Press qotishob tashqi shaklga ega bo'lgan po'lat xossalari: Mustahkamlik va shakllantirilish bo'yicha texnik qo'llanma

Qisqacha

Press qotishmali po'lat (PHS), shuningdek, issiq preslangan yoki borli po'lat sifatida ham tanilgan bo'lib, avtomashina xavfsizligi komponentlari uchun mo'ljallangan ultra-yuqori mustahkamlikdagi qotishmadir (odatda 22MnB5). Bu moslashtiriluvchan ferrit-peylitli holatda (~300–600 MPa gacha cho'zilish chegarasi) yetkazib beriladi, lekin ~900°C gacha isitilgandan so'ng sovutilgan matritsada quenchlanadi va juda qattiq martensit tuzilishiga aylanadi (cho'zilish mustahkamligi 1300–2000 MPa). Bu jarayon egilishni bartaraf etadi, murakkab geometriyaga imkon beradi hamda A-pillarlar va tamponlar kabi hal etuvchi zarba barqaror strukturalarda sezilarli darajada vaznni kamaytirish imkonini beradi.

Press Qotishmali Po'lat (PHS) Nima?

Press qotishgan po'lat (PHS), avtomobillar sanoatida ko'pincha issiq shakllantiriladigan po'lat yoki issiqlik bilan shakllantiriladigan po'lat sifatida nomlanadi, bu esa maxsus issiqlik va mexanik shakllantirish jarayonidan o'tadigan borliq qotishmali po'latlarning bir turi hisoblanadi. Xona haroratida shakllantiriladigan an'anaviy sovuq shakllantiriladigan po'latlardan farqli o'laroq, PHS austenit holatiga erishguncha isitiladi, so'ngra sovutilgan uskunada bir vaqtning o'zida shakllantiriladi va soyutiladi.

Ushbu jarayon uchun standart daraja 22MnB5 , karbon-mangan-bor qotishmasidir. Bor (odatda 0,002–0,005%) qo'shilishi juda muhim, chunki bu po'latning qotishini keskin yaxshilaydi va hatto o'rtacha sovutilish tezligida ham to'liq martensit mikrotuzilmani olish imkonini beradi. Bordan foydalanilmasa, material quenchlash davrida bainit yoki plyastik kabi yumshoq fazalarga aylanib qolishi mumkin va maqsad qilingan mustahkamlikka erisha olmaydi.

PHS ga qiymat beruvchi asosiy o'zgarish — bu mikrotuzilma. Yumshoq ferit-perlitli varaq sifatida yetkazilganda, materialni kesish va ishlash oson. Issiq shablonlash jarayonida u avstenitlanish haroratidan yuqori (odatda taxminan 900–950°C) qizdiriladi. Qizigan blank kalıpda mahkamlaganda, u tez sovutiladi (27°C/sekunddan tezroq). Bu tez sovutish yumshoqroq mikrotuzilmalarning hosil bo'lishini o'tkazib yuboradi va avstenitni to'g'ridan-to'g'ri martensite ga aylantiradi — bu po'lat tuzilmasining eng qattiq shakli.

Mexanik xususiyatlar: Yetkazib berilgan holda va qattiq holatda

Muhandislar va xarid mutaxassislari uchun press orqali qattiq holatga keltiriladigan po'lat xususiyatlarining eng muhim jihati boshlang'ich va yakuniy holati o'rtasidagi katta farqdir. Bu ikkilik murakkab shakllantirish (yumshoq paytda) va juda yuqori ishlash samaradorligi (qattiq paytda) imkonini beradi.

Quyidagi jadval 22MnB5 standart gradidagi press orqali qattiq holatga keltiriladigan po'lat xususiyatlarini qattiq holatga keltirish jarayonidan oldin hamda keyingi ko'rsatkichlari bilan solishtiradi:

Cho'zilish chegarasi tahlili: Ishlab chiqarish jarayonida cho'zilish chegarasi odatda uch baravar ortadi. Yetkazib berilgan holdagi material oddiy konstruksion po'latga o'xshab ketadi, lekin yakuniy mahsulot shikastlanishga qarshilik ko'rsatadigan qattiq holatga o'tadi va bu uni intruziya qarshilik kabi xavfsizlik tuzilmalariga ideal qiladi.

Qattiqlik va ishlov berish qulayligi: Yakuniy qattiqlik 470–510 HV bo'lib, mexanik kesish yoki teshish jarayonlarini juda qiyinlashtiradi hamda asbob eskirish ehtimolini oshiradi. Shu sababli, yakunlangan PHS qismlarni kesish amaliyotlarining aksariyati lazer bilan (qarang SSAB texnik ma'lumotlari ) yoki maxsus qattiq kesish matritsalari yordamida buyumni to'liq sovib ketishidan oldin amalga oshiriladi.

Keng tarqalgan PHS markalari va kimyoviy tarkibi

22MnB5 sanoatning asosiy materiali sifatida qolmoqda, lekin yana ham yengilroq va mustahkamroq komponentlarga bo'lgan talab bir nechta variantlarning ishlab chiqilishiga olib kelgan. Muhandislar odatda maksimal mustahkamlik va energiyani so'rash uchun zarur bo'lgan plastiklik o'rtasidagi muvozanatga qarab markalarni tanlaydi.

