பிரஸ் ஹார்ட்டனிங் ஸ்டீல் பண்புகள்: வலிமை மற்றும் வடிவமைப்பு திறனுக்கான தொழில்நுட்ப வழிகாட்டி

சுருக்கமாக

அழுத்தி வலுப்படுத்தும் எஃகு (PHS), சூடான ஸ்டாம்ப் செய்யப்பட்ட அல்லது போரான் எஃகு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது ஆட்டோமொபைல் பாதுகாப்பு பாகங்களுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட மிக அதிக வலிமை கொண்ட உலோகக் கலவை (பொதுவாக 22MnB5) ஆகும். இது ஒரு உருவாக்கக்கூடிய ஃபெரிட்டிக்-பீர்லைட்டிக் நிலையில் (~300–600 MPa விட்டுச் செல்லும் வலிமை) வழங்கப்படுகிறது, ஆனால் ~900°C க்கு சூடேற்றி குளிர்ந்த செதிலில் குளிர்விக்கப்படும்போது மிகவும் கடினமான மார்டன்சைட்டிக் கட்டமைப்பாக (இழுவிசை வலிமை 1300–2000 MPa) மாறுகிறது. இந்த செயல்முறை ஸ்பிரிங்பேக்கை நீக்குகிறது, சிக்கலான வடிவங்களை அனுமதிக்கிறது, மேலும் A-தூண்கள் மற்றும் பம்பர்கள் போன்ற முக்கியமான மோதல் கட்டமைப்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க எடை குறைப்பை சாத்தியமாக்குகிறது.

அழுத்தி வலுப்படுத்தும் எஃகு (PHS) என்றால் என்ன?

ஃபிரஸ் ஹார்டனிங் ஸ்டீல் (PHS), அடிக்கடி வாகனத் துறையில் ஹாட்-ஸ்டாம்ப்டு ஸ்டீல் அல்லது ஹாட்-ஃபார்ம்டு ஸ்டீல் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது, இது ஒரு சிறப்பு வெப்ப மற்றும் இயந்திர உருவாக்கும் செயல்முறையைக் கடக்கும் போரான்-உலோகக்கலவை ஸ்டீல்களின் ஒரு பிரிவைக் குறிக்கிறது. அறை வெப்பநிலையில் உருவாக்கப்படும் பாரம்பரிய குளிர்-ஸ்டாம்ப்டு ஸ்டீல்களைப் போலல்லாமல், PHS ஆனது ஆஸ்டெனைட்டிக் நிலையை அடையும் வரை சூடேற்றப்படுகிறது, பின்னர் ஒரு குளிர்ந்த கருவிக்குள் ஒரே நேரத்தில் உருவாக்கப்பட்டு குளிர்விக்கப்படுகிறது.

இந்த செயல்முறைக்கான தரநிலை தரம் 22MnB5 , ஒரு கார்பன்-மாங்கனீசு-போரான் உலோகக்கலவை. போரானைச் சேர்ப்பது (பொதுவாக 0.002–0.005%) மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் இது ஸ்டீலின் கடினமடையும் தன்மையை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது, குறைந்த குளிர்ச்சி விகிதங்களில் கூட முழுமையான மார்டென்சைட்டிக் நுண்கட்டமைப்பு அடையப்படுவதை உறுதி செய்கிறது. போரான் இல்லாமல், குளிர்விக்கும் கட்டத்தின் போது பெய்னைட் அல்லது பெர்லைட் போன்ற மென்மையான கட்டங்களாக பொருள் மாறக்கூடும், இலக்கு வலிமையை அடைய முடியாமல் போகும்.

PHS இன் மதிப்பை அளிக்கும் அடிப்படை மாற்றம் நுண்கட்டமைப்புச் சார்ந்தது. மென்மையான பெர்ரைட்டிக்-பெர்லைட்டிக் தகடாக வழங்கப்படும் இந்தப் பொருள், வெட்டுவதற்கும், கையாளுவதற்கும் எளிதானது. ஹாட் ஸ்டாம்பிங் செயல்முறையின் போது, இது அஸ்டெனைட்டியலேஷன் வெப்பநிலைக்கு மேல் (பொதுவாக 900–950°C) சூடேற்றப்படுகிறது. சூடான பிளாங்க் டையில் பிடிக்கப்படும்போது, அது வேகமாகக் குளிர்விக்கப்படுகிறது (27°C/நொடி அல்லது அதற்கு மேல்). இந்த வேகமான குளிர்விப்பு மென்மையான நுண்கட்டமைப்புகள் உருவாவதைத் தவிர்த்து, அஸ்டெனைட்டை நேரடியாக மார்டென்சைட் ஆக மாற்றுகிறது, இது எஃகு கட்டமைப்பின் கடினமான வடிவம்.

