POVZETEK

Izbira optimalnega maziva za avtomobilske žigosne postopke je pomembna inženirska odločitev, ki jo določajo trije glavni dejavniki: material obdelovanca (posebej Alu karoserije nasproti visoko trdnim jeklom), način nanašanja (kontaktni valjki nasproti brezkontaktnemu pršenju) ter združljivost po procesu. Pri sodobni avtomobilski proizvodnji se vse pogosteje uporabljajo topila brez klora ali tehnologije z vročim nanosom, da se zadostuje tribološkim zahtevam aluminijastih zlitin, hkrati pa zagotovi zvarljivost v nadaljnjih postopkih in skladnost z okoljskimi predpisi. Da se preprečijo napake, kot so zalepljenje ali hidravlično zatikanje, morajo inženirji prilagoditi viskoznost tekočine (<20 cSt pri lahkih oblikovalnih postopkih) hitrosti preše in površinski topografiji materiala. Končna izbira uravnava zmanjševanje trenja z enostavnostjo čiščenja in odstranjevanja.

Ključni dejavniki izbire: Spremenljivke materiala in procesa

Temelj izbire maziva leži v interakciji med materialom polizdelka in žagom. Različni kovini različno reagirata na trenje in toploto, kar zahteva različne kemijske sestave. Pri avtomobilskih aplikacijah je največja razlika med aluminijevimi zlitinami in visoko trdnimi jekli.

Aluminijasti deli karoserije (BIW) običajno uporabljajo zlitine serij 5xxx in 6xxx, ki so nagnjene k zalepljanju – napaki, pri kateri se aluminij prilepi na površino orodja. Za boj proti temu morajo maziva imeti močne lastnosti mejnega maščenja. Čeprav so bila tradicionalno standardna direktna olja, se industrija premaknila proti topla brez klora in emulzijam. Ta tekočina zagotavlja potrebno zaščito pregrade brez težkega ostanka, ki zaplete nadaljnje varjenje. Nasprotno pa Visoko trdna jekla (AHSS) ustvarjajo ogromno toploto in tlak, kar pogosto zahteva aditive za ekstremni tlak (EP) (kot so žveplo ali fosfor), da se prepreči okvara orodja.

Vezkost je še ena tehnična specifikacija, ki je ne moremo prezreti. Pogosta napaka pri hitrem žigosanju je izbira maziva, ki je preveč gosto. Na primer, standardna olja za valjarne imajo pogosto vezkost približno 40 cSt pri 40 °C . Čeprav so učinkovita za zaščito pred korozijo med shranjevanjem, ta debelina lahko povzroči »hidravlični učinek« med žigosanjem, ko tekočina ne more dovolj hitro zapustiti votlino orodja, kar preprečuje, da bi se list prilegal geometriji orodja. Pri natančnem oblikovanju se raje uporabljajo lažje tekočine z nižjo vezkostjo (pogosto <20 cSt ) za zagotavljanje ustrezne pretakanja kovine in preprečevanje lepljenja listov skupaj zaradi površinske napetosti.

Hitrost in količina proizvodnje določata tudi zmogljivost maziva. Presi z visoko hitrostjo ustvarjajo pomembno trenjsko toploto, zaradi česar je potrebna tekočina z odličnimi lastnostmi hlajenja – praviloma vodotopni hladilni sredstvi. Za proizvajalce, ki upravljajo s kompleksnimi dobavnimi verigami, je sodelovanje s sposobnimi strokovnjaki za izdelavo pogosto enako pomembno kot sama kemijska sestava. Družbe, kot so Shaoyi Metal Technology uporabljajo natančne procese, certificirane po IATF 16949, za ravnanje s temi spremenljivkami, kar zagotavlja, da ne glede na to, ali gre za hitre prototipe ali milijone komponent za OEM, ostajajo mazivo in parametri procesa konzistentni.

Vrste maziv: primerjava kemijske sestave in zmogljivosti

Poznavanje razpoložljivih kemijskih kategorij je bistveno za sprejemanje obveščene odločitve. Proizvajalci avtomobilskih pločevin ponavadi izbirajo med štirimi glavnimi kategorijami, pri čemer ima vsaka različne kompromise glede na maznost, hlajenje in omočljivost.

