De snelle hot stamping-productielijn voor ultrasterk staal (aluminium)
Belangrijkste kenmerken
De productielijn is ontworpen om het productieproces van auto-onderdelen te optimaliseren door de toepassing van hot stamping-technologie.Dit proces, dat in Azië bekend staat als heetstempelen en in Europa persharden, omvat het verwarmen van het blanco materiaal tot een specifieke temperatuur en het vervolgens in overeenkomstige mallen persen met behulp van hydraulische perstechnologie, terwijl de druk behouden blijft om de gewenste vorm te bereiken en een fasetransformatie te ondergaan van het materiaal. metalen materiaal.De hot stamping-techniek kan worden ingedeeld in directe en indirecte hot stamping-methoden.
Voordelen
Een van de belangrijkste voordelen van warmgestempelde structurele componenten is hun uitstekende vervormbaarheid, waardoor de productie van complexe geometrieën met uitzonderlijke treksterkte mogelijk is.De hoge sterkte van warmgestempelde onderdelen maakt het gebruik van dunnere metalen platen mogelijk, waardoor het gewicht van de componenten wordt verminderd, terwijl de structurele integriteit en crashprestaties behouden blijven.Andere voordelen zijn onder meer:
Minder verbindingsoperaties:Hot stamping-technologie vermindert de noodzaak voor las- of bevestigingswerkzaamheden, wat resulteert in verbeterde efficiëntie en verbeterde productintegriteit.
Geminimaliseerde terugvering en kromtrekken:Het warmstempelproces minimaliseert ongewenste vervormingen, zoals terugveren en kromtrekken van onderdelen, waardoor nauwkeurige maatnauwkeurigheid wordt gegarandeerd en de noodzaak voor extra nabewerking wordt verminderd.
Minder onderdeeldefecten:Heetgestempelde onderdelen vertonen minder defecten, zoals scheuren en splijten, vergeleken met koudvormmethoden, wat resulteert in een verbeterde productkwaliteit en minder afval.
Lager perstonnage:Heetstansen vermindert het benodigde perstonnage in vergelijking met koudvormtechnieken, wat leidt tot kostenbesparingen en een verhoogde productie-efficiëntie.
Aanpassing van materiaaleigenschappen:Hot stamping-technologie maakt het mogelijk materiaaleigenschappen aan te passen op basis van specifieke delen van het onderdeel, waardoor de prestaties en functionaliteit worden geoptimaliseerd.
Verbeterde microstructurele verbeteringen:Hot stamping biedt de mogelijkheid om de microstructuur van het materiaal te verbeteren, wat resulteert in verbeterde mechanische eigenschappen en een langere productduurzaamheid.
Gestroomlijnde productiestappen:Hot stamping elimineert of vermindert tussenliggende productiestappen, wat resulteert in een vereenvoudigd productieproces, verbeterde productiviteit en kortere doorlooptijden.
Producttoepassingen
De hogesnelheidsproductielijn voor heetstempelen van staal (aluminium) vindt brede toepassing bij de productie van witte auto-carrosseriedelen.Dit omvat kolomconstructies, bumpers, deurbalken en dakrailconstructies die worden gebruikt in personenvoertuigen.Bovendien wordt het gebruik van geavanceerde legeringen, mogelijk gemaakt door heetstempelen, steeds meer onderzocht in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, defensie en opkomende markten.Deze legeringen bieden de voordelen van hogere sterkte en lager gewicht die moeilijk te bereiken zijn met andere vormmethoden.
Concluderend: de High-Speed Hot Stamping-productielijn van hoogwaardig staal (aluminium) zorgt voor een nauwkeurige en efficiënte productie van complex gevormde carrosseriedelen.Met superieure vervormbaarheid, minder verbindingsbewerkingen, minimale defecten en verbeterde materiaaleigenschappen biedt deze productielijn talloze voordelen.De toepassingen ervan strekken zich uit tot de productie van witte carrosseriedelen voor personenvoertuigen en bieden potentiële voordelen in de lucht- en ruimtevaart, defensie en opkomende markten.Investeer in de hogesnelheidsproductielijn voor heetstempelen van staal (aluminium) om uitstekende prestaties, productiviteit en lichtgewichtontwerpvoordelen te bereiken in de auto- en aanverwante industrieën
Wat is hotstampen?