இயந்திர பண்புகள்: வழங்கப்பட்டபடி மற்றும் கடினமாக்கப்பட்ட

பொறியாளர்கள் மற்றும் வாங்குதல் நிபுணர்களுக்கு, பிரஸ் ஹார்டனிங் ஸ்டீலின் பண்புகளில் மிக முக்கியமான அம்சம் அதன் ஆரம்ப நிலைக்கும் இறுதி நிலைக்கும் இடையே உள்ள பெரும் வேறுபாடு ஆகும். இந்த இருமைத்தன்மை சிக்கலான வடிவமைப்புகளை (மென்மையான நிலையில்) உருவாக்கவும், அதிக செயல்திறனை (கடினமான நிலையில்) வழங்கவும் அனுமதிக்கிறது.

கீழே உள்ள அட்டவணை 22MnB5 தரத்தின் பொதுவான இயந்திர பண்புகளை பிரஸ் ஹார்டனிங் செயல்முறைக்கு முன்னும் பின்னும் ஒப்பிடுகிறது:

ஓய்வு வலிமை பகுப்பாய்வு: செயல்முறையின் போது ஓய்வு வலிமை பொதுவாக மூன்று மடங்காகும். வழங்கப்பட்ட பொருள் சாதாரண கட்டமைப்பு எஃகு போல நடத்தை கொண்டிருந்தாலும், முடிக்கப்பட்ட பாகம் கடினமாகவும், வடிவம் மாறுவதற்கு எதிர்ப்பு கொண்டதாகவும் இருக்கும். இது பாதுகாப்பான உள்ளே நுழைவதை தடுக்கும் கூண்டுகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கிறது.

கடினத்தன்மை மற்றும் ஆக்கி இயந்திர செயல்பாடு: இறுதி கடினத்தன்மை 470–510 HV ஆகும், இது இயந்திர வெட்டுதல் அல்லது பஞ்சிங் செய்வதை மிகவும் கடினமாக்கி, கருவியின் அழிவை ஏற்படுத்தும். எனவே, PHS பாகங்களில் பெரும்பாலான வெட்டும் செயல்கள் லேசர் வெட்டுதல் மூலம் (பார்க்கவும் SSAB தொழில்நுட்ப தரவு ) அல்லது பாகம் முழுவதுமாக குளிருவதற்கு முன் சிறப்பு கடின-வெட்டும் உருவங்கள் மூலம் செய்யப்படுகின்றன.

பொதுவான PHS தரங்கள் மற்றும் வேதியியல் கலவை

22MnB5 தொழில்துறையின் முக்கிய உலோகமாக இருந்தாலும், மேலும் இலகுவான மற்றும் வலுவான பாகங்களுக்கான தேவை பல வகைகளின் உருவாக்கத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளது. பொறியாளர்கள் பெரும்பாலும் உச்ச வலிமைக்கும் ஆற்றல் உறிஞ்சுதலுக்கான தேவையான நெகிழ்ச்சிக்கும் இடையேயான சமநிலையின் அடிப்படையில் தரங்களைத் தேர்ந்தெடுக்கின்றனர்.

