Höghastighets varmpressningsproduktionslinjen för ultral höghållfast stål (aluminium)
Viktiga funktioner
Produktionslinjen är utformad för att optimera tillverkningsprocessen för bildelar genom tillämpning av varmpressningsteknik. Denna process, känd som varmpressning i Asien och presshärdning i Europa, innebär att råmaterialet värms upp till en specifik temperatur och sedan pressas i motsvarande formar med hjälp av hydraulisk pressteknik samtidigt som trycket bibehålls för att uppnå önskad form och genomgå en fasomvandling av metallmaterialet. Varmpressningstekniken kan klassificeras i direkta och indirekta varmpressningsmetoder.
Fördelar
En av de viktigaste fördelarna med varmpressade strukturkomponenter är deras utmärkta formbarhet, vilket möjliggör produktion av komplexa geometrier med exceptionell draghållfasthet. Den höga hållfastheten hos varmpressade delar möjliggör användning av tunnare metallplåtar, vilket minskar komponenternas vikt samtidigt som strukturell integritet och krockprestanda bibehålls. Andra fördelar inkluderar:
Minskade skarvningsoperationer:Varmpräglingsteknik minskar behovet av svetsning eller fästanslutningar, vilket resulterar i förbättrad effektivitet och förbättrad produktintegritet.
Minimerad återfjädring och skevhet:Varmpräglingsprocessen minimerar oönskade deformationer, såsom återfjädring och skevhet, vilket säkerställer exakt måttnoggrannhet och minskar behovet av ytterligare omarbetning.
Färre delfel:Varmpressade delar uppvisar färre defekter, såsom sprickor och sprickbildning, jämfört med kallformningsmetoder, vilket resulterar i förbättrad produktkvalitet och minskat avfall.
Lägre presstonnage:Varmpressning minskar det erforderliga pressmängden jämfört med kallformningstekniker, vilket leder till kostnadsbesparingar och ökad produktionseffektivitet.
Anpassning av materialegenskaper:Varmpräglingsteknik möjliggör anpassning av materialegenskaper baserat på specifika områden av detaljen, vilket optimerar prestanda och funktionalitet.
Förbättrade mikrostrukturella förbättringar:Varmprägling erbjuder möjligheten att förbättra materialets mikrostruktur, vilket resulterar i förbättrade mekaniska egenskaper och ökad produkthållbarhet.
Strömlinjeformade produktionssteg:Varmprägling eliminerar eller minskar mellanliggande tillverkningssteg, vilket resulterar i en förenklad produktionsprocess, ökad produktivitet och kortare ledtider.
Produktapplikationer
Produktionslinjen för höghållfast stål (aluminium) med hög hastighet för varmprägling finner bred tillämpning vid tillverkning av vita karossdelar till bilar. Detta inkluderar stolpmonteringar, stötfångare, dörrbalkar och takräcken som används i personbilar. Dessutom utforskas användningen av avancerade legeringar som möjliggörs genom varmprägling alltmer inom industrier som flyg- och rymdindustrin, försvarsindustrin och tillväxtmarknader. Dessa legeringar erbjuder fördelarna med högre hållfasthet och minskad vikt som är svåra att uppnå med andra formningsmetoder.
Sammanfattningsvis säkerställer produktionslinjen för höghållfast stål (aluminium) med hög hastighet för varmprägling exakt och effektiv produktion av komplext formade bildelar. Med överlägsen formbarhet, minskade fogningsoperationer, minimerade defekter och förbättrade materialegenskaper erbjuder denna produktionslinje många fördelar. Dess tillämpningar sträcker sig till tillverkning av vita karossdelar för personbilar och erbjuder potentiella fördelar inom flyg- och rymdindustrin, försvaret och tillväxtmarknader. Investera i produktionslinjen för höghållfast stål (aluminium) med hög hastighet för varmprägling för att uppnå enastående prestanda, produktivitet och fördelar med lätthet inom fordonsindustrin och närliggande industrier.
Vad är varmstämpning?
Varmprägling, även känt som presshärdning i Europa och varmpressformning i Asien, är en metod för materialformning där ett ämne värms upp till en viss temperatur och sedan präglas och kyls under tryck i motsvarande form för att uppnå önskad form och inducera en fasomvandling i metallmaterialet. Varmpräglingsteknik innebär att borstålplåtar (med en initial hållfasthet på 500–700 MPa) värms upp till austenitiserande tillstånd, snabbt överförs till formen för höghastighetsprägling och kyls delen i formen med en kylningshastighet större än 27 °C/s, följt av en period av uppehåll under tryck, för att erhålla ultrahöghållfasta stålkomponenter med enhetlig martensitisk struktur.
Fördelarna med varmstämpning
Förbättrad draghållfasthet och förmågan att forma komplexa geometrier.
Minskad komponentvikt genom att använda tunnare plåt samtidigt som strukturell integritet och krockprestanda bibehålls.
