KRATKO

Tvrdoća materijala za automobilsku industriju ključna je specifikacija, za koju se obično zahteva da alatni čelik bude izrađen u opsegu 58 i 64 HRC . Ovaj nivo tvrdoće neophodan je da bi izdržao ekstremna opterećenja pri obradi savremenih materijala poput naprednih čelika visoke čvrstoće (AHSS). Postizanje odgovarajuće tvrdoće osigurava dovoljnu otpornost alata na habanje kako bi se sprečio prerani otkaz, uz očuvanje dovoljne žilavosti da se izbegne lomljenje ili pucanje, što direktno utiče na efikasnost proizvodnje i kvalitet delova.

Razumevanje zašto je tvrdoća ključna za automobile alate

Tvrdoca materijala formalno se definiše kao sposobnost materijala da otpori lokalizovano plastično deformisanje, poput ogrebotina ili udubljenja. U kontekstu proizvodnje alata za automobilsku industriju, ova osobina je od primarnog značaja. Alati su izloženi ogromnim, ponavljajućim silama dok oblikuju lim u složene delove za vozila. Ako je materijal alata previše mekan, dolazi do njegovog deformisanja, ogrebotina ili brzog habanja, što rezultuje nekonzistentnom kvalitetom delova i skupim prekidima u proizvodnji. Potreba za preciznom tvrdoćom postala je još izraženija sa sveopštim uvođenjem Napredni čelici visoke čvrstoće (AHSS) u proizvodnji vozila radi poboljšanja sigurnosti i smanjenja težine.

Главни изазов потиче од одличних својстава АХСС, који могу имати радне оптерећења до четири пута већа у односу на обични челик. Ови напредни материјали такође показују значајно радно ојачање, што значи да постају јачи и тврђи током обраде. То доводи до изузетно великих напона на површинама матрица. Матрица без довољне тврдоће брзо ће подлећи абразивном и адхезивном хабању, при коме се микроскопске честице одламају са површине алата, што доводи до цаца (заковања) на деловима и брзог пропадања саме матрице. Стога је висока тврдоћа површине прва линија одбране против ових облика кварова.

Међутим, тврдоћа не постоји у вакууму. Она има кључни, обрнут однос према жилавости — способности материјала да апсорбује енергију и отпорно буде према пуцању. Када се тврдоћа материјала повећава, обично се повећава и његова крхкост. матрица која је прекомерно тврда може бити веома отпорна на хабање, али може оштрити ил пукнути под ударним оптерећењима током операције штампања. Ова компромисна ситуација је централни изазов приликом избора материјала за матрице. Циљ је пронаћи материјал и процес термичке обраде који ће дати ниво тврдоће довољно висок за отпорност на хабање, али који задржава довољно жилавости да спречи катастрофални квар. Ова равнотежа је основна за израду издржљиве, поуздане и економичне алата.

Уобичајени материјали за аутомобилске матрице и њихове спецификације тврдоће

Izbor materijala za alate za duboko vučenje u automobilskoj industriji je precizna nauka koja se temelji na visokokvalitetnim alatnim čelicima i određenim sortama livene gvožđa koja pružaju potrebnu kombinaciju tvrdoće, otpornosti na habanje i žilavosti. Ovi materijali su projektovani da tačno oblikuju limove kroz milione ciklusa. Za delove sa velikim habanjem i režne ivice, alatni čelici su primarni izbor, dok se liveno gvožđe često koristi za veća, strukturna tela alata zbog njegove stabilnosti i ekonomičnosti.

Челици за алат су специјални легури који садрже елементе као што су хром, молибден и ванадијум, због чега се могу топлотно обрађивати до веома високих нивоа чврстоће. На пример, серија D челика за алат позната је по изузетној отпорности на хабање због високог садржаја угљеника и хрома. Сиви лив, посебно ковки лив, пружа чврсту основу за склоп матрице са добром способношћу пригушења вибрација, омогућавајући добар баланс између перформанси и изводљивости производње. Одабир одговарајућег материјала са ове листе сложен је процес који захтева дубоко стручно знање. Предузећа која се специјализују за израду по меру, као што је Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , користе напредне симулације да би ускладила најбољи материјал и чврстоћу са специфичним потребама производње, од брзог прототипирања до масовне производње.

Да би се обезбедио јасан референтни оквир, табела испод даје преглед уобичајених материјала који се користе за аутомобилске матрице, њихову типичну радну тврдоћу и основне примене. Вредности тврдоће, мерене на Роквеловој скали C (HRC), постижу се помоћу прецизно контролисаних процеса термичке обраде.

