba radiasi.
• Pengerasan Kerja: Nuansa penting dalam pemprosesan aluminium 1050-O adalah transformasi fizikal semasa embossing. Tindakan mekanikal menggolek corak ke dalam gegelung menyebabkan bahan menjadi keras secara kerja, berkesan menukar temper dari O kepada keadaan yang lebih keras, kerap diklasifikasikan sebagai H114 . Kekakuan tambahan ini adalah penting untuk pengendalian tetapi mengubah parameter bagi operasi pembentukan berikutnya.

Keluli Tahan Karat (Gred 321)

Di zon thermal bertegangan tinggi seperti pengecas turbo dan salur ekzos, takat lebur aluminium (kira-kira 660°C) tidak mencukupi. Di sini, jurutera menggunakan keluli Tahan Karat 321 . Keluli tahan karat austenitik yang distabilkan dengan titanium ini menawarkan rintangan yang sangat baik terhadap kakisan antara butir dan rayapan suhu tinggi.

Kajian kes, seperti yang melibatkan perisai turbocharger, menunjukkan keperluan keluli tahan karat untuk komponen yang memerlukan ketahanan di bawah kitaran haba yang melampau. Komponen ini kerap kali memerlukan tolok yang lebih tebal berbanding rakan sejenis aluminium dan memerlukan peralatan yang kukuh untuk mengendalikan kekuatan tegangan tarik bahan yang lebih tinggi.

Proses Pengeluaran: Strategi Die Progresif

Aliran kerja pengeluaran untuk perisai haba berbeza daripada penempaan logam lembaran piawai disebabkan oleh kerapuhan bahan mentah dan keperluan pengetakan. Proses ini biasanya mengikuti urutan yang ketat: Umpan Gegelung → Pengetakan → Pemotongan → Pembentukan → Pemangkasan/Penebukan .

Urutan Pengetakan Kemudian Pembentukan

Tidak seperti panel piawai di mana kemasan permukaan dikekalkan, perisai haba sengaja diberi tekstur. Langkah pengetakan biasanya berlaku sebaik sahaja gegelung digulung keluar. Ini bukan sekadar estetik; pengetakan memberikan dua manfaat kejuruteraan yang penting:

1. Kekukuhan Struktur: Ia secara artifisial meningkatkan kekakuan folio 0.3mm, membolehkannya mengekalkan bentuk tanpa runtuh.
2. Prestasi terma: Ia meningkatkan luas permukaan untuk pelangsingan haba dan mencipta sudut pantulan berbilang muka.

Pembentukan Perlanggaran berbanding Pembentukan Tarik

Jurutera mesti membuat keputusan antara pembentukan perlanggaran dan pembentukan tarik berdasarkan bajet dan geometri.

• Pembentukan Perlanggaran: Kaedah ini hanya menggunakan penumbuk dan acuan tanpa pemegang lekapan. Ia berkos rendah untuk perkakasan tetapi mudah mengalami aliran bahan yang tidak terkawal. Dalam pengeluaran perisai haba, ini kerap menghasilkan kedutan. Namun begitu, memandangkan perisai haba adalah komponen berfungsi (tidak kelihatan), piawaian industri biasanya menganggap kedutan kecil diterima selagi tidak mengganggu antara muka pemasangan.
• Pembentukan Tarik: Untuk geometri kompleks di mana kedutan menyebabkan kegagalan berfungsi, pembentukan tarik digunakan. Kaedah ini menggunakan pemegang lekapan untuk mengawal aliran bahan ke dalam rongga acuan, memastikan permukaan yang licin tetapi meningkatkan kos perkakasan.

Pengeluaran berskala tinggi bergantung kepada stamping die progresif atau sistem pemindahan automatik. Sebagai contoh, pengeluaran 100,000+ unit setahun bagi perisai turbo keluli tahan karat memerlukan kapasiti akuan yang besar. Walaupun bahagian aluminium yang lebih ringan boleh dihasilkan pada talian yang lebih kecil, komponen keluli yang kukuh kerap kali memerlukan akuan 200-ton hingga 600-ton untuk memastikan ketepatan definisi dan ketepatan ukuran yang konsisten.

Pengilang yang memerlukan penyelesaian yang boleh diskalakan kerap kali mencari rakan kongsi dengan kemampuan akuan yang luas. Sebagai contoh, Shaoyi Metal Technology menawarkan penempaan presisi dengan kapasiti akuan sehingga 600 tan, menjembatani jurang daripada prototyping pantas kepada pengeluaran besar di bawah piawaian IATF 16949. Kemampuan sedemikian adalah penting apabila berpindah daripada prototip peralatan lembut kepada pengeluaran besar peralatan keras untuk perakitan automotif yang kompleks.

