REZUMAT

The procesul de stampare al barei de întărire a paratractorului pentru vehiculele moderne este realizat în mod predominant prin Ștanțare la cald (cunoscut și ca Presare de Întărire). Această metodă transformă oțelul aliat cu bor (în mod uzual 22MnB5 ) în componente din Oțel cu Rezistență Foarte Înaltă (UHSS) cu rezistențe la întindere ce depășesc 1,500 MPa . Procesul implică încălzirea semifabricatelor la peste 900°C pentru a atinge o stare austenitică, urmată de transferul rapid într-o matriță răcită cu apă, unde formarea și călirea au loc simultan. Acest lucru elimină revenirea elastică și permite crearea unor structuri complexe, ușoare și rezistente la impact, esențiale pentru îndeplinirea standardelor globale de siguranță.

Rolul de Inginerie al Barelor de Întărire a Paratractorului

Reîntăririle de parachoape, cunoscute în mod obișnuit ca traverse de parachoapă, servesc drept schelet structural principal al sistemului de gestionare a impactului unui vehicul. Având rolul de punct de conectare între fascia exterioară și șasiul vehiculului (de multe ori prin intermediul cutiilor de siguranță), aceste componente trebuie să absoarbă și să disipeze energia cinetică în timpul coliziunilor frontale sau posterioare. Provocarea ingineriei constă în echilibrarea rezistenței la ciocnire cu reducerea greutății (LW) impuse de reglementările privind economia de combustibil și cerințele privind autonomia vehiculelor electrice.

Tradițional, traversa de parachoapă era fabricată din oțel moale prin metode de ambutisare la rece. Totuși, cerința pentru clasamente de siguranță superioare a schimbat standardul industrial către Oțeluri de Rezistență Ultra Înaltă (UHSS) , în special aliajele de bor-mangan, cum ar fi 22MnB5. Deși aliajele de aluminiu (seriile 6000 sau 7000) sunt utilizate în unele aplicații premium datorită raportului ridicat rezistență-la-greutate, oțelul borat rămâne materialul dominant datorită excepționalului său raport cost-performanță și capacității de a realiza o călire martensitică.

Transformarea metalurgică este esențială: oțelul pornește cu o microstructură ferito-perlitică (rezistență la tracțiune ~600 MPa) și este prelucrat termic pentru a obține o structură complet martensitică (rezistență la tracțiune >1.500 MPa). Această transformare permite inginerilor să reducă grosimea pereților—adesea până la 1,2 mm–2,0 mm—fără a compromite integritatea structurală.

Procesul principal: Fluxul tehnologic al ambutisării la cald (presare durificată)

Ambutisarea la cald este singurul proces de fabricație capabil să formeze bare antiimpact de peste 1.500 MPa fără problemele majore de revenire elastică asociate cu formarea la rece. Fluxul tehnologic reprezintă un ciclu termic controlat cu precizie, care integrează formarea și tratamentul termic.

1. Austenitizare (Încălzire)

Procesul începe prin desfășurarea blancurilor tăiate anterior (adesea acoperite cu Al-Si pentru a preveni formarea de piatră) și introducerea lor într-un cuptor cu role. Blancurile sunt încălzite la aproximativ 900°C–950°C și menținute pentru o durată specifică. Această menținere termică transformă microstructura oțelului din ferită în austenit , făcând materialul foarte maleabil și reducând limita de curgere la aproximativ 200 MPa, pentru o deformare mai ușoară.

2. Transfer și Formare

Odată ce blancul părăsește cuptorul, viteza este esențială. Brațe robotice de transfer mută blancul incandescent în matrița de presare în câțiva secundi (de obicei <3 secunde), pentru a preveni răcirea prematură. Apoi, presa hidraulică sau servomecanică se închide rapid. Vitezele de închidere variază adesea între 500 și 1.000 mm/s pentru a asigura formarea materialului înainte ca transformarea de fază să înceapă.

3. Calire în matriță

Acesta este pasul definitoriu al procesului procesul de stampare al barei de întărire a paratractorului . Matrița este echipată cu canale interne complexe de răcire prin care circulă apă rece. Pe măsură ce presa ajunge la punctul mort inferior (BDC), se menține în această poziție, ținând piesa formată sub o forță mare (de obicei între 500 și 1.500 de tone, în funcție de dimensiunea piesei). Acest contact extrage căldura rapid, realizând o rată de răcire care depășește 27°C/s . Această răcire rapidă ocolește zonele de formare a perlitei/bainitei și transformă austenita direct în martensit .

4. Evacuarea piesei

După un timp de calire de aproximativ 5-10 secunde, presa se deschide și piesa durificată este evacuată. Componentul posedă acum proprietățile mecanice finale: duritate extremă, rezistență la tracțiune ridicată și absența revenirii elastice, deoarece tensiunile termice sunt eliminate în timpul schimbării de fază.

Compararea metodelor de fabricație

Deși amprentarea la cald este standardul de referință pentru armăturile de înaltă performanță, amprentarea la rece și profilarea prin laminare rămân relevante pentru anumite aplicații. Înțelegerea compromisurilor este esențială pentru alegerea procesului.

