RINGKASAN

Keluli Fasa Berganda (DP) adalah keluli kekuatan tinggi lanjutan (AHSS) yang dicirikan oleh struktur mikro mengandungi pulau-pulau martensit keras tersebar dalam matriks ferit lembut. Kombinasi unik ini memberikan nisbah kekuatan alah kepada tegangan yang rendah (~0.6) dan kadar pengerasan kerja awal yang tinggi (nilai-n), menjadikannya sesuai untuk penempaan automotif yang kompleks yang memerlukan kemudahan pembentukan dan ketahanan hentaman. Namun begitu, penempaan yang berjaya memerlukan pengurusan risiko lompatan balik (springback) dan retakan tepi yang ketara. Jurutera biasanya perlu meningkatkan kelegaan penumbuk kepada 12–14% serta menggunakan perkakasan yang lebih kaku dengan salutan lanjutan seperti TiC atau CrN untuk mengendalikan tonaj tinggi dan kadar haus.

Struktur Mikro dan Sifat Mekanikal

Nilai kejuruteraan keluli Fasa Berganda terletak pada struktur mikro dua fasa yang berbeza. Berbeza dengan keluli Aloil Rendah Kekuatan Tinggi (HSLA), yang bergantung pada pengerasan mendiap, keluli DP mendapatkan sifat-sifatnya daripada struktur komposit: matriks ferit lembut berterusan yang memberikan keanjalan, dan pulau-pulau martensit keras yang tersebar yang memberikan kekuatan. Apabila dideformasi, regangan tertumpu pada fasa ferit yang lebih lembut di sekeliling martensit, menghasilkan kadar pengerasan kerja awal yang tinggi (nilai-n).

Struktur mikro ini mencipta profil tingkah laku mekanikal yang dioptimumkan khusus untuk pembentukan sejuk. Walaupun gred HSLA biasanya menunjukkan nisbah kekuatan alah kepada kekuatan tegangan (YS/TS) sekitar 0.8, keluli DP mengekalkan nisbah yang jauh lebih rendah iaitu kira-kira 0.6. Titik alah yang lebih rendah ini membolehkan deformasi plastik bermula lebih awal, memudahkan pembentukan bentuk kompleks sebelum bahan mencapai had tegangan muktamadnya. Catatan Pengeluar bahawa nilai n yang tinggi ini terutamanya ketara pada julat regangan yang lebih rendah (4–6%), yang membantu mengagihkan regangan secara seragam merentasi bahagian dan mencegah penggelekkan setempat pada peringkat awal hentaman akibat acuan.

Gred komersial biasa—seperti DP590, DP780, dan DP980—ditakrifkan berdasarkan kekuatan tegangan minimum mereka (dalam MPa). Apabila pecahan isipadu martensit meningkat, kekuatan tegangan turut meningkat, tetapi kemuluran secara semula jadi berkurang. Jurutera perlu menyeimbangkan faktor-faktor ini, kerap kali memilih pecahan martensit yang lebih rendah untuk bahagian yang ditarik dalam dan pecahan yang lebih tinggi untuk rel struktur di mana prestasi anti-remukan adalah paling utama.

Cabaran Penempaan: Lenturan Semula dan Retakan Tepi

Ciri yang menjadikan keluli DP sangat diingini—kadar pengerasan kerja yang tinggi—mengakibatkan kecacatan utama dalam pembuatannya: kesan lompat semula (springback). Disebabkan bahan tersebut mengeras dengan cepat semasa ubah bentuk, tekanan pemulihan elastik yang tersimpan di dalam komponen adalah jauh lebih tinggi berbanding keluli lembut. Ini memanifestasikan dirinya sebagai lengkungan dinding sisi dan perubahan sudut setelah komponen dikeluarkan dari acuan, menyukarkan ketepatan dimensi untuk perakitan.