• PHS1500 (22MnB5): Taxminan 1500 MPa gacha cho'zilish chidamliligiga ega bo'lgan standart sinf. U taxminan 0.22% uglerod, 1.2% marganets va boron izlarini o'z ichiga oladi. U mustahkamlikni aksariyat xavfsizlik dasturlari uchun etarli darajada moslashtirilgan qattiqlik bilan muvozanatlash imkonini beradi.
• PHS1800 / PHS2000: Yangi yuqori mustahkamlikdagi sinflar bo'lib, ular cho'zilish chidamliligini 1800 yoki 2000 MPagacha oshiradi. Ular biroz ko'proq uglerod miqdori yoki o'zgartirilgan qotishmalar (masalan, kremniy/niobiy) orqali yuqori mustahkamlikka erishadi, lekin qattiqlik pasayishi mumkin. Ular to'siqqa kirish qarshiligini bosh afzallik sifatida ishlatiladigan tushmalar, masalan, buferli tirlar yoki tom rellarida qo'llaniladi.
• Moslashtiriluvchan sinflar (PHS1000 / PHS1200): Shuningdek, Presda Sirtqiqtiriladigan Po'latlar (PQS) sifatida ham tanilgan, ushbu sinflar (PQS450 yoki PQS550 kabi) qattiq holatdan keyin kengayishning (10–15%) yuqori darajasini saqlash uchun mo'ljallangan. Ular tezlik energiyasini uzatish o'rniga so'rish uchun B-postining "yumshoq zonalari" da keng qo'llaniladi.

Yuqori mustahkamlikdagi sinfda vodorod embrittlementi kabi muammolarni oldini olish uchun kimyoviy tarkib qat'iy nazorat qilinadi. Mantiqiy payvandlanishni saqlash uchun uglerod miqdori odatda 0.30% dan past bo'ladi.

Poklov va korroziyaga chidamlilik

Qoplamasiz po'lat 900°C gacha isitilganda tez oksidlanadi, qattiq parda hosil qiladi, bu esa pres-formalash matritsalariga zarar yetkazadi va shakllantirishdan keyin abraziv tozalash (donli portlash) talab qilinadi. Buni oldini olish uchun zamonaviy PHS ilovalarining aksariyati oldindan qoplangan varaqdan foydalanadi.

Alyuminiy-Kremniy (AlSi): Bu to'g'ridan-to'g'ri qizdirib shakllantirish uchun eng keng tarqalgan qoplamadir. Isish davrida parda hosil bo'lishini oldini oladi va korroziyaga nisbatan barrier (to'siq) himoyasini ta'minlaydi. AlSi qatlami po'lat temiri bilan birga qotib, matritsaning sirpanish ishqinishiga chidamli mustahkam sirt yaratadi. Ruxga (Tsink) o'xshamay, u galvanik (o'z-o'zidan tiklanuvchi) himoya bermaydi.

Rux (Zn) qoplamalari: Rux asosidagi qoplamalar (galvanizlangan yoki galvannealangan) nam muhitga (masalan, rokerlarga) ta'sir qiladigan qismlar uchun qimmatbaho katodli korroziyaga qarshi himoyani ta'minlaydi. Biroq, standart issiq shikastlash Suyuq metallning xiralashishi (LME) ga olib keladi, bu erda suyuq rux po'lat don chegaralariga kirib, mikroskopiya teshiklar hosil qiladi. Rux qoplangan PHS materialini xavfsiz boshqarish uchun maxsus "bilvosita" jarayonlar yoki "oldindan sovutilish" usullari talab etiladi.

Asosiy muhandislik afzalliklari

Press qotish po'lat xususiyatlarini joriy etish avtomashina dizaynida aniq muhandislik muammolariga asoslanadi. Bu material sovuq shikastlangan Yuqori mustahkamlikli pastqotishli (HSLA) yoki Ikki fazali (DP) po'latlar bilan tenglashtirib bo'lmaydigan echimlarni taklif etadi.

• Mukammal yengillashtirish: 1500 MPa yoki undan yuqori mustahkamlikdan foydalanish muhandislarga xavfsizlikni qurshab olmasdan qismning qalinligini kamaytirish (qalinligini pasaytirish) imkonini beradi. Oddiy po'latdan tayyorlangan 2,0 mm qalinlikdagi qism PHS da 1,2 mm gacha kamaytirilishi mumkin, bu esa sezilarli darajada og'irlikni tejash imkonini beradi.
• Sakrash yo'qligi: Sovuq shikastlashda, matritsa ochilgandan keyin yuqori mustahkamlikdagi po'lat o'zining asl shakliga "qaytishga" moyillikka ega bo'lib, o'lcham aniqligini qiyinlashtiradi. PHS issiq va yumshoq (austenit) holatda shakllanadi va matritsada cheklovlangan holda qattiq bo'ladi. Bu geometriyani o'z joyida bloklaydi, natijada deyarli nol darajadagi qaytish sodir bo'ladi va ajoyib o'lchov aniqrog'i erkinadi.
• Murakkab geometriya: Po'lat moslashuvchan (~900°C) bo'lganda shakllantirish amalga oshirilgani uchun chuqur tortilgan murakkab shakllar va siqilgan radiuslar bitta bosqichda shakllantirilishi mumkin — bunday geometriyalar sovuq yuqori mustahkamlikdagi po'lat bilan urinilganda yorilishi yoki treshin olishi mumkin.