Bătut la rece este potrivit pentru componente cu rezistență redusă sau bride din oțel moale, unde costul și timpul ciclului sunt prioritare față de reducerea greutății. Totuși, formarea la rece a oțelurilor UHSS duce la uzură severă a sculelor și la revenire elastică imprevizibilă. Formare prin rulare este eficient pentru grinzi cu secțiune transversală constantă (grinzi drepte), dar nu poate asigura curbele complexe în arc și elementele integrate de fixare necesare designurilor moderne aerodinamice.

Pentru producătorii care evaluează aceste opțiuni, alegerea partenerului potrivit de fabricație este esențială. Companii precum Shaoyi Metal Technology acoperă acest decalaj oferind capacități complete de stampare. Cu certificare IATF 16949 și capacități de presă până la 600 de tone, sprijină proiecte auto de la prototipare rapidă până la producție de serie, prelucrând componente structurale critice cu precizia necesară standardelor globale OEM.

Post-Procesare și Control Calitate

Duretatea extremă a armăturilor de paranteze stampilate la cald introduce provocări unice în prelucrarea ulterioară. Matricele tradiționale de tăiere mecanică eșuează adesea sau se uzează instantanat la oțelul de 1.500 MPa.

Tăiere și decupare cu laser

Pentru a obține dimensiunile finale și pentru a decupa găurile de montare, producătorii utilizează în principal celule de tăiere cu laser 5-axe . Această metodă fără contact asigură margini precise fără microfisuri, care reprezintă puncte potențiale de cedare în scenarii de coliziune. Deși mai lentă decât perforarea mecanică, tăierea cu laser oferă flexibilitatea necesară pentru diferite variante de parante pe aceeași linie.

Tratament de suprafață

Dacă semifabricatul din oțel borat era necoat, temperaturile ridicate ale cuptorului provoacă oxidarea suprafeței (scală). Aceste piese trebuie supuse sablării înainte de aplicarea vopselii electrice pentru a asigura o adeziune corespunzătoare. Alternativ, Al-Si (aluminiu-siliciu) semifabricatele precoat previn formarea scalei, dar necesită o control riguros al procesului pentru a evita desprinderea stratului de acoperire în timpul fazelor de formare.

Verificare calitativă

Protocoalele riguroase de testare sunt indispenzabile pentru piesele de siguranță. Măsurile standard de control al calității includ:

• Testarea durității Vickers: verificarea conversiei martensitice în zonele critice.
• scanare 3D cu lumină albastră: verificarea preciziei dimensionale față de datele CAD, asigurându-se că punctele de montare se aliniază cu șasiul.
• Analiza microstructurii: teste distructive periodice pentru a confirma absența bainitei sau feritei în zonele portante.

Optimizarea strategiei de producție

Trecerea la reforțările de parachoape stampate la cald reprezintă o schimbare definitivă în fabricarea autovehiculelor, punând accent pe siguranța pasagerilor și eficiența vehiculului. Prin stăpânirea variabilelor de temperatură, viteză de transfer și presiune de călire, producătorii livrează componente care rezistă unor forțe imense, minimizând în același timp masa. Pe măsură ce clasele de oțel evoluează spre 1.800 MPa și dincolo de aceasta, precizia procesului de stampare rămâne factorul critic în definirea generației următoare de structuri de siguranță ale vehiculelor.

Întrebări frecvente

1. Care este diferența dintre amprentarea la cald directă și cea indirectă?

În stampilare directă la cald , mai întâi se încălzește semifabricatul, apoi acesta este format și călit într-un singur pas. Aceasta este metoda cea mai frecvent utilizată pentru barele de protecție. Stampilare indirectă la cald presupune formarea la rece a piesei aproape în forma finală, apoi încălzirea acesteia și, în final, introducerea într-o matriță răcită pentru călire și calibrare. Amprentarea indirectă permite geometrii mai complexe, dar este mai costisitoare din cauza utilajelor suplimentare necesare.

2. De ce se adaugă bor în oțelul utilizat pentru consolidarea barelor de protecție?

Borul este adăugat în cantități minime (de obicei 0,002%–0,005%) pentru a îmbunătăți semnificativ capacitate de indurare oțelului. Întârzie formarea unor microstructuri mai moi, cum ar fi ferita și perlita, în timpul răcirii, asigurând transformarea completă a oțelului în martensit dur, chiar și la vitezele de răcire realizabile în matrițele industriale de amprentare.

3. Se pot sudura piesele amprentate la cald?

Da, piesele din oțel borat călit prin presare caldă pot fi sudate, dar necesită parametri specifici. Deoarece căldura generată de sudare poate recăli zona tratată termic (înmoaie local), creând un „punct slab”, procesul de sudare — fie prin puncte, fie cu laser — trebuie controlat cu atenție. Adesea, se utilizează ablația cu laser pentru a elimina în prealabil stratul de Al-Si în zonele de sudură înainte de asamblare, pentru a asigura integritatea sudurii.