REZUMAT

Selectarea lubrifiantului optim pentru stampilarea automotive este o decizie inginerească esențială, determinată de trei variabile principale: materialul piesei (în special caroserie din aluminiu față de oțel înalt rezistent), metoda de aplicare (role cu contact față de pulverizare fără contact) și compatibilitatea post-proces. Producția modernă de automobile preferă din ce în ce mai mult uleiuri solubile fără clor sau tehnologii cu topire la cald pentru a face față cerințelor tribo-logice ale aliajelor de aluminiu, asigurând totodată sudabilitatea ulterioară și conformitatea de mediu. Pentru a preveni defecte precum griparea sau blocarea hidraulică, inginerii trebuie să potrivească vâscozitatea fluidului (<20 cSt pentru deformare ușoară) vitezei presei și topografiei suprafeței materialului. În ultimă instanță, alegerea corectă echilibrează reducerea frecării cu ușurința curățării și eliminării.

Factori critici de selecție: Variabile materiale și de proces

Fundamentul selecției lubrifiantului constă în interacțiunea dintre materialul piesei prelucrate și presa de ambutisare. Metalele diferite reacționează foarte diferit la frecare și căldură, necesitând formulări chimice distincte. În aplicațiile auto, cea mai mare diferență există între aliajele de aluminiu și oțelurile înalte rezistență.

Piese din aluminiu pentru caroserie (BIW) utilizează în mod tipic aliaje din seriile 5xxx și 6xxx, care sunt predispuse la gripare — un defect prin care aluminiul aderă la suprafața matriței. Pentru a combate acest fenomen, lubrifiantul necesită proprietăți puternice de ungere la limită. Deși uleiurile pure au fost în trecut standardul, industria s-a orientat acum către uleiuri solubile fără clor și emulsii. Aceste fluide oferă protecția de barieră necesară, fără reziduurile abundente care complică sudarea ulterioară. În schimb, Oțelurile înalte rezistență (AHSS) generează căldură și presiune imense, necesitând adesea aditivi pentru presiuni extreme (EP) (cum ar fi sulful sau fosforul) pentru a preveni avarierea sculelor.

Viscozitatea este o altă specificație tehnică care nu poate fi ignorată. O eroare frecventă în ștanțarea la viteză mare este alegerea unui lubrifiant prea gros. De exemplu, uleiurile standard pentru laminor au adesea o viscozitate de aproximativ 40 cSt la 40°C . Deși sunt eficiente pentru protecția anticorozivă în timpul depozitării, această grosime poate provoca un „efect hidraulic” în timpul ștanțării, situație în care fluidul nu poate părăsi cavitatea matriței suficient de repede, împiedicând semifabricatul să adopte geometria sculei. Pentru formarea precisă, se preferă fluide cu viscozitate mai scăzută (de obicei <20 cSt ) pentru a asigura o curgere corectă a metalului și pentru a preveni lipirea semifabricatelor datorită tensiunii superficiale.

Viteza și volumul producției dictează, de asemenea, performanța lubrifiantului. Preselor cu viteză mare le este caracteristică generarea unei călduri semnificative prin frecare, ceea ce necesită un fluid cu proprietăți excelente de răcire—de regulă, agenți de răcire solubili în apă. Pentru producătorii care gestionează lanțuri complexe de aprovizionare, colaborarea cu specialiști capabili în fabricație este adesea la fel de importantă ca și chimia în sine. Companii precum Shaoyi Metal Technology folosesc procese precise certificate IATF 16949 pentru a gestiona aceste variabile, asigurându-se că, indiferent dacă producția este pentru prototipuri rapide sau pentru milioane de componente OEM, lubrifiantul și parametrii procesului rămân constanți.

Tipuri de lubrifiant: Comparație între chimie și performanță

Înțelegerea categoriilor chimice disponibile este esențială pentru a face o alegere informată. Producătorii auto aleg în general dintre patru categorii principale, fiecare având compromisuri distincte în ceea ce privește ungerea, răcirea și ușurința de spălare.

