Liña de produción de estampado en quente de alta velocidade para aceiro de ultra alta resistencia (aluminio)
Características principais
A liña de produción está deseñada para optimizar o proceso de fabricación de pezas de automóbiles mediante a aplicación da tecnoloxía de estampado en quente. Este proceso, coñecido como estampado en quente en Asia e endurecemento por prensado en Europa, implica quentar o material en bruto a unha temperatura específica e logo prensalo en moldes correspondentes mediante tecnoloxía de prensa hidráulica mentres se mantén a presión para conseguir a forma desexada e sufrir unha transformación de fase do material metálico. A técnica de estampado en quente pódese clasificar en métodos de estampado en quente directos e indirectos.
Vantaxes
Unha das principais vantaxes dos compoñentes estruturais estampados en quente é a súa excelente conformabilidade, que permite a produción de xeometrías complexas cunha resistencia á tracción excepcional. A alta resistencia das pezas estampadas en quente permite o uso de láminas metálicas máis finas, o que reduce o peso dos compoñentes e mantén a integridade estrutural e o rendemento ante impactos. Outras vantaxes inclúen:
Operacións de unión reducidas:A tecnoloxía de estampado en quente reduce a necesidade de operacións de soldadura ou fixación de conexións, o que resulta nunha mellora da eficiencia e unha maior integridade do produto.
Springback e deformación minimizados:O proceso de estampado en quente minimiza as deformacións indesexables, como o retroceso e a deformación das pezas, garantindo unha precisión dimensional precisa e reducindo a necesidade de retraballos adicionais.
Menos defectos nas pezas:As pezas estampadas en quente presentan menos defectos, como gretas e rachaduras, en comparación cos métodos de conformado en frío, o que resulta nunha mellora da calidade do produto e nunha redución dos residuos.
Tonelaxe de prensa inferior:A estampación en quente reduce a tonelaxe de prensado necesaria en comparación coas técnicas de conformado en frío, o que leva a un aforro de custos e a unha maior eficiencia da produción.
Personalización das propiedades do material:A tecnoloxía de estampado en quente permite a personalización das propiedades do material en función de áreas específicas da peza, optimizando o rendemento e a funcionalidade.
Melloras microestruturais melloradas:A estampación en quente ofrece a capacidade de mellorar a microestrutura do material, o que resulta en melloras nas propiedades mecánicas e unha maior durabilidade do produto.
Pasos de produción simplificados:A estampación en quente elimina ou reduce os pasos intermedios de fabricación, o que resulta nun proceso de produción simplificado, unha maior produtividade e prazos de entrega máis curtos.
Aplicacións do produto
A liña de produción de estampado en quente de alta velocidade de aceiro de alta resistencia (aluminio) atopa unha ampla aplicación na fabricación de pezas brancas de carrozaría para automóbiles. Isto inclúe conxuntos de piares, parachoques, vigas de portas e conxuntos de barras de teito utilizados en vehículos de pasaxeiros. Ademais, o uso de aliaxes avanzadas habilitadas pola estampado en quente está a ser explorado cada vez máis en industrias como a aeroespacial, a defensa e os mercados emerxentes. Estas aliaxes ofrecen as vantaxes dunha maior resistencia e un peso reducido que son difíciles de conseguir con outros métodos de conformado.
En conclusión, a liña de produción de estampado en quente de alta velocidade de aceiro de alta resistencia (aluminio) garante unha produción precisa e eficiente de pezas de carrozaría de automóbiles de formas complexas. Cunha formabilidade superior, operacións de unión reducidas, defectos minimizados e propiedades melloradas do material, esta liña de produción ofrece numerosas vantaxes. As súas aplicacións esténdense á fabricación de pezas de carrozaría brancas para vehículos de pasaxeiros e ofrecen beneficios potenciais na industria aeroespacial, de defensa e nos mercados emerxentes. Invista na liña de produción de estampado en quente de alta velocidade de aceiro de alta resistencia (aluminio) para lograr vantaxes excepcionais de rendemento, produtividade e deseño lixeiro na industria automotriz e afíns.