• PHS1500 (22MnB5): ~1500 MPa இழுவிசை வலிமை கொண்ட தரப்பட்ட தரம். இதில் தோராயமாக 0.22% கார்பன், 1.2% மாங்கனீசு மற்றும் தட்டச்சு போரான் உள்ளது. பெரும்பாலான பாதுகாப்பு பயன்பாடுகளுக்கு வலிமையுடன் போதுமான தடிமனை இது சமப்படுத்துகிறது.
• PHS1800 / PHS2000: இழுவிசை வலிமையை 1800 அல்லது 2000 MPa வரை உயர்த்தும் புதிய மிக அதிக வலிமை கொண்ட தரங்கள். இவை கார்பன் உள்ளடக்கத்தை சிறிது அதிகரிப்பது அல்லது உலோகக்கலவையை மாற்றுவது (எ.கா., சிலிக்கான்/நியோபியம்) மூலம் அதிக வலிமையை அடைகின்றன, ஆனால் தடிமன் குறைவாக இருக்கலாம். மோதலைத் தடுப்பதே ஒரே முன்னுரிமையாக உள்ள பாகங்களுக்கு, எ.கா., பம்பர் பீம்கள் அல்லது கூரை ரெயில்களுக்கு இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• நெகிழ்வான தரங்கள் (PHS1000 / PHS1200): அழுத்தி வெப்பநிலைப்படுத்தப்பட்ட எஃகு (PQS) என்றும் அழைக்கப்படும் இந்த தரங்கள் (PQS450 அல்லது PQS550 போன்றவை), கடினமடைந்த பிறகும் அதிகரித்த நீட்சியை (10–15%) பராமரிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இவை பி-தூணின் "மென்மையான மண்டலங்களில்" கார் மோதல் ஆற்றலை உடலில் கடத்தாமல் உறிஞ்சுவதற்காக பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஹைட்ரஜன் உடைத்துப்போதல் போன்ற பிரச்சினைகளைத் தவிர்க்க, குறிப்பாக அதிக வலிமை கொண்ட தரங்களில், வேதிச் சேர்க்கை கண்டிப்பாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. சிறந்த சீல் திறனை பராமரிக்க, கார்பன் உள்ளடக்கம் பொதுவாக 0.30% க்கு கீழே வைக்கப்படுகிறது.

பூச்சுகள் மற்றும் துரு எதிர்ப்பு

900°C க்கு சூடேற்றப்படும்போது, பூச்சு பூசப்படாத எஃகு விரைவாக ஆக்சிஜனேற்றமடைகிறது, இதனால் கடினமான தடிப்பு உருவாகிறது; இது அச்சிடும் கட்டங்களுக்கு சேதத்தை ஏற்படுத்துகிறது மற்றும் உருவாக்கத்திற்குப் பிறகு அரிப்பு சுத்திகரிப்பு (ஷாட் பிளாஸ்டிங்) தேவைப்படுகிறது. இதைத் தவிர்க்க, பெரும்பாலான நவீன PHS பயன்பாடுகள் முன்கூட்டியே பூசப்பட்ட தகடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

அலுமினியம்-சிலிக்கான் (AlSi): இது நேரடி ஹாட் ஸ்டாம்பிங்கிற்கான ஆதிக்க லேப்பாக்கம் ஆகும். சூடேற்றத்தின் போது இது துருப்பிடிப்பதைத் தடுக்கிறது மற்றும் தடை செய்யும் துருப்பிடிப்புப் பாதுகாப்பை வழங்குகிறது. AlSi அடுக்கு சூடேற்றும் கட்டத்தின் போது எஃகு இரும்புடன் ஒரு உலோகக்கலவையை உருவாக்கி, டையின் நழுவும் உராய்வைத் தாங்கக்கூடிய வலுவான மேற்பரப்பை உருவாக்குகிறது. துருத்தடுப்பான் (Zinc) போலல்லாமல், இது கால்வானிக் (சுய-ஆற்றல் நிரப்பும்) பாதுகாப்பை வழங்கவில்லை.

துருத்தடுப்பான் (Zn) பூச்சுகள்: துருத்தடுப்பான்-அடிப்படையிலான பூச்சுகள் (கால்வனைஸ்டு அல்லது கால்வனீஸ்டு) மிகச் சிறந்த கேதோடிக் துருப்பிடிப்புப் பாதுகாப்பை வழங்குகின்றன, இது நீர்நிலை சூழலுக்கு (எ.கா., ராக்கர்கள்) வெளிப்படும் பாகங்களுக்கு மதிப்புமிக்கது. இருப்பினும், சாதாரண ஹாட் ஸ்டாம்பிங் திரவ உலோக பலவீனமடைதல் (LME) ஏற்படுத்தலாம், இதில் திரவ துருத்தடுப்பான் எஃகு தானிய எல்லைகளுக்குள் ஊடுருவி நுண்ணிய விரிசல்களை ஏற்படுத்துகிறது. துருத்தடுப்பான் பூசப்பட்ட PHS ஐ பாதுகாப்பாக கையாள, சிறப்பு "மறைமுக" செயல்முறைகள் அல்லது "முன்குளிர்விக்கும்" நுட்பங்கள் பெரும்பாலும் தேவைப்படுகின்றன.

முக்கிய பொறியியல் நன்மைகள்

வாகன வடிவமைப்பில் குறிப்பிட்ட பொறியியல் சவால்கள் மூலம் பிரஸ்-கரடிங் எஃகு பண்புகள் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டன. இந்த பொருள் குளிர்-அடிப்படை உயர்-சக்தி குறைந்த அலாய் (HSLA) அல்லது இரட்டை-கட்ட (DP) எஃகுகளுடன் பொருந்த முடியாத தீர்வுகளை வழங்குகிறது.

