Коротко

Штампування теплозахисних екранів для автомобілів — це прецизійний виробничий процес, призначений для управління тепловим навантаженням транспортного засобу за допомогою тонколистових металів, як правило 0,3 мм до 0,5 мм алюмінієві сплави (1050, 3003) або нержавіючу сталь (Сорт 321). Виробничий процес часто використовує прогресивне штампування або трансферні преси етап штампування до формування.

Цей процес штампування — створення малюнків у вигляді півкуль або штукатурки — значно підвищує структурну жорсткість тонких фольг і покращує теплове відбиття. Успіх проектування залежить від балансу між формозмінністю матеріалу та контролем дефектів, зокрема обмеженням зморшкування при формуванні ударом і дотриманням жорстких допусків (від ±0,075 мм) для забезпечення бездоганної збірки.

Вибір матеріалу: сплави, види твердості та товщина

Вибір правильного основного матеріалу є вирішальним етапом у створенні теплозахисних екранів, що визначається насамперед розташуванням компонента та інтенсивністю теплового навантаження, яке він має витримувати. Виробникам потрібно поєднати зниження ваги з термічною довговічністю, що призводить до розходження у застосуванні алюмінію та нержавіючої сталі.

Сплави алюмінію (серії 1000 та 3000)

Для загального захисту днища та моторного відсіку найпоширенішим варіантом є алюміній завдяки його високій відбивній здатності та малій масі. Стандартом галузі зазвичай є сплави 1050 та 3003 ці матеріали часто поставляються У стані O-пластичності (відпалений/м'який), щоб максимально полегшити формування на початкових етапах штампування.

• Діапазон товщин: Стандартні екрани використовують листи товщиною від 0,3 мм до 0,5 мм . Застосування подвійного шару може використовувати фольгу товщиною до 0.2мм , щоб створити повітряні зазори, які додатково ізолюють від теплового випромінювання.
• Закріплення при деформації: Важливою особливістю обробки алюмінію 1050-O є фізична трансформація під час тиснення. Механічна дія нанесення малюнка на стрічку зміцнює матеріал, ефективно змінюючи стан від O до твердішого, який часто класифікується як H114 . Ця додаткова жорсткість має важливе значення для обробки, але змінює параметри подальших операцій формування.

Нержавіюча сталь (марка 321)

У зонах із високим тепловим навантаженням, таких як турбонагнітачі та випускні колектори, температура плавлення алюмінію (приблизно 660 °C) недостатня. У цих випадках інженери вдаються до нержавіюча сталь 321 . Ця аустенітна нержавіюча сталь, легована титаном, має винятковий опір міжкристалічній корозії та повзучості при високих температурах.

Практичні приклади, такі як ті, що стосуються екранів турбонагнітачів, демонструють необхідність використання нержавіючої сталі для компонентів, які мають витримувати великі термічні навантаження. Ці деталі часто вимагають більшої товщини, ніж аналогічні алюмінієві, а також потужного інструментарію для обробки матеріалу з високою межею міцності при розтягуванні.

Технологічний процес: стратегії поступального штампування

Технологічний процес виготовлення теплозахисних екранів відрізняється від стандартного штампування листового металу через крихкість сировини та необхідність текстурування. Процес зазвичай дотримується чіткої послідовності: Подача рулону → Тиснення → Заготовка → Формування → Обрізка/проколювання .

Послідовність «спочатку тиснення, потім формування»

На відміну від звичайних панелей, де зберігається поверхневий стан, теплозахисні екрани спеціально текстурують. Етап тиснення зазвичай відбувається одразу після розгортання рулону. Це не лише естетично: текстурування забезпечує два важливих інженерних переваги:

1. Конструкційна жорсткість: Штучно підвищує жорсткість фольги товщиною 0,3 мм, дозволяючи їй утримувати форму без прогинання.
2. Теплові показники: Збільшує площу поверхні для розсіювання тепла та створює багатогранні кути відбиття.

Штампування зі змина́нням проти штампування з витягуванням

Інженери мають вирішити між штампуванням зі змина́нням та штампуванням з витягуванням в залежності від бюджету та геометрії.

• Штампування зі змина́нням: Цей метод використовує лише пуансон і матрицю без тримача заготовки. Він є економічно вигідним щодо оснащення, але схильний до неконтрольованого руху матеріалу. У виробництві теплозахисних екранів це часто призводить до зморшок. Однак, оскільки теплозахисні екрани — це функціональні (не видимі) компоненти, у галузі часто вважають незначні зморшки прийнятними, якщо вони не перешкоджають збиранню.
• Штампування з витягуванням: Для складних геометрій, де зморшки призводять до функціонального відмовлення, застосовують штампування з витягуванням. Цей метод використовує тримач заготовки для контролювання руху матеріалу в порожнину матриці, забезпечуючи гладку поверхню, але збільшує вартість оснащення.