Que é a estampación en quente?
A estampación en quente, tamén coñecida como endurecemento por prensado en Europa e conformación por prensado en quente en Asia, é un método de conformación de materiais no que unha peza en bruto se quenta a unha determinada temperatura e logo se estampan e se temperan a presión na matriz correspondente para conseguir a forma desexada e inducir unha transformación de fase no material metálico. A tecnoloxía de estampación en quente implica o quecemento de láminas de aceiro ao boro (cunha resistencia inicial de 500-700 MPa) ao estado de austenización, a súa transferencia rápida á matriz para a estampación a alta velocidade e o temperado da peza dentro da matriz a unha velocidade de arrefriamento superior a 27 °C/s, seguido dun período de mantemento a presión, para obter compoñentes de aceiro de ultra alta resistencia cunha estrutura martensítica uniforme.
As vantaxes da estampación en quente
Mellora da resistencia á tracción máxima e da capacidade de formar xeometrías complexas.
Redución do peso dos compoñentes mediante o uso de chapas metálicas máis finas, mantendo a integridade estrutural e o rendemento ante impactos.
Menor necesidade de operacións de unión como soldadura ou fixación.
Redución da elasticidade parcial e da deformación.
Menos defectos nas pezas, como gretas e rachaduras.
Menores requisitos de tonelaxe de prensado en comparación coa conformación en frío.
Capacidade para adaptar as propiedades dos materiais en función de zonas específicas da peza.
Microestruturas melloradas para un mellor rendemento.
Proceso de fabricación simplificado con menos pasos operativos para obter un produto acabado.
Estas vantaxes contribúen á eficiencia, calidade e rendemento xerais dos compoñentes estruturais estampados en quente.
Máis detalles sobre a estampación en quente
1. Estampación en quente vs. estampación en frío
A estampación en quente é un proceso de conformado que se realiza despois de prequecer a chapa de aceiro, mentres que a estampación en frío refírese á estampación directa da chapa de aceiro sen prequecer.
A estampación en frío ten claras vantaxes sobre a estampación en quente. Non obstante, tamén presenta algunhas desvantaxes. Debido ás maiores tensións inducidas polo proceso de estampación en frío en comparación coa estampación en quente, os produtos estampados en frío son máis susceptibles a rachar e rachar. Polo tanto, requírese un equipo de estampación preciso para a estampación en frío.
A estampación en quente implica quentar a chapa de aceiro a altas temperaturas antes da estampación e simultaneamente o temple na matriz. Isto leva a unha transformación completa da microestrutura do aceiro en martensita, o que resulta nunha alta resistencia que oscila entre os 1500 e os 2000 MPa. En consecuencia, os produtos estampados en quente presentan unha maior resistencia en comparación cos seus homólogos estampados en frío.
2. Fluxo do proceso de estampado en quente
A estampación en quente, tamén coñecida como "endurecemento por prensado", implica o quecemento dunha lámina de alta resistencia cunha resistencia inicial de 500-600 MPa a temperaturas entre 880 e 950 °C. A lámina quentada é entón estampada e temperada rapidamente na matriz, alcanzando velocidades de arrefriamento de 20-300 °C/s. A transformación da austenita en martensita durante o temperado mellora significativamente a resistencia do compoñente, o que permite a produción de pezas estampadas con resistencias de ata 1500 MPa. As técnicas de estampación en quente pódense clasificar en dúas categorías: estampación en quente directa e estampación en quente indirecta:
Na estampación en quente directa, a peza en bruto prequentado aliméntase directamente a unha matriz pechada para a estampación e o temple. Os procesos posteriores inclúen o arrefriamento, o recorte de bordos e a perforación (ou corte por láser) e a limpeza da superficie.