• மிக இலகுரக எடை: 1500 MPa அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வலிமைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், பொறியியலாளர்கள் பாதுகாப்பை பாதிக்காமல் பகுதியின் தடிமன் (கீழ்நிலை) குறைக்க முடியும். ஒரு காலத்தில் 2.0 மிமீ தடிமன் கொண்ட ஒரு பாகம், PHS இல் 1.2 மிமீக்கு குறைக்கப்படலாம், இதனால் கணிசமான எடை சேமிக்கப்படும்.
• ஸீரோ ஸ்பிரிங்பேக்: குளிர் முத்திரையிடலில், உயர் வலிமை கொண்ட எஃகுகள் அச்சு திறந்த பிறகு அவற்றின் அசல் வடிவத்திற்கு "மீண்டும்" வருகின்றன, இது பரிமாண துல்லியத்தை கடினமாக்குகிறது. PHS சூடாகவும் மென்மையாகவும் இருக்கும்போது உருவாகிறது (ஆஸ்டெனைட்) மற்றும் டூவில் கட்டுப்படுத்தப்பட்டிருக்கும் போது கடினமாகிறது. இது வடிவத்தை அமைத்து வைக்கிறது, இதன் விளைவாக கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய ஸ்பிரிங்பேக் மற்றும் விதிவிலக்கான பரிமாண துல்லியம் ஏற்படுகிறது.
• சிக்கலான வடிவவியல்: எஃகு மென்மையான நிலையில் (~900°C) இருக்கும்போது வடிவமைப்பு நிகழ்வதால், ஆழமான உருவாக்கங்கள் மற்றும் கடினமான ஆரங்களுடன் கூடிய சிக்கலான வடிவங்களை ஒரே அடியில் உருவாக்க முடியும்—குளிர்ந்த மிக அதிக வலிமையான எஃகைப் பயன்படுத்தி முயற்சித்தால் பிளந்து போகும் வடிவங்களை இதன் மூலம் உருவாக்க முடியும்.

சாதாரண ஆட்டோமோட்டிவ் பயன்பாடுகள்

PHS என்பது நவீன வாகனங்களின் "பாதுகாப்பு கூண்டு"-க்கான தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொருளாகும்—உட்புற பகுதியில் ஊடுருவலைத் தடுப்பதன் மூலம் பயணிகளை மோதலின்போது பாதுகாக்க வடிவமைக்கப்பட்ட கடினமான கட்டமைப்பு.

முக்கிய பாகங்கள்

தரமான பயன்பாடுகளில் அடங்குவன A-தூண்கள், B-தூண்கள், கூரை ரெயில்கள், சுரங்க வலுப்படுத்துதல்கள், ராக்கர் பேனல்கள் மற்றும் கதவு ஊடுருவல் பீம்கள் . சமீபத்தில், மின்சார வாகனங்களுக்கான பேட்டரி உறைகளில் PHS ஐ உற்பத்தியாளர்கள் ஒருங்கிணைக்கத் தொடங்கியுள்ளனர், பக்கவாட்டு மோதல்களிலிருந்து மாட்யூல்களைப் பாதுகாக்க.

தனிப்பயனாக்கப்பட்ட பண்புகள்

மேம்பட்ட உற்பத்தி "தனிப்பயன் வெப்பநிலை ஒழுங்குபடுத்தலை" (Tailored Tempering) சாத்தியமாக்குகிறது, இதில் ஒரு பாகத்தின் குறிப்பிட்ட பகுதிகள் (B-பிள்ளரின் அடிப்பகுதி போன்றவை) மெதுவாகக் குளிர்விக்கப்பட்டு மென்மையாகவும் நெகிழ்வாகவும் இருக்கும், அதே நேரத்தில் மேல் பகுதி முழுமையாக கடினமாக மாறும். இந்த சேர்வு பாகத்தை ஊடுருவலை எதிர்க்கவும், ஆற்றலை உறிஞ்சுவதற்கும் ஏற்றவாறு உகப்படுத்துகிறது.