• Neposredna olja: To so čisti olji brez vsebnosti vode. Ponujajo odlično maznost in zaščito pred korozijo, kar jih naredi idealne za težko žigosanje težkih jeklenih delov. Imajo slabše hlajenje in pustijo debelo oljno ostanko, ki je težko odstraniti, pogosto zahtevajo razmaščevanje z uporabo topil.
• Vodotesni olji (emulcije): To so delovni konji sodobnega tlačnega prostora. Sestavljeni iz olja razpršenega v vodi, ponujajo uravnoteženo kombinacijo maznosti (iz olja) in hlajenja (iz vode). Lažje se čisti kot čisti olji in so združljivi z večino zvarjenih postopkov. Novi brezhlorni sestavi so vedno bolj priljubljeni za izpolnjevanje okoljskih predpisov.
• Sintetiki: Ti tekočini ne vsebujejo mineralnega olja in za zmanjšanje trenja uporabljajo kemijske polimere. Delujejo zelo čisto, ponujajo odlično hlajenje in so prozorne, kar omogoča operatorjem videti del med oblikovanjem. Vendar lahko stanejo več in lahko pustijo trde, lakove podobne ostanki, če jih ni primerno vzdrževano.
• Maziva v obliki suhega filma in vroče taljenja: Nujna za oblikovanje kompleksnih aluminijastih delov, zlasti za globoko vlečene zapore. Maziva vročega taljenja se nanašajo na valjarni in so pri sobni temperaturi suha (podobno kot vosk), aktivirajo pa se le, ko trenje v stiskalnici raztopi njihovo strukturo. To zagotavlja izjemno mejno mazanje brez neprijetnosti, ki jo povzročajo tekoča olja, vendar zahteva posebne postopke predhodnega čiščenja (pogosto pri višjih temperaturah), da se odstranijo.

Strategija uporabe: Stikne nasproti nestiknim sistemi

Celotna popolna kemična sestava bo odpovedala, če ni pravilno uporabljena. Deviz za uporabo je: "prava količina, na pravem mestu, v pravem času." Neenakomerna prekrivanje vodi do lokalnega obrabljanja orodij in razpok v delih, medtem ko prekomerna uporaba ustvarja varnostna tveganja in odpadke.

Valjčni nanosilniki (kontaktni): Zelo primerni za ravne predmetke in trakove, valjčni sistemi fizično stikajo kovino, da nanašajo enakomeren in dosleden film. Zelo učinkoviti so in zmanjšujejo razprševanje meglice, zaradi česar je delovno okolje čistejše. Valjčni nanosilniki ponavadi potrebujejo 12 do 15 palcev prostora na liniji ter odlično zagotavljajo popolno prekrivanje površine. Vendar pa lahko pri kompleksno oblikovanih delih nastopijo omejitve, kadar je treba podmazati določena problematična mesta.

Sistemi za pršenje (nekontaktni): Pri kompleksnih geometrijah ali kadar določena območja orodij potrebujejo dodatno podmazovanje, so sistemi za pršenje nadrejeni. Sodobni brezzračni ali elektrostatični sistemi za pršenje lahko ciljano tarčijo točna območja, ne da bi se dotikali kovine, s čimer zmanjšajo tveganje poškodb površine. To je ključno pri avtomobilskih površinah razreda A, kjer je vizualna popolnost obvezna. Težava pri sistemih za pršenje je nadzor nad razprševanjem; brez ustrezne zaprtosti in zbiranja meglice lahko znatno poslabšajo kakovost zraka ter zapravijo dragocene tekočine.

Kompatibilnost po obdelavi: Čiščenje in spoji

Naloga podmazovala za žigosanje se ne zaključi, ko del zapusti stiskalnico. Moralo mora ostati kompatibilno z nadaljnjimi postopki, kot so varjenje, strukturno lepljenje in barvanje. V avtomobilski industriji je to pogosto odločilni dejavnik.

Zavarljivost in lepljenje: Strukturni lepila se vse pogosteje uporabljajo za spoj aluminijastih delov. Ostanek podmazovala mora biti kompatibilen s temi lepili ali pa se mora enostavno umivati. Nedavni premiki v industriji so pripeljali do razvoja olj za pranje plošč, ki so posebej zasnovana za izboljšanje lepljenja aluminija, namesto starejših olj, usmerjenih na jeklo, ki so škodila trdnosti spojev.

Čiščenje in VZR: Umivnost podmazovala se meri po tem, kako enostavno se odstrani pri standardnem alkalnem kopelu. Naravna olja s težkimi kloriranimi parafini so zelo težko čistiva in predstavljajo izziv pri okoljskem odstranjevanju. Zato mnogi proizvajalci opreme zahtevajo brez klora tekočine, da se izognejo visokim stroškom, povezanim s posebnim ravnanjem. Za preverbo združljivosti naj izvajalci izvedejo "test madeža": namakajo kos v mazilu 24 ur, da preverijo, ali pride do spremembe barve ali vreženja, kar bi lahko kasneje nakazovalo težave s pritrditvijo barve.