Figura 1: modo de procesamento de estampado en quente: estampado en quente directo
No proceso de estampado en quente indirecto, o paso de preaformado de conformado en frío realízase antes de entrar nas etapas de quecemento, estampado en quente, recorte de bordos, perforación e limpeza superficial.
A principal diferenza entre os procesos de estampado en quente indirecto e estampado en quente directo reside na inclusión do paso de preconformado en frío antes do quentamento no método indirecto. Na estampado en quente directo, a chapa metálica aliméntase directamente ao forno de quentamento, mentres que na estampado en quente indirecto, o compoñente preconformado conformado en frío envíase ao forno de quentamento.
O fluxo do proceso de estampado en quente indirecto adoita implicar os seguintes pasos:
Preconformación en frío -- Quecemento -- Estampación en quente -- Recorte de bordos e perforación -- Limpeza de superficies
Figura 2: modo de procesamento de estampado en quente: estampado en quente indirecto
3. O equipo principal para a estampación en quente inclúe un forno de quecemento, unha prensa de conformado en quente e moldes de estampado en quente
Forno de calefacción:
O forno de quecemento está equipado con capacidades de quecemento e control de temperatura. É capaz de quentar placas de alta resistencia á temperatura de recristalización nun tempo especificado, acadando un estado austenítico. Necesita ser capaz de adaptarse aos requisitos de produción continua automatizada a grande escala. Dado que o lingote quentado só pode ser manipulado por robots ou brazos mecánicos, o forno require carga e descarga automatizadas con alta precisión de posicionamento. Ademais, ao quentar placas de aceiro sen revestimento, debe proporcionar protección contra gases para evitar a oxidación superficial e a descarbonización do lingote.
Prensa de conformado en quente:
A prensa é o núcleo da tecnoloxía de estampado en quente. Necesita ter a capacidade de estampado e suxeición rápidos, así como estar equipada cun sistema de arrefriamento rápido. A complexidade técnica das prensas de conformado en quente supera con creces a das prensas de estampado en frío convencionais. Actualmente, só unhas poucas empresas estranxeiras dominan a tecnoloxía de deseño e fabricación destas prensas, e todas dependen das importacións, o que as fai caras.
Moldes de estampado en quente:
Os moldes de estampado en quente realizan tanto as etapas de conformado como de temple. Na etapa de conformado, unha vez que o lingote se introduce na cavidade do molde, o molde completa rapidamente o proceso de estampado para garantir a finalización da formación da peza antes de que o material sofra a transformación da fase martensítica. Despois, entra na etapa de temple e arrefriamento, onde a calor da peza dentro do molde se transfire continuamente ao molde. Os tubos de arrefriamento dispostos dentro do molde eliminan instantaneamente a calor a través do refrixerante que flúe. A transformación martensítico-austenítica comeza cando a temperatura da peza baixa a 425 °C. A transformación entre a martensita e a austenita remata cando a temperatura alcanza os 280 °C e a peza sácase a 200 °C. A función da suxeición do molde é evitar a expansión e contracción térmica desigual durante o proceso de temple, o que podería provocar cambios significativos na forma e as dimensións da peza, o que levaría a residuos. Ademais, mellora a eficiencia da transferencia térmica entre a peza e o molde, promovendo un temple e arrefriamento rápidos.
En resumo, o equipo principal para a estampación en quente inclúe un forno de quecemento para alcanzar a temperatura desexada, unha prensa de conformado en quente para unha estampación e fixación rápidas cun sistema de arrefriamento rápido e moldes de estampado en quente que realizan tanto as etapas de conformado como de temple para garantir a correcta formación da peza e un arrefriamento eficiente.
