RINGKASAN

The proses pengelek penguat bumper untuk kenderaan moden sebahagian besar dicapai melalui Pencetakan Panas (juga dikenali sebagai Pengerasan Mampu). Kaedah ini mengubah keluli aloi boron (biasanya 22MnB5 ) kepada komponen Keluli Kekuatan Ultra-Tinggi (UHSS) dengan kekuatan tegangan melebihi 1,500 MPa . Proses ini melibatkan pemanasan lempengan hingga lebih daripada 900°C untuk mencapai keadaan austenitik, diikuti dengan pemindahan pantas ke acuan berpendingin air di mana pembentukan dan pensuisan berlaku serentak. Ini menghapuskan kesan lentur balik dan membolehkan penciptaan struktur yang kompleks, ringan, dan tahan pelanggaran yang penting untuk memenuhi piawaian keselamatan global.

Peranan Kejuruteraan Penguat Bumper

Penguat bumper, yang biasanya dirujuk sebagai rasuk bumper, berfungsi sebagai tunjang struktur utama sistem pengurusan impak kenderaan. Bertindak sebagai titik sambungan antara fasad luaran dan rangka kenderaan (kerap kali melalui kotak perlanggaran), komponen-komponen ini mesti menyerap dan menghurai tenaga kinetik semasa perlanggaran dari depan atau belakang. Cabaran kejuruteraannya terletak pada keseimbangan keselamatan perlanggaran dengan pengurangan berat (LW) keperluan yang dipacu oleh peraturan penjimatan bahan api dan keperluan julat kenderaan elektrik (EV).

Secara tradisional, rasuk bumper dikeluarkan daripada keluli lembut menggunakan kaedah pengetaman sejuk. Namun, permintaan terhadap penarafan keselamatan yang lebih tinggi telah mengubah piawaian industri ke arah Keluli Kekuatan Ultra-Tinggi (UHSS) , khususnya aloi boron-mangan seperti 22MnB5. Walaupun aloi aluminium (siri 6000 atau 7000) digunakan dalam sesetengah aplikasi premium kerana nisbah kekuatan terhadap berat yang tinggi, keluli boron kekal sebagai bahan utama disebabkan oleh nisbah kos prestasi yang luar biasa dan keupayaannya mencapai pengerasan martensitik.

Transformasi metalurgi adalah kritikal: keluli bermula dengan struktur mikro feritik-perlitik (kekuatan tegangan ~600 MPa) dan diproses secara haba untuk mencapai struktur sepenuhnya martensitik (kekuatan tegangan >1,500 MPa). Transformasi ini membolehkan jurutera mengurangkan ketebalan dinding—kerap kali hingga 1.2mm–2.0mm—tanpa menggadaikan integriti struktur.

Proses Utama: Aliran Kerja Penempaan Panas (Pengekerasan Mampu)

Penempaan panas adalah satu-satunya proses pembuatan yang mampu membentuk aci penampan 1,500+ MPa tanpa mengalami masalah lompatan balik yang besar seperti yang berkaitan dengan pembentukan sejuk. Aliran kerja ini merupakan kitaran haba yang dikawal secara tepat dan mengintegrasikan pembentukan dengan rawatan haba.

1. Austenisasi (Pemanasan)

Proses bermula dengan mengeluarkan kepingan yang telah dipotong (kerap kali dilapisi Al-Si untuk mencegah pengelupasan) dan memasukkannya ke dalam relau tungku roler. Kepingan dipanaskan hingga kira-kira 900°C–950°C , menukar struktur mikro keluli daripada ferit kepada austenit , menjadikan bahan tersebut sangat mulur dan mengurangkan kekuatan alahnya kepada kira-kira 200 MPa untuk memudahkan pembentukan.

2. Pemindahan dan Pembentukan

Setelah kepingan keluar dari relau, kelajuan adalah perkara utama. Lengan pemindah robotik memindahkan kepingan yang membara ke dalam acuan pres dalam masa beberapa saat (biasanya <3 saat) untuk mengelakkan penyejukan awal. Pres hidraulik atau servomekanikal kemudian menutup dengan cepat. Kelajuan penutupan biasanya berada dalam julat 500 hingga 1,000 mm/s untuk memastikan bahan dibentuk sebelum transformasi fasa bermula.

3. Penyamanan Dalam Acuan

Ini adalah langkah penentu bagi proses pengelek penguat bumper . Acuan dilengkapi dengan saluran penyejukan dalaman yang rumit di mana air sejuk mengalir melaluinya. Apabila akhiran pencetakan mencapai titik bawah mati (BDC), ia berehat, mengekalkan bahagian yang terbentuk di bawah tekanan tinggi (biasanya 500–1,500 tan bergantung pada saiz bahagian). Sentuhan ini dengan cepat mengekstrak haba, mencapai kadar penyejukan melebihi 27°C/s . Pensuisan pantas ini mengelakkan zon pembentukan pearlite/bainite dan mengubah austenite secara terus kepada martensit .

4. Pelentingan Bahagian

Selepas masa pensuisan kira-kira 5 hingga 10 saat, akhiran pencetakan dibuka, dan bahagian yang mengeras dilontarkan keluar. Komponen kini memiliki sifat mekanikal akhir: kekerasan sangat tinggi, kekuatan tegangan tinggi, dan tiada kesan lenturan semula, kerana tekanan haba dilepaskan semasa perubahan fasa.

Membandingkan Kaedah Pengeluaran

Walaupun pengeposan panas merupakan piawaian emas untuk pengukuhan prestasi tinggi, pengeposan sejuk dan pembentukan bergulung masih relevan untuk aplikasi tertentu. Memahami pertukaran yang terlibat adalah penting untuk pemilihan proses.