Великосерійне виробництво спирається на прогресивне штампування або автоматизовані системи передачі. Наприклад, виробництво понад 100 000 одиниць щороку з нержавіючої сталі для турбозахисту вимагає значних пресових потужностей. Хоча легші алюмінієві деталі можуть виготовлятися на менших лініях, міцні стальні компоненти часто потребують преси від 200 до 600 тонн для забезпечення стабільної чіткості форми та розмірної точності.

Виробники, які потребують масштабованих рішень, часто звертаються до партнерів із широкими пресовими можливостями. Наприклад, Shaoyi Metal Technology пропонує прецизійне штампування з пресовою потужністю до 600 тонн, забезпечуючи перехід від швидкого прототипування до масового виробництва за стандартами IATF 16949. Така потужність є життєво важливою під час переходу від м’яких інструментів у прототипах до твердих інструментів у масовому виробництві складних автомобільних вузлів.

Інженерні виклики: дефекти та допуски

Штампування тонкостінних матеріалів із тисненням спричиняє специфічні дефекти, які необхідно усувати технологам.

Контроль зморшок та пружного повернення

Зморшкування є найпоширенішою несправністю при формуванні теплових екранів у результаті аварій через низьку жорсткість листа та стискальні напруження на фланці. Хоча функціональне зморшкування часто допускається в несполучених зонах, неконтрольовані складки (перекриття) можуть призвести до тріщин або небезпекі під час обробки.

Вискок іншим чинником є пружне повернення, особливо для робочо-закріплених алюмінієвих сплавів H114 або високоміцних нержавіючих сталей. Програмне забезпечення для моделювання часто використовується для прогнозування пружного повернення та компенсації геометрії матриці (занадто сильне згинання), щоб отримати остаточну форму.

Точні допуски

Незважаючи на грубий вигляд тиснених екранів, точки кріплення потребують високої точності. Наприклад, екран турбонагнітача може вимагати допусків до ±0,075мм на критичних діаметрах, щоб забезпечити ідеальне ущільнення та запобігти дребезжанню від вібрацій. Досягнення такого рівня точності вимагає жорсткого оснащення та часто передбачає вторинні операції, такі як лазерне травлення для відстеження (штрих-коди, дати виробництва) безпосередньо в межах виробничої лінії.

Тріщини на краях

Крайові тріщини можуть виникати під час відгинання штампованих листів. Процес штампування зменшує пластичність матеріалу, що робить його більш схильним до розриву під час розтягування. Оптимізація співвідношення штампування (висота порівняно з діаметром виступу) є ключовим конструкторським чинником для запобігання цьому виду пошкодження.

Штамповані візерунки та термічна функція

Текстура теплового екрану є функціональною специфікацією. Вибір візерунку впливає на формо-стійкість металу та його термічні властивості.

• Півкулястий візерунок: Цей візерунок широко використовується завдяки збалансованій багатонапрямковій жорсткості та відмінній відбивній здатності. Він створює поверхню з виїмками, яка ефективно розсіює теплове випромінювання.
• Шестигранний/Штукатурний візерунки: Ці візерунки забезпечують інший естетичний вигляд і можуть запропонувати вищу міцність у середовищах, схильних до пошкодження камінням, наприклад, у тунелях днища автомобіля.

Моделювання показує, що геометрія штампування відіграває роль у формовність - Я не знаю. Добре розроблений малюнок дозволяє матеріалу текти рівномірно під час витягування, зменшуючи ризик глибоких переломів, тоді як агресивний малюнок на крихкому сплаві призводить до негайного збиття.

Застосування та випадки використання в промисловості

Автомобільні теплові щити використовуються там, де теплове управління має вирішальне значення для довготривалості компонентів і комфорту пасажирів.

• Шкиди турбонакушувача: Як правило, сталі з нержавіючої сталі 321. Вони повинні витримувати швидкі теплові цикли та інтенсивне радіаційне тепло з корпусу турбіни.
• Вихлопні щити: Часто багатошаровий алюміній або сталь. Вони захищають проводку двигуна і пластикові компоненти від теплового поглинання колектора.
• Підтілесні тунелі: Великі, сформовані алюмінієві листя (1050/3003), що протікають по всій довжині витяжної системи. Вони запобігають передачі тепла на підлогу салону і часто служать подвійній меті аеродинамічного вигладження та зниження шуму.
• Захист електронної блоки керування (ЕБП): Менші, точні щити, призначені для відволікання тепла від чутливої бортової електроніки.