Кључни фактори који утичу на избор тврдоће

Не постоји универзална вредност чврстоће која одговара свим аутомобилским применама матрица. Оптимална чврстоћа одређује се детаљном анализом неколико међусобно повезаних фактора. Одабир исправне спецификације чврстоће захтева холистичко разумевање целокупног производног процеса, од материјала који се обликује до специфичне функције матрице. Погрешан избор може довести до прематурног квара алата, лошег квалитета делова и повећаних оперативних трошкова.

Најзначајнији фактори који утичу на потребну чврстоћу су:

• Материјал предмета обраде: Чврстоћа и дебљина лима који се обликује су примарни одредници. Обликовање меких алуминијумских легура за делове направљене ливењем захтева другачију чврстоћу матрице него што је потребно за класицање високо чврстих, абразивних AHSS материјала за структурне делове кућишта. Као правило, што су материјали предмета обраде чврђи и дебљи, потребна је већа чврстоћа матрице како би се спречило хабање.
• Тип примене: Природа операције диктира потребну равнотежу између чврстоће и жилавости. На пример, резни или ножни умак захтева веома чврст руб (**HRC 60–65**) како би задржао оштрину и спречио лупање, као што је детаљно описано у упутствима за избор чврстоће сечива насупрот томе, умак за дубоко вучење можда има приоритет жилавости да би издржао велике ударне силе без пуцања, што може подразумевати нешто нижу чврстоћу.
• Proizvodni obim: За производњу великог капацитета, отпорност на хабање је од пресудног значаја како би се смањио застој услед одржавања умака. Стога се наводи већа чврстоћа, која се често допуњава површинским преклопима као што је PVD (депозиција физичком паром), како би се максимализовао век трајања алата. За серијску производњу малог капацитета или прототипове, материјал са мањом отпорношћу на хабање (и нижом ценом) може бити прихватљив.

Коначно, одлука подразумева анализу компромиса. Максимизација отпорности на хабање често долази на рачун жилавости. Табела испод илуструје овај основни компромис:

Инжењери морају узети у обзир ове факторе да би одредили тврдоћу која обезбеђује најпоузданије и најисплативије перформансе за предвиђену примену. Ово често подразумева избор отпорног основног материјала, а затим наношење површинских третмана или премаза како би се побољшала отпорност на хабање у критичним областима, без прављења целини крхког алата.

Često postavljana pitanja

1. Колика је тврдоћа матричног челика?

Тврдоћа алата за челик значајно варира у зависности од његовог састава и термичке обраде, али обично се креће у одређеном опсегу за аутомобилске примене. За алате од челика за хладну обраду као што је D2, радна тврдоћа је генерално између 55 и 62 HRC , док је за D3 између 58 i 64 HRC . Ова висока тврдоћа обезбеђује неопходну отпорност на хабање за резање и обликовање лима. Челици за топлу обраду као што је H13, који се користе у ливењу под притиском, имају нижу тврдоћу, уобичајено око 44-48 HRC, како би се побољшала жилавост и отпорност на замор услед топлоте.

2. Који је најбољи материјал за алат?

Не постоји једини „најбољи“ материјал за све алата; оптималан избор зависи од примене. За високу отпорност на хабање у алата за клупање, класичан избор су челици високог угљеника и високог хрома као што је D2. За примене које захтевају већу жилавост и отпорност на лупање, челици отпорни на удар као што је S7 или жилави челици од праха (PM) су бољи. За велике делове алата, плочиво ливено гвожђе често се преферира због своје исплативости и стабилности. Најбољи материјал равнотежи захтеве у погледу перформанси — отпорности на хабање, издржљивости и цене — у односу на специфичне захтеве производственог процеса.

3. Која је тврдоћа D3 материјала?

D3 алатни челик, познат и као 1.2080, је високоугљенични, високог хрома алатни челик познат по изузетној отпорности на хабање. Након одговарајуће термичке обраде, D3 челик може постићи тврдоћу у опсегу 58-64 HRC . То га чини веома погодним за режне и формирајуће матрице где су дуговечност и отпорност на абразивно хабање први захтеви.

4. Који је опсег тврдоће H13 челика?

H13 је свеобухватни хром-молибденски челик за топлотну обраду. Његова тврдоћа је уобичајено нижа од челика за хладну обраду како би обезбедио издржљивост неопходну за примену на високим температурама. За матрице за пресовање под притиском, уобичајени опсег тврдоће је 44 до 48 HRC . У применама које захтевају већу отпорност на удар, може се калити до ниже тврдоће од 40 до 44 HRC. Ова равнотежа чини га отпорним на термички умор и пукотине у захтевним условима као што су štampanje pod pritiskom .