Preizkušanje in overitev: zagotavljanje zmogljivosti

Preden se zavezajo k uporabi mazila v celotnem proizvodnem ciklu, je treba izvesti stroga preizkušanja, da se preveri njegova tribološka zmogljivost. Samo podatki s tehničnimi listi niso zadostni za kritične avtomobilske komponente.

• Test vlečenja skledice: Standardna metoda, pri kateri bodec iz ploščatga izrezka vleče skledico, dokler ne pride do loma. Določa sposobnost mazila, da omogoči tok kovine pod vlečno napetostjo.
• Test z vitom in stiskanjem: Oceni trdnost mazilnega filma pod vrtenjem in tlakom, kar simulira trenje pri postopkih globokega vlečenja.
• test obrabe štirih kroglic: Primarno se uporablja za merjenje lastnosti tekočine pri ekstremnih tlakih (EP), kar kaže, kako dobro zaščiti orodje ob visokih obremenitvah.

Prelaz iz laboratorija na proizvodno linijo vključuje preizkusno serijo. Inženirji morajo opazovati pojav »hidravličnega zatikanja« (kjer se deli zaradi prekomerne količine tekočine zataknejo v orodje) in »zarezanja« (nakupljanje aluminija na orodju). Uspešna validacija pomeni, da mazivo uspešno prestane vsa tri preizkušanja: oblikuje del znotraj dopustnih odstopanj, se izprani na obstoječi liniji za čiščenje ter omogoča brezhibno varjenje in barvanje.

Povzetek: Vzpostavitev končne odločitve

Izbira pravega maziva za avtomobilsko žigosanje je ravnotežje med tribologijo in procesnim inženiringom. Zahteva celostni pogled, ki upošteva lastnosti materiala (Al nasproti jeklu), natančnost sistema za nanášanje in stroge zahteve v nadaljnjih postopkih sestavljanja. Z izbiro kemičnih spojin brez klora in prilagoditvijo viskoznosti dinamiki žig presse lahko proizvajalci optimirajo tako kakovost delov kot tudi obratovalno učinkovitost.

Pogosta vprašanja

1. Ali je mazivo potrebno za vse vrste žigosanja kovin?

Da, skoraj vsi postopki žigosanja kovin zahtevajo neko obliko mazanja, da zmanjšajo trenje, odvajajo toploto in zaščitijo orodja. Tudi »suho« žigosanje pogosto uporablja prednanoseno tovarniško olje ali specializirano suho folijsko mazivo. Delovanje brez kakršnega koli maziva praviloma vodi do hitrega obraba orodij, poškodb delov in katastrofalnih okvar, še posebej pri materialih, kot je aluminij ali visokotrdno jeklo.

2. Katero mazivo je najboljše za aluminijaste avtomobilske dele?

Za aluminijaste dele karoserije (BIW) se industrijski standard premika proti topla brez klora ali toplo-taljene mazne sredstva. Ti zagotavljajo potrebno mejovalno mazanje za preprečevanje zatikanja, hkrati pa so lažji za čiščenje in bolj okolju prijazni kot tradicionalna težka olja. Toplo-taljene možnosti so posebej učinkovite za globoko vlečene zaklopnih delov.

3. Kako vpliva viskoznost maziva na kakovost žigosanja?

Viskoznost nadzoruje debelino filma. Če je viskoznost previsoka (>40 cSt), lahko povzroči »hidravlični učinek«, ki preprečuje popolno oblikovanje kovine v orodje in povzroča dimenzionalne netočnosti. Nasprotno, če je viskoznost prenizka, se film lahko pod tlakom razgradi, kar vodi do stika kovina-na-kovino in poškodb. Lahka olja z nizko viskoznostjo (<20 cSt) so pogosto prednostna izbira za hitro in natančno žigosanje.

4. Katera je razlika med olji brez dodatka vode in vodotesnimi žigosnimi tekočinami?

Neposredna olja so 100 % na osnovi olja in ponujajo največjo maznost za težke operacije, vendar jih je težko očistiti in slabše hlajujejo. Tekočine, topne v vodi (emulzije), vsebujejo vodo, kar omogoča odlično hlajenje in lažje odstranjevanje, zato so idealne za visokohitrostne operacije, kjer je pomembna generacija toplote. Tekočine, topne v vodi, so na splošno bolj združljive s postopki varjenja in barvanja v nadaljnjem procesu.