A velocidade de arrefriamento por temple non só afecta o tempo de produción, senón que tamén afecta a eficiencia de conversión entre austenita e martensita. A velocidade de arrefriamento determina que tipo de estrutura cristalina se formará e está relacionada co efecto de endurecemento final da peza. A temperatura crítica de arrefriamento do aceiro ao boro é duns 30 ℃/s, e só cando a velocidade de arrefriamento supera a temperatura crítica de arrefriamento pode promoverse na maior medida a formación da estrutura martensítica. Cando a velocidade de arrefriamento é inferior á velocidade crítica de arrefriamento, aparecerán estruturas non martensíticas como a bainita na estrutura de cristalización da peza. Non obstante, canto maior sexa a velocidade de arrefriamento, mellor, canto maior sexa a velocidade de arrefriamento, levará á formación de gretas nas pezas formadas, e o rango razoable de velocidade de arrefriamento debe determinarse segundo a composición do material e as condicións do proceso das pezas.
Dado que o deseño do tubo de refrixeración está directamente relacionado co tamaño da velocidade de refrixeración, o tubo de refrixeración xeralmente deseñase desde a perspectiva da máxima eficiencia de transferencia de calor, polo que a dirección do tubo de refrixeración deseñado é máis complexa e é difícil de obter mediante perforación mecánica despois de completar a fundición do molde. Para evitar restricións por procesamento mecánico, xeralmente escóllese o método de reservar canles de auga antes da fundición do molde.
Debido a que funciona durante moito tempo a 200 ℃ a 880~950 ℃ en condicións severas de alternancia de frío e calor, o material da matriz de estampado en quente debe ter unha boa rixidez estrutural e condutividade térmica, e pode resistir a forte fricción térmica xerada polo tocho a alta temperatura e o efecto de desgaste abrasivo das partículas da capa de óxido caídas. Ademais, o material do molde tamén debe ter unha boa resistencia á corrosión do refrixerante para garantir un fluxo suave do tubo de refrixeración.
Recorte e perforación
Dado que a resistencia das pezas despois da estampación en quente alcanza uns 1500 MPa, se se emprega o corte por prensado e o punzonado, os requisitos de tonelaxe do equipo son maiores e o desgaste do bordo de corte da matriz é importante. Polo tanto, as unidades de corte por láser úsanse a miúdo para cortar bordos e buratos.
4. Graos comúns de aceiro de estampado en quente
Rendemento antes do estampado
Rendemento despois do estampado
Na actualidade, o grao común de aceiro para estampación en quente é o B1500HS. A resistencia á tracción antes da estampación xeralmente está entre 480 e 800 MPa e, despois da estampación, a resistencia á tracción pode alcanzar os 1300 e 1700 MPa. É dicir, a resistencia á tracción dunha chapa de aceiro de 480-800 MPa, mediante a conformación por estampación en quente, pode alcanzar unha resistencia á tracción de pezas duns 1300-1700 MPa.
5. O uso de aceiro de estampado en quente
A aplicación de pezas de estampado en quente pode mellorar significativamente a seguridade contra colisións do automóbil e conseguir o lixeiro peso da carrozaría do automóbil en branco. Na actualidade, a tecnoloxía de estampado en quente aplicouse ás pezas brancas da carrozaría dos turismos, como o coche, o piar A, o piar B, o parachoques, a viga da porta e o raíl do teito, entre outras pezas. Vexa a figura 3 a continuación para ver exemplos de pezas axeitadas para o lixeiro peso.
figura 3: Compoñentes do corpo branco axeitados para estampado en quente
Fig. 4: Liña de prensa de estampado en quente de 1200 toneladas de Jiangdong Machinery
Na actualidade, as solucións da liña de produción de prensas hidráulicas de estampado en quente de JIANGDONG MACHINERY son moi maduras e estables. No campo da conformación en quente de China, o estampado en quente pertence ao nivel líder e, como vicepresidente da rama de maquinaria de forxa da Asociación de Máquinas-Ferramenta de China, así como unidades membros do Comité de Normalización de Maquinaria de Forxa de China, tamén emprendemos o traballo de investigación e aplicación do estampado en quente de superalta velocidade nacional de aceiro e aluminio, que xogou un papel enorme na promoción do desenvolvemento da industria do estampado en quente en China e mesmo no mundo.