Pengetikan sejuk berfungsi baik untuk komponen berkekuatan rendah atau bracket keluli lembut di mana kos dan masa kitaran diutamakan berbanding pengurangan berat. Walau demikian, pembentukan UHSS secara sejuk menyebabkan haus alat yang teruk dan springback yang sukar diramalkan. Penggambaran gulung adalah cekap untuk rasuk dengan keratan rentas malar (rasuk lurus) tetapi tidak dapat mengakomodasi lengkungan melenggong kompleks dan ciri pemasangan bersepadu yang diperlukan oleh reka bentuk aerodinamik moden.

Bagi pengilang yang melayari pelbagai pilihan ini, pemilihan rakan pembuatan yang tepat adalah penting. Syarikat seperti Shaoyi Metal Technology merapatkan jurang ini dengan menawarkan keupayaan penempaan yang komprehensif. Dengan pensijilan IATF 16949 dan kapasiti akhbar sehingga 600 tan, mereka menyokong projek automotif daripada perintis pantas hingga pengeluaran besar, mengendalikan komponen struktur kritikal dengan ketepatan yang diperlukan mengikut piawaian OEM global.

Pemprosesan Pasca dan Kawalan Kualiti

Kekerasan luar biasa pengukuat bumper yang ditempa panas memperkenalkan cabaran unik dalam pemprosesan hulu. Acuan pemotong mekanikal tradisional biasanya gagal atau haus sebaik-baiknya terhadap keluli 1,500 MPa.

Pemotongan dan Pemangkasan Laser

Untuk mencapai ukuran akhir dan memotong lubang pemasangan, pengilang kebanyakannya menggunakan sel pemotongan laser 5-paksi . Kaedah tanpa sentuhan ini memastikan tepi yang tepat tanpa retak mikro, yang merupakan titik kegagalan potensi dalam senario pelanggaran. Walaupun lebih perlahan daripada penusukan mekanikal, pemangkasan laser menawarkan fleksibiliti yang diperlukan untuk pelbagai jenis bumper pada barisan yang sama.

Rawatan Permukaan

Jika kepingan keluli boron tidak bersalut, suhu tinggi relau menyebabkan pengoksidaan permukaan (skala). Bahagian-bahagian ini mesti melalui peledingan pasir sebelum salutan-e untuk memastikan lekatan yang betul. Sebagai alternatif, Al-Si (Aluminium-Silikon) kepingan pra-salut menghalang pembentukan skala tetapi memerlukan kawalan proses yang teliti untuk mengelakkan pengelupasan salutan semasa fasa pembentukan.

Pengesahan kualiti

Protokol pengujian yang ketat adalah perkara wajib untuk komponen keselamatan. Langkah kawalan kualiti piawai termasuk:

• Pengujian Kekerasan Vickers: mengesahkan penukaran martensitik merentasi zon-zon kritikal.
• pengimbasan Cahaya Biru 3D: memeriksa ketepatan dimensi berbanding data CAD, memastikan titik pemasangan sejajar dengan rangka kenderaan.
• Analisis Mikrostruktur: pengujian merosakkan berkala untuk mengesahkan ketiadaan bainit atau ferit dalam kawasan penanggungan beban.

Mengoptimumkan Strategi Pengeluaran

Peralihan kepada pengukuhan bumper berpancur panas mewakili perubahan tegas dalam pembuatan automotif, yang mengutamakan keselamatan penumpang dan kecekapan kenderaan. Dengan menguasai pemboleh ubah suhu, kelajuan pemindahan, dan tekanan pensuisan, pengilang dapat menghasilkan komponen yang mampu menahan daya yang besar sambil meminimumkan jisim. Seiring evolusi gred keluli ke arah 1,800 MPa dan ke atas, ketepatan proses penempaan kekal sebagai faktor penting dalam mentakrifkan generasi struktur keselamatan kenderaan seterusnya.

Soalan Lazim

1. Apakah perbezaan antara pengeluran panas langsung dan tidak langsung?

DI pemeteraan Panas Langsung , kepingan terlebih dahulu dipanaskan dan kemudian dibentuk serta dinyahpanas dalam satu langkah sahaja. Ini adalah kaedah yang paling biasa digunakan untuk aci penampan. Pemeteraan Panas Tidak Langsung melibatkan pembentukan sejuk komponen kepada bentuk hampir akhir terlebih dahulu, kemudian memanaskannya, dan akhirnya menempatkannya dalam aci sejuk untuk proses penyahpanasan dan kalibrasi. Pengeluran tidak langsung membolehkan geometri yang lebih kompleks tetapi lebih mahal disebabkan oleh perkakasan tambahan yang diperlukan.

2. Mengapakah boron ditambahkan kepada keluli yang digunakan dalam pengukuhan penampan?

Boron ditambah dalam kuantiti yang sangat kecil (biasanya 0.002%–0.005%) untuk meningkatkan secara ketara kemaluan keluli tersebut. Ia melambatkan pembentukan struktur mikro yang lebih lembut seperti ferit dan pearlit semasa penyejukan, memastikan keluli sepenuhnya berubah menjadi martensit yang keras walaupun pada kadar penyejukan yang boleh dicapai dalam aci pemeteraan industri.

3. Bolehkah komponen yang dikelurkan panas dikimpal?

Ya, bahagian keluli boron yang ditempa panas boleh dikimpal, tetapi memerlukan parameter tertentu. Disebabkan haba daripada kimpalan boleh menukar secara setempat (melunakkan) zon rawatan haba, menghasilkan "tompok lembut", proses kimpalan—sama ada kimpalan titik atau kimpalan laser—mesti dikawal dengan teliti. Kerap kali, ablasi laser digunakan untuk mengeluarkan salutan Al-Si pada kawasan kimpalan sebelum perakitan bagi memastikan integriti kimpalan.