Cabaran Kejuruteraan: Kecacatan dan Tolok

Penempaan bahan nipis berlekuk timbul memperkenalkan kecacatan khusus yang perlu diatasi oleh jurutera proses.

Mengurus Kedutan dan Lompatan Balik

Kerutan adalah kecacatan paling biasa dalam perisai haba yang dibentuk melalui proses perlanggaran disebabkan oleh kekakuan rendah kepingan dan tekanan mampatan pada tepi keliling. Walaupun kedutan berfungsi sering dibenarkan di kawasan bukan pertemuan, lipatan tidak terkawal (tindih) boleh menyebabkan retakan atau bahaya keselamatan semasa pengendalian.

Springback adalah pemboleh ubah lain, terutamanya dengan aluminium H114 yang mengeras akibat kerja atau keluli tahan karat berkekuatan tinggi. Perisian simulasi kerap digunakan untuk meramal lenturan balik dan membetulkan geometri acuan (melentur lebih) bagi mencapai bentuk akhir.

Toleransi Ketepatan

Walaupun perisai timbul kelihatan kasar, titik pelekapan memerlukan ketepatan tinggi. Sebagai contoh, perisai turbocharger mungkin memerlukan had toleransi seketat ±0.075mm pada diameter kritikal untuk memastikan penyegelan sempurna dan mencegah gegaran atau bunyi berdetup. Mencapai tahap ketepatan ini memerlukan perkakasan tegar dan kerap kali melibatkan operasi sekunder seperti ukiran laser untuk penjejakan (kod bar, tarikh pengeluaran) secara langsung dalam talian pengeluaran.

Retakan tepi

Kepingan pinggir boleh berlaku semasa proses flanging pada helaian timbul. Proses embossing mengurangkan keanjalan bahan, menjadikannya lebih mudah koyak apabila diregangkan. Mengoptimumkan nisbah embossing (ketinggian berbanding diameter bonjolan) adalah faktor rekabentuk utama untuk mencegah kegagalan ini.

Corak Embossing dan Fungsi Terma

Tekstur perisai haba merupakan spesifikasi fungsian. Pemilihan corak memberi kesan kepada kemudahan pembentukan logam dan sifat termanya.

• Corak Hemisfera: Ini digunakan secara meluas kerana kekukuhan seimbang dalam pelbagai arah dan pantulan cahaya yang sangat baik. Ia menghasilkan kesan kedutan yang efisien dalam menyebarkan haba radiasi.
• Corak Heksagon/Stucco: Ini memberikan estetik yang berbeza dan boleh menawarkan ketahanan lebih tinggi dalam persekitaran yang terdedah kepada kerosakan batu, seperti terowong bawah badan kenderaan.

Kajian simulasi mencadangkan bahawa geometri embossment memainkan peranan dalam kemampuan Pembentukan corak yang direka dengan baik membolehkan bahan mengalir lebih sekata semasa proses penarikan, mengurangkan risiko retakan dalam, manakala corak agresif pada aloi rapuh akan menyebabkan kegagalan serta-merta.

Aplikasi dan Kes Penggunaan Industri

Perisai haba kenderaan digunakan di mana sahaja pengurusan haba adalah penting untuk jangka hayat komponen dan keselesaan penumpang.

• Perisai Turbocharger: Kebiasaannya keluli tahan karat 321. Perisai ini mesti dapat menahan kitaran haba yang pantas dan haba radiasi yang intensif daripada rumah turbin.
• Perisai Manifold Ekzos: Kerap kali berlapis-lapis aluminium atau keluli. Ia melindungi pendawaian dan komponen plastik ruang enjin daripada panas yang diserap oleh manifold.
• Terowong Bawah Badan: Lembaran aluminium besar yang dibentuk (1050/3003) yang membentang sepanjang sistem ekzos. Ini menghalang pemindahan haba ke lantai kabin dan sering kali mempunyai fungsi berganda iaitu melicinkan aerodinamik dan mengurangkan bunyi bising.
• Perlindungan Unit Kawalan Elektronik (ECU): Perisai kecil yang ditebuk dengan tepat dirancang untuk menghalang haba daripada komponen elektronik atas kenderaan yang sensitif.