Untuk mengurangkan kesan lompat semula, jurutera proses menggunakan beberapa strategi rekabentuk acuan. Lebihan lengkung (Over-crowning) permukaan acuan membolehkan bahan tersebut relaks ke dalam geometri yang betul. Selain itu, rekabentuk butir dinding atau penegar boleh mengunci geometri pada kedudukan yang tepat. Teknik yang lebih maju melibatkan pemberian regangan tinggi pada hujung langkah penekan untuk mengurangkan tekanan mampatan baki, secara berkesan "menetapkan" bentuk tersebut.

Kegagalan akibat retak tepi merupakan mod kegagalan kritikal yang lain, terutamanya semasa operasi lebaran regangan. Perbezaan kekerasan antara ferit lembut dan martensit keras mencipta kepekatan tegasan pada tepi yang dipotong, menyebabkan ruang mikro yang boleh bergabung menjadi retak. SSAB mencadangkan menggunakan gred khas "Dual Phase High Formability" (DH) untuk geometri yang memerlukan penarikan dalam atau tepi regangan. Gred AHSS generasi ketiga ini menggunakan struktur mikro dibantu TRIP (dengan austenit tertinggal) untuk mengekalkan kemampuan pembentukan pada tahap regangan yang lebih tinggi, menawarkan rintangan yang lebih unggul terhadap retak tepi berbanding gred DP piawai.

Garisan Panduan Rekabentuk Peralatan dan Acuan

Proses stamping keluli Dual Phase memerlukan pemikiran semula asas terhadap parameter peralatan piawai yang digunakan untuk keluli lembut atau HSLA. Pelarasan paling kritikal ialah kelegaan penumbuk. Kelegaan piawai sekitar 9% daripada ketebalan logam kerap menyebabkan percantuman tepi yang teruk pada keluli DP disebabkan oleh kekuatan ricih tinggi bahan tersebut.

Data daripada Tata Steel menunjukkan bahawa peningkatan kelegaan tampang hingga 12–14%secara ketara meningkatkan kualiti tepi. Dalam satu kajian kes, peningkatan kelegaan daripada 9% kepada 12% mengurangkan kadar pecah bahagian daripada 22% kepada hampir sifar. Ruang yang lebih besar ini mengubah keadaan tekanan pada tepi pemotong, mengurangkan kecenderungan retakan mikro merebak ke flens.

Kehausan alat juga bertambah pantas. Tekanan sentuh tinggi yang diperlukan untuk membentuk keluli DP—kerap melebihi 600 tan untuk komponen struktur—boleh menyebabkan kehausan lekapan dan degradasi acuan dengan cepat. Keluli peralatan mesti dilapisi dengan rawatan permukaan keras dan berketulan rendah seperti Titanium Karbida (TiC) atau Kromium Nitrida (CrN) untuk memperpanjangkan jangka masa servis. Selain itu, mesin tekan itu sendiri mesti mempunyai kekukuhan yang mencukupi untuk mencegah pesongan di bawah beban tinggi ini, yang jika tidak akan merosakkan toleransi bahagian.

Bagi pengilang yang menghadapi tuntutan peralatan yang tinggi ini, bekerjasama dengan pembekal fabrikasi khusus sering kali merupakan laluan paling cekap. Shaoyi Metal Technology menawarkan penyelesaian penin yang komprehensif yang menjembatani jurang dari penyusunan prototaip ke pengeluaran beramai-ramai. Dengan keupayaan tekanan sehingga 600 tan dan pensijilan IATF 16949, mereka dilengkapi untuk mengendalikan keperluan tonaj dan ketepatan yang ketat bagi keluli kekuatan tinggi lanjutan seperti gred DP dan DH untuk komponen kritikal seperti lengan kawalan dan subrangka.

Kerasan Bakar dan Prestasi Akhir

Salah satu kelebihan tersembunyi keluli Fasa Berganda adalah kesan "Kerasan Bakar" (BH) nya. Fenomena ini berlaku semasa kitaran pengekalan cat automotif, biasanya sekitar 170°C selama 20 minit. Semasa proses haba ini, atom karbon bebas dalam struktur mikro keluli merebak dan mengunci sesaran yang terhasil semasa peninjuan.