Tipik avtomobil sohalarida qo'llanilishi

PHS ziddiyat sodir bo'lganda kabina ichiga kirishni oldini olish orqali haydovchilarni himoya qilish uchun mo'ljallangan qattiq tuzilma — zamonaviy avtomobillarning "xavfsizlik kafesi" uchun tanlanadigan materialdir.

Muhim tarkibiy qismlar

Standart dasturlarga quyidagilar kiradi A-pillars, B-pillars, roof rails, tunnel reinforcements, rocker panels, and door intrusion beams . So'nggi kishilarda ishlab chiqaruvchilar elektr transport vositalaridagi batareya shkaflariga yon tomondan urilishlarga qarshi modullarni himoya qilish uchun PHS integratsiya qilishni boshladilar.

Moslashgan xususiyatlari

Ilg'or ishlab chiqarish "Maxsus sharoblashtirish"ga imkon beradi, bu usulda yagona detalning (masalan, B-postavchaning pastki qismi) alohida zonalari yumshoq va plastik bo'lishi uchun sekinroq sovutiladi, shu bilan birga yuqori qismi to'liq qattiq bo'lib qoladi. Bu kombinatsiya detallarning ham kirib ketishga qarshilik ko'rsatish, ham energiyani so'rash jihatidan optimallashtirilishini ta'minlaydi.

Ushbu ilg'or materiallarni joriy etishni istagan ishlab chiqaruvchilar uchun maxsus fabrikalar bilan hamkorlik qilish zarur. Masalan, Shaoyi Metal Texnologiya kompaniyalari IATF 16949 standartlari asosida tezkor prototiplashtirishdan tortib massali ishlab chiqarishgacha bo'lgan murakkab avtomobil komponentlari uchun aniq moslamalarni boshqarish qobiliyatiga ega bo'lgan, yuqori tonnaj talablarini (600 tonnagacha) qondiradigan avtomatik press qismlari yechimlarini taklif etadi.

Xulosa

Press qotishgan po'lat xususiyatlari metallurgiya va ishlab chiqarish jarayoni o'rtasidagi muhim hamkorlikni ifodalaydi. Ferritdan martensitga fazaviy o'tishdan foydalanish orqali muhandislar murakkab dizaynlarga mos keladigan darajada shakllantiriladigan, lekin hayotlarni himoya qilish uchun etarlicha mustahkam bo'lgan materialga erishadi. Birlamchi darajalar 2000 MPa va undan yuqori darajaga rivojlanayotgan sari PHS avtomobil xavfsizligi va yengillashtirish strategiyalarining asosiy tayanch nuqtasi bo'lib qoladi.

Koʻpincha soʻraladigan savollar

1. Qizdirib preslash va pressda qotishish o'rtasida qanday farq bor?

Hech qanday farqi yo'q; atamalar almashinuvchan tarzda ishlatiladi. "Pressda qotishish" bu pressda sodir bo'ladigan metallurgik qotishish jarayonini anglatadi, "qizdirib preslash" esa shakl berish usulini anglatadi. Ikkalasi ham yuqori mustahkamlikdagi martensitli po'lat detallarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan bir xil ishlab chiqarish ketma-ketligini tavsiflaydi.

2. Press qotishgan po'latga nima uchun bor (boron) qo'shiladi?

Bor juda maydaiq miqdorda (0,002–0,005%) qo'shiladi va bu po'latning qattiq bo'lish qobiliyatini sezilarli darajada oshiradi. Sovish davomida yumshoqroq mikrotuzilmalar — ferit hamda perlit hosil bo'lishini kechiktiradi va sanoatlik pres-formalarda erishiladigan sovish tezligida ham po'lat butunlay qattiq martensitga aylanadi.

3. Qattiq bosib ishlangan po'latni payvandlash mumkinmi?

Ha, PHS ni payvandlash mumkin, lekin u maxsus parametrlarni talab qiladi. Material odatda atrofatan 0,22% uglerod tarkibiga ega bo'lgani uchun, unga qarshilik nuqtaviy payvandlash (RSW) hamda lazer bilan payvandlash mos keladi. Biroq, payvandlash issiqlik ta'siri ostidagi zonani (HAZ) biroz yumshatadi, shu sababli konstruksiyaga bunday ta'sir hisobga olinishi kerak. AlSi qoplamali po'latlar uchun qoplamani olib tashlash (lazer bilan vayron etish orqali) yoki payvand havzasi ifloslanishini oldini olish uchun ehtimollik bilan boshqarish kerak.