Minskat behov av sammanfogningsoperationer som svetsning eller fastsättning.
Minimerad delfjädring och skevhet.
Färre deldefekter som sprickor och revor.
Lägre presskrav jämfört med kallformning.
Möjlighet att skräddarsy materialegenskaper baserat på specifika delzoner.
Förbättrade mikrostrukturer för bättre prestanda.
Effektiviserad tillverkningsprocess med färre operativa steg för att få en färdig produkt.
Dessa fördelar bidrar till den övergripande effektiviteten, kvaliteten och prestandan hos varmpressade strukturkomponenter.
Mer information om varmstämpning
1. Varmstämpling kontra kallstämpling
Varmprägling är en formningsprocess som utförs efter förvärmning av stålplåten, medan kallprägling avser direktprägling av stålplåten utan förvärmning.
Kallprägling har tydliga fördelar jämfört med varmprägling. Det har dock också vissa nackdelar. På grund av de högre spänningarna som kallpräglingsprocessen orsakar jämfört med varmprägling är kallpräglade produkter mer benägna att spricka och spricka. Därför krävs precisionsutrustning för kallprägling.
Varmpressning innebär att stålplåten värms upp till höga temperaturer före pressning och samtidigt kyls i formen. Detta leder till en fullständig omvandling av stålets mikrostruktur till martensit, vilket resulterar i en hög hållfasthet från 1500 till 2000 MPa. Följaktligen uppvisar varmpressade produkter högre hållfasthet jämfört med kallpressade motsvarigheter.
2. Flöde för varmstämplingsprocess
Varmprägling, även känt som "presshärdning", innebär att en höghållfast plåt med en initial hållfasthet på 500-600 MPa upphettas till temperaturer mellan 880 och 950 °C. Den uppvärmda plåten präglas och kyls sedan snabbt i formen, vilket uppnår kylningshastigheter på 20-300 °C/s. Omvandlingen av austenit till martensit under kylningen ökar komponentens hållfasthet avsevärt, vilket möjliggör produktion av präglade delar med hållfastheter upp till 1500 MPa. Varmpräglingstekniker kan klassificeras i två kategorier: direkt varmprägling och indirekt varmprägling:
Vid direkt varmpressning matas det förvärmda ämnet direkt in i en sluten form för pressning och kylning. Efterföljande processer inkluderar kylning, kanttrimning och hålslagning (eller laserskärning) samt ytrengöring.
Figur 1: varmstämplingsbearbetningsläge - direkt varmstämpling
I den indirekta varmpräglingsprocessen utförs kallformningssteget innan man går in i stadierna uppvärmning, varmprägling, kanttrimning, hålslagning och ytrengöring.
Den största skillnaden mellan indirekt varmprägling och direkt varmprägling ligger i att den indirekta metoden inkluderar ett kallformningsförformningssteg före uppvärmning. Vid direkt varmprägling matas plåten direkt in i värmeugnen, medan den kallformade förformade komponenten vid indirekt varmprägling skickas in i värmeugnen.
Processflödet för indirekt varmprägling innefattar vanligtvis följande steg:
Kallformning förformning--Uppvärmning--Varmprägling--Kanttrimning och håltagning--Ytrengöring
Figur 2: varmstämplingsprocessläge -- indirekt varmstämpling
3. Den huvudsakliga utrustningen för varmpressning inkluderar en värmeugn, varmformningspress och varmpressformar
Uppvärmningsugn:
Uppvärmningsugnen är utrustad med värme- och temperaturkontrollfunktioner. Den kan värma höghållfasta plåtar till rekristallisationstemperaturen inom en viss tid och uppnå ett austenitiskt tillstånd. Den måste kunna anpassa sig till storskalig automatiserad kontinuerlig produktion. Eftersom det uppvärmda ämnet endast kan hanteras av robotar eller mekaniska armar kräver ugnen automatisk lastning och lossning med hög positioneringsnoggrannhet. Dessutom bör den, vid uppvärmning av obelagda stålplåtar, ge gasskydd för att förhindra ytoxidation och avkarbonisering av ämnet.
Varmformningspress:
Pressen är kärnan i varmpressningstekniken. Den måste kunna pressas och hållas snabbt, samt vara utrustad med ett snabbt kylsystem. Den tekniska komplexiteten hos varmformningspressar överstiger vida den hos konventionella kallpressar. För närvarande är det bara ett fåtal utländska företag som behärskar design- och tillverkningstekniken för sådana pressar, och de är alla beroende av import, vilket gör dem dyra.