Mekanisme ini menghasilkan peningkatan ketara dalam kekuatan alah—biasanya meningkat sebanyak 50 hingga 100 MPa—tanpa mempengaruhi dimensi komponen. Kenaikan kekuatan statik ini membolehkan jurutera automotif untuk "mengurangkan tebal bahan" (menggunakan bahan yang lebih nipis) bagi mengurangkan berat kenderaan sambil memastikan komponen akhir memenuhi sasaran keselamatan pelanggaran. Gabungan pengerasan kerja dari bengkel penekan dan pengerasan pembakaran dari bengkel cat memberikan komponen akhir kapasiti penyerapan tenaga yang luar biasa, menjadikan keluli DP sebagai pilihan piawai untuk komponen sangkar keselamatan seperti tiang B, rel bumbung, dan anggota rentas.

Kesimpulan: Mengoptimumkan Pengeluaran AHSS

Keluli Fasa Dwikutub mewakili titik keseimbangan kritikal dalam kejuruteraan automotif moden, menawarkan kekuatan yang diperlukan untuk pematuhan keselamatan dan kelembapan yang diperlukan untuk kelayakan pengeluaran. Walaupun bahan ini membentuk cabaran tersendiri—khususnya berkaitan pengurusan springback dan haus alat—cabaran ini boleh diatasi secara berkesan melalui rekabentuk acuan berasaskan data dan pemilihan tekanan yang sesuai. Dengan menghormati fizik unik struktur mikro ferit-martensit dan melaraskan parameter seperti kelegaan penumbuk kepada julat yang disyorkan iaitu 12–14%, pengeluar boleh sepenuhnya memanfaatkan potensi penjimatan berat dan prestasi bahan serbaguna ini.

Soalan Lazim

1. Bagaimanakah keluli Fasa Dwikutub berbeza daripada keluli HSLA?

Walaupun keluli Aloi Kekuatan Tinggi Rendah (HSLA) bergantung pada unsur aloi mikro untuk pengerasan mendiap, keluli Fasa Dwikutub (DP) bergantung pada struktur mikro dua fasa iaitu ferit dan martensit. Ini memberikan keluli DP nisbah kekuatan alah kepada tegangan yang lebih rendah (~0.6 berbanding 0.8 untuk HSLA) dan kadar pengerasan kerja awal yang lebih tinggi, membolehkan kemudahan pembentukan yang lebih baik pada kekuatan tegangan setara.

2. Apakah pelarasan penamat yang disyorkan untuk proses peninju DP steel?

Pelarasan penamat piawai yang digunakan untuk keluli lembut (sekitar 9%) biasanya terlalu ketat untuk keluli DP dan boleh menyebabkan retakan tepi. Amalan terbaik industri mencadangkan peningkatan pelarasan penamat kepada 12–14%daripada ketebalan bahan untuk meningkatkan kualiti tepi dan jangka hayat alat.

3. Apakah yang menyebabkan springback dalam keluli Fasa Dwikutub?

Springback disebabkan oleh kadar pemulihan elastik yang tinggi pada bahan selepas pembentukan. Kadar pengerasan kerja yang tinggi pada keluli DP bermaksud ia menyimpan tenaga elastik yang ketara semasa ubah bentuk. Apabila acuan dibuka, tenaga ini dilepaskan, menyebabkan bahagian melengkung balik atau mengeriting. Ini perlu dikompensasikan melalui over-crowning atau restriking dalam rekabentuk acuan.

4. Bolehkah keluli Dual Phase dikimpal?

Ya, keluli DP secara umum mempunyai kemampuan kimpalan yang baik, tetapi setara karbon tertentu perlu dipertimbangkan. Walaupun gred kekuatan lebih rendah (DP590) boleh dikimpal dengan mudah menggunakan kaedah titik, gred kekuatan lebih tinggi (DP980 dan ke atas) mungkin memerlukan pelarasan parameter kimpalan, seperti peningkatan daya elektrod atau jadual denyutan tertentu, untuk mengelakkan kegagalan rapuh di zon terjejas haba kimpalan.