• Uleiuri pure: Acestea sunt uleiuri curate, fără conținut de apă. Oferă o lubrifiere superioară și protecție excelentă împotriva coroziunii, ceea ce le face ideale pentru ambutisarea intensivă a pieselor din oțel dificil de prelucrat. Cu toate acestea, au caracteristici slabe de răcire și lasă un reziduu uleios abundent, greu de curățat, necesitând adesea o degresare pe bază de solvenți.
• Uleiuri solubile în apă (emulsii): Acestea sunt motoarele principale ale camerei moderne de presare. Compuse din ulei dispersat în apă, oferă o combinație echilibrată de lubrifiere (din ulei) și răcire (din apă). Sunt mai ușor de curățat decât uleiurile pure și sunt compatibile cu majoritatea proceselor de sudură. Formulele noi, fără clor, devin din ce în ce mai populare pentru a respecta reglementările de mediu.
• Sintetice: Aceste fluide nu conțin ulei mineral și se bazează pe polimeri chimici pentru lubrifiere. Funcionează foarte curat, oferă o răcire excelentă și sunt transparente, permițând operatorilor să vadă piesa în timpul formării. Cu toate acestea, pot fi mai scumpe și pot lăsa rezidii dure, de tip lac, dacă nu sunt întreținute corespunzător.
• Lubrifianti cu film uscat și topitori la cald Esentiali pentru formarea complexă din aluminiu, în special pentru închideri cu tragere profundă. Lubrifiantii topitori la cald sunt aplicați la laminor și sunt uscați la temperatura camerei (asemenea ceară), activându-se doar când căldura de frecare din presă îi înmoaie. Acest lucru asigură o lubrifiere excepțională la limită fără dezordinea uleiurilor lichide, deși necesită instalații specifice de pre-curățare (adesea la temperaturi ridicate) pentru îndepărtarea lor.

Strategie de aplicare: Sisteme cu contact vs. fără contact

Chiar și o formulă chimică perfectă va eșua dacă este aplicată incorect. Principiul pentru aplicare este «cantitatea potrivită, în locul potrivit, la momentul potrivit». O acoperire inconsistentă duce la uzură localizată a sculei și crăparea pieselor, iar aplicarea excesivă creează pericole de siguranță și risipă.

Părți ale acestora: Ideal pentru blancuri plate și bobine, sistemele cu role ating fizic metalul pentru a aplica un film uniform și uniform. Ele sunt foarte eficiente şi reduc emisiile de ceaţă, menţinând podeaua magazinului mai curată. Învelișurile cu role necesită de obicei 12 până la 15 inci de spațiu de linie și sunt excelente pentru asigurarea acoperirii totale a suprafeței. Cu toate acestea, acestea pot fi limitate atunci când se încearcă lubrifierea unor puncte specifice cu probleme pe o parte cu forme complexe.

Sistem de pulverizare (fără contact): Pentru geometrii complexe sau atunci când anumite zone ale matriței necesită lubrifiere suplimentară, sistemele de pulverizare sunt superioare. Sistemele moderne de pulverizare fără aer sau electrostatice pot viza zone precise fără a atinge metalul, reducând riscul de a marca suprafața. Acest lucru este esențial pentru suprafețele auto de clasa A, unde perfecțiunea vizuală este obligatorie. Provocarea cu sistemele de pulverizare este gestionarea pulverizării excesive; fără un sistem de închidere adecvat și colectare a cearei, acestea pot degrada în mod semnificativ calitatea aerului și pot irosi lichid scump.

Compatibilitate post-procesare: Curățare și asamblare

Funcția unui lubrifiant de ambutisare nu se încheie atunci când piesa părăsește presa. Acesta trebuie să rămână compatibil cu operațiile ulterioare, cum ar fi sudarea, lipirea structurală și vopsirea. În industria auto, acest aspect este adesea factorul decisiv.

Sudabilitate și lipire: Adhezivii structurali sunt utilizați din ce în ce mai mult pentru a uni piese din aluminiu. Reziduurile de lubrifiant trebuie să fie compatibile cu acești adhezivi sau trebuie să poată fi ușor eliminați prin spălare. Schimbări recente din industrie au condus la dezvoltarea unor uleiuri pentru spălarea blanțurilor, proiectate special pentru a îmbunătăți lipirea cu adeziv pentru aluminiu, înlocuind astfel uleiurile mai vechi, centrate pe oțel, care afectau integritatea îmbinărilor.

Curățare și SSM: Spălabilitatea unui lubrifiant este măsurată în funcție de ușurința cu care poate fi eliminat într-o baie alcalină standard. Uleiurile pure cu parafine clorate grele sunt notorius de dificil de curățat și ridică probleme de mediu legate de eliminare. Ca urmare, mulți producători OEM impun fără clor fluide pentru a evita costurile ridicate legate de eliminarea deșeurilor periculoase. Pentru a valida compatibilitatea, utilizatorii ar trebui să efectueze un "test de pete": înmuierea unei eșantioane în lubrifiant timp de 24 de ore pentru a verifica apariția discolorărilor sau coroziunii, care ar putea indica ulterior probleme de aderență a vopselei.