இந்த மேம்பட்ட பொருட்களை செயல்படுத்த விரும்பும் உற்பத்தியாளர்களுக்கு, சிறப்பு உருவாக்கும் நிறுவனங்களுடன் இணைந்து செயல்படுவது அவசியம். இதுபோன்ற Shaoyi Metal Technology நிறுவனங்கள் IATF 16949 தரநிலைகளின் கீழ் வேகமான முன்மாதிரி தயாரிப்பு முதல் பெருமளவு உற்பத்தி வரை, உயர் டன் தேவைகளை (அதிகபட்சம் 600 டன்) கையாளவும், சிக்கலான ஆட்டோமொபைல் பாகங்களுக்கான துல்லியமான கருவி தேவைகளை மேலாண்மை செய்யவும் திறன் பெற்ற ஆட்டோ ஸ்டாம்பிங் பாகங்களுக்கான முழுமையான தீர்வுகளை வழங்குகின்றன.

முடிவு

அழுத்து உறுதியாக்கல் எஃகு பண்புகள் உலோகவியல் மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறை இடையே ஒரு முக்கியமான ஒத்துழைப்பைக் குறிக்கின்றன. ஃபெர்ரைட்டிலிருந்து மார்டென்சைட்டாக நிகழும் கட்ட மாற்றத்தைப் பயன்படுத்தி, சிக்கலான வடிவமைப்புகளுக்கு ஏற்றவாறு உருவாக்கக்கூடியதாகவும், உயிர்களைப் பாதுகாக்கும் அளவுக்கு வலுவானதாகவும் ஒரு பொருளை பொறியாளர்கள் அடைகின்றனர். 2000 MPa மற்றும் அதற்கும் மேற்பட்ட தரங்கள் மேம்படும் வகையில், PHS ஆனது ஆட்டோமொபைல் பாதுகாப்பு மற்றும் இலகுரக மூலோபாயங்களின் முக்கிய ஆதாரமாக தொடரும்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

வெப்ப அச்சிடுதல் மற்றும் அழுத்து உறுதியாக்கல் இடையே உள்ள வித்தியாசம் என்ன?

வித்தியாசம் ஏதுமில்லை; இந்த சொற்கள் பரஸ்பரம் பரிமாற்றமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. "அழுத்து உறுதியாக்கல்" என்பது அச்சில் நிகழும் உலோகவியல் உறுதியாக்க செயல்முறையைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் "வெப்ப அச்சிடுதல்" என்பது உருவாக்கும் முறையைக் குறிக்கிறது. இரண்டுமே அதிக வலிமை கொண்ட மார்டென்சைட்டிக் எஃகு பாகங்களை உற்பத்தி செய்ய பயன்படும் ஒரே உற்பத்தி வரிசையை விவரிக்கின்றன.

அழுத்து உறுதியாக்கல் எஃகில் போரான் ஏன் சேர்க்கப்படுகிறது?

எஃகின் கடினத்தன்மையை மிகையாக்க சிறு அளவு (0.002–0.005%) போரான் சேர்க்கப்படுகிறது. குளிர்விக்கும் போது ஃபெரைட் மற்றும் பெர்லைட் போன்ற மென்மையான நுண்கட்டமைப்புகள் உருவாவதை இது தாமதப்படுத்துகிறது, இதனால் தொழில்துறை ஸ்டாம்பிங் சாய்களில் கிடைக்கும் குளிர்விக்கும் விகிதத்தில் கூட எஃகு முழுமையான கடின மார்டன்சைட்டாக மாறுகிறது.

3. அழுத்தி கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகை வெல்டிங் செய்ய முடியுமா?

ஆம், PHS ஐ வெல்டிங் செய்ய முடியும், ஆனால் குறிப்பிட்ட அளவுருக்கள் தேவைப்படுகின்றன. பொதுவாக இப்பொருளின் கார்பன் உள்ளடக்கம் சுமார் 0.22% ஆக இருப்பதால், இது ரெசிஸ்டன்ஸ் ஸ்பாட் வெல்டிங் (RSW) மற்றும் லேசர் வெல்டிங்குக்கு பொருந்தும். எனினும், வெல்டிங் செய்யும் போது ஹீட் ஏபெக்டட் ஸோன் (HAZ) ஓரளவு மென்மையாகிறது, இதை வடிவமைப்பில் கணக்கில் கொள்ள வேண்டும். AlSi-ஓடுக்கப்பட்ட எஃகுகளுக்கு, வெல்ட் குழியத்தில் கலப்பு ஏற்படாமல் தடுக்க ஓடு நீக்கப்பட வேண்டும் (லேசர் அப்ளேஷன் மூலம்) அல்லது வெல்டிங் செய்யும் போது கவனமாக கையாளப்பட வேண்டும்.