Varmstansformar:
Varmpressformar utför både formnings- och kylningssteg. I formningssteget, när ämnet matats in i formhålan, slutför formen snabbt pressningsprocessen för att säkerställa att delformningen är fullbordad innan materialet genomgår den martensitiska fasomvandlingen. Därefter går den in i kylnings- och kylningssteget, där värmen från arbetsstycket inuti formen kontinuerligt överförs till formen. Kylrör anordnade i formen avlägsnar omedelbart värme genom det strömmande kylmedlet. Den martensitiska-austenitiska omvandlingen börjar när arbetsstyckets temperatur sjunker till 425 °C. Omvandlingen mellan martensit och austenit slutar när temperaturen når 280 °C, och arbetsstycket tas ut vid 200 °C. Formens fasthållnings roll är att förhindra ojämn termisk expansion och kontraktion under kylningsprocessen, vilket kan resultera i betydande förändringar i delens form och dimensioner, vilket kan leda till kassation. Dessutom förbättrar det värmeöverföringseffektiviteten mellan arbetsstycket och formen, vilket främjar snabb kylning och kylning.
Sammanfattningsvis inkluderar den huvudsakliga utrustningen för varmpressning en uppvärmningsugn för att uppnå önskad temperatur, en varmformningspress för snabb pressning och fasthållning med ett snabbt kylsystem, och varmpressformar som utför både formnings- och kylningssteg för att säkerställa korrekt delformning och effektiv kylning.
Kylningshastigheten för kylningen påverkar inte bara produktionstiden, utan påverkar även omvandlingseffektiviteten mellan austenit och martensit. Kylningshastigheten avgör vilken typ av kristallin struktur som kommer att bildas och är relaterad till arbetsstyckets slutliga härdningseffekt. Den kritiska kyltemperaturen för borstål är cirka 30 ℃/s, och endast när kylningshastigheten överstiger den kritiska kyltemperaturen kan bildandet av martensitisk struktur främjas i största möjliga utsträckning. När kylningshastigheten är lägre än den kritiska kylningshastigheten kommer icke-martensitiska strukturer som bainit att uppstå i arbetsstyckets kristallisationsstruktur. Men ju högre kylningshastighet, desto bättre, desto högre kylningshastighet kommer att leda till sprickbildning i de formade delarna, och det rimliga kylningshastighetsintervallet måste bestämmas utifrån materialets sammansättning och processförhållanden för delarna.
Eftersom kylrörets design är direkt relaterad till kylhastighetens storlek, är kylröret generellt utformat med tanke på maximal värmeöverföringseffektivitet, så riktningen för det designade kylröret är mer komplex och svår att uppnå genom mekanisk borrning efter att formgjutningen är klar. För att undvika att begränsas av mekanisk bearbetning väljs i allmänhet metoden att reservera vattenkanaler före formgjutning.
Eftersom det fungerar under lång tid vid 200 ℃ till 880 ~ 950 ℃ under stränga kalla och varma växelförhållanden, måste varmpressningsmaterialet ha god strukturell styvhet och värmeledningsförmåga, och kan motstå den starka termiska friktionen som genereras av ämnet vid hög temperatur och den slipande slitaget från de fallande oxidskiktspartiklarna. Dessutom bör formmaterialet också ha god korrosionsbeständighet mot kylvätska för att säkerställa ett jämnt flöde av kylröret.
Trimning och piercing
Eftersom delarnas hållfasthet efter varmpressning når cirka 1500 MPa, blir utrustningens tonnagekrav större om presskära och stansning används, och slitaget på skärkanterna blir allvarligt. Därför används ofta laserskärningsenheter för att skära kanter och hål.
4. Vanliga kvaliteter av varmpressningsstål
Prestanda före stämpling
Prestanda efter stämpling
För närvarande är den vanligaste kvaliteten för varmpressningsstål B1500HS. Draghållfastheten före pressning ligger generellt mellan 480-800 MPa, och efter pressning kan draghållfastheten nå 1300-1700 MPa. Det vill säga att draghållfastheten för stålplåt på 480-800 MPa, genom varmpressning, kan uppnå en draghållfasthet på cirka 1300-1700 MPa för delar.
5. Användning av varmpressningsstål
Användning av varmpräglingsdelar kan avsevärt förbättra kollisionssäkerheten hos bilen och minska vikten på bilens vita kaross. För närvarande har varmpräglingsteknik tillämpats på vita karossdelar i personbilar, såsom bilen, A-stolpen, B-stolpen, stötfångaren, dörrbalken och takrelingen samt andra delar. Se figur 3 nedan för exempel på delar som är lämpliga för lättviktning.
figur 3: Vita kroppskomponenter lämpliga för varmprägling
Bild 4: Jiangdong Machinery 1200 ton varmpressningslinje
För närvarande har JIANGDONG MACHINERYs produktionslinjer för hydrauliska varmpressar varit mycket mogna och stabila. De tillhör den ledande nivån inom Kinas varmpressningsindustri. Som vice ordförande för smidesmaskineriavdelningen i China Machine Tool Association och medlemsenheter i China Forging Machinery Standardization Committee har vi också bedrivit forskning och tillämpningar av den nationella supersnabba varmpressningen av stål och aluminium, vilket har spelat en stor roll för att främja utvecklingen av varmpressningsindustrin i Kina och till och med världen över.