Testare și validare: Asigurarea performanței

Înainte de a alege un lubrifiant pentru o producție completă, este necesară o testare riguroasă pentru a verifica performanța tribologică. Bazele de date tehnice nu sunt suficiente pentru componente auto critice.

• Testul de tragere la cupă: O metodă standard în care un poanson trage o cupă dintr-o bucată plană până la rupere. Măsoară capacitatea lubrifiantului de a facilita curgerea metalului sub tensiune.
• Testul de torsiune-comprimare: Evaluează rezistența filmului lubrifiant sub rotație și presiune, simulând frecarea întâlnită în operațiile de ambutisare profundă.
• testul de uzură cu 4 bile: Utilizat în mod obișnuit pentru a măsura proprietățile de presiune extremă (EP) ale unui fluid, indicând cât de bine protejează utilajul în condiții de sarcină ridicată.

Trecerea de la laborator la producție implică o serie pilot. Inginerii trebuie să monitorizeze fenomenele de „lipire hidraulică” (unde piesele se lipesc pe matriță din cauza excesului de fluid) și „gripare” (depunerea de aluminiu pe sculă). Validarea cu succes înseamnă că lubrifiantul trece toate cele trei verificări: formează piesa în limitele de toleranță, se spală în linia de curățare existentă și permite sudarea și vopsirea fără defecte.

Rezumat: Luarea deciziei finale

Selectarea lubrifiantului potrivit pentru ambutisarea autovehiculelor este un act de echilibru între tribologie și ingineria proceselor. Aceasta necesită o perspectivă holistico care ia în considerare proprietățile materialului (Al vs. Oțel), precizia sistemului de aplicare și cerințele riguroase ale asamblării ulterioare. Prin priorizarea chimicalelor fără clor și potrivirea vâscozității la dinamica presei, producătorii pot optimiza atât calitatea pieselor, cât și eficiența operațională.

Întrebări frecvente

1. Este necesar lubrifiantul pentru toate tipurile de ambutisare a metalelor?

Da, aproape toate operațiunile de ambutisare a metalelor necesită o anumită formă de ungere pentru a reduce frecarea, disipa căldura și proteja sculele. Chiar și ambutisarea „uscată” utilizează adesea un ulei aplicat anterior la laminor sau un lubrifiant special cu film uscat. Funcționarea fără niciun lubrifiant duce în mod tipic la uzură rapidă a sculei, zgârieturi ale pieselor și defecte catastrofale, mai ales cu materiale precum aluminiul sau oțelul înalt rezistent.

2. Ce tip de lubrifiant este cel mai potrivit pentru piesele auto din aluminiu?

Pentru piesele din aluminiu ale caroseriei (BIW), standardul industrial se îndreaptă către uleiuri solubile fără clor sau lubrifianti termofuzibili. Aceștia oferă lubrifierea necesară la limită pentru a preveni griparea, fiind în același timp mai ușor de curățat și mai prietenoși cu mediul decât uleiurile groase tradiționale. Variantele termofuzibile sunt deosebit de eficiente pentru piesele cu adâncime mare de ambutisare.

3. Cum influențează vâscozitatea lubrifiantului calitatea ambutisării?

Vâscozitatea controlează grosimea filmului. Dacă vâscozitatea este prea mare (>40 cSt), poate cauza un „efect hidraulic”, care împiedică metalul să se formeze complet în interiorul matriței, provocând inexactități dimensionale. În schimb, dacă vâscozitatea este prea mică, filmul poate ceda sub presiune, ducând la contact metal-metal și zgârieturi. Uleiurile cu vâscozitate redusă (<20 cSt) sunt deseori preferate pentru ambutisarea de precizie la viteză mare.

4. Care este diferența dintre uleiul integral și lichidele solubile în apă pentru ambutisare?

Uleiurile drepte sunt 100% pe bază de ulei și oferă lubrifiere maximă pentru operațiuni severe, dar sunt dificil de curățat și oferă o răcire slabă. Lichidele solubile în apă (emulsii) conțin apă, oferind o răcire excelentă și o curățare mai ușoară, ceea ce le face ideale pentru operațiuni înaltă viteză unde generarea de căldură este o problemă. Lichidele solubile în apă sunt în general mai compatibile cu procesele ulterioare de sudare și vopsire.