Heetstansen, ook bekend als persharden in Europa en heetpersvormen in Azië, is een methode voor materiaalvorming waarbij een plano tot een bepaalde temperatuur wordt verwarmd en vervolgens in de overeenkomstige matrijs onder druk wordt gestempeld en afgeschrikt om de gewenste vorm te bereiken en te induceren een fasetransformatie in het metaalmateriaal.Hot stamping-technologie omvat het verwarmen van boorstaalplaten (met een initiële sterkte van 500-700 MPa) tot de austenitiserende staat, deze snel overbrengen naar de matrijs voor snel stempelen en het onderdeel in de matrijs afschrikken met een koelsnelheid van meer dan 27 °. C/s, gevolgd door een periode van onder druk houden, om stalen componenten met ultrahoge sterkte en een uniforme martensitische structuur te verkrijgen.
De voordelen van hot stamping
Verbeterde ultieme treksterkte en het vermogen om complexe geometrieën te vormen.
Verminderd gewicht van de componenten door dunner plaatstaal te gebruiken, terwijl de structurele integriteit en crashprestaties behouden blijven.
Minder behoefte aan verbindingswerkzaamheden zoals lassen of bevestigen.
Geminimaliseerde terugvering en kromtrekken van onderdelen.
Minder onderdeeldefecten zoals scheuren en scheuren.
Lagere eisen aan het perstonnage in vergelijking met koudvervormen.
Mogelijkheid om materiaaleigenschappen aan te passen op basis van specifieke onderdeelzones.
Verbeterde microstructuren voor betere prestaties.
Gestroomlijnd productieproces met minder operationele stappen om een eindproduct te verkrijgen.
Deze voordelen dragen bij aan de algehele efficiëntie, kwaliteit en prestaties van warmgestempelde structurele componenten.
Meer details over hot stamping
1. Heet stempelen versus koud stempelen
Heet stempelen is een vormproces dat wordt uitgevoerd na het voorverwarmen van de staalplaat, terwijl koud stempelen verwijst naar het direct stempelen van de staalplaat zonder voorverwarmen.
Koud stampen heeft duidelijke voordelen ten opzichte van hot stampen.Het vertoont echter ook enkele nadelen.Vanwege de hogere spanningen die worden veroorzaakt door het koudstempelproces in vergelijking met warmstempelen, zijn koudgestempelde producten gevoeliger voor scheuren en splijten.Daarom is voor koud stempelen nauwkeurige stempelapparatuur vereist.
Bij warmstempelen wordt de staalplaat vóór het stempelen tot hoge temperaturen verwarmd en tegelijkertijd in de matrijs afgeschrikt.Dit leidt tot een volledige transformatie van de microstructuur van het staal in martensiet, wat resulteert in een hoge sterkte variërend van 1500 tot 2000 MPa.Bijgevolg vertonen warmgestempelde producten een hogere sterkte vergeleken met koudgestempelde tegenhangers.
2.Hot Stamping-processtroom
Bij warmstempelen, ook wel 'persharden' genoemd, wordt een plaat met hoge sterkte en een initiële sterkte van 500-600 MPa verwarmd tot temperaturen tussen 880 en 950°C.De verwarmde plaat wordt vervolgens snel gestanst en afgeschrikt in de matrijs, waarbij koelsnelheden van 20-300°C/s worden bereikt.De transformatie van austeniet in martensiet tijdens het blussen verbetert de sterkte van het onderdeel aanzienlijk, waardoor de productie van gestempelde onderdelen met sterkten tot 1500 MPa mogelijk wordt. Hot stamping-technieken kunnen in twee categorieën worden ingedeeld: direct hot stamping en indirect hot stamping:
Bij het direct heet stempelen wordt het voorverwarmde plano rechtstreeks in een gesloten matrijs gevoerd voor het stempelen en afschrikken.Daaropvolgende processen omvatten koeling, randafwerking en perforeren (of lasersnijden) en oppervlaktereiniging.
Fiture1: hot stamping-verwerkingsmodus - direct hot stamping
Bij het indirecte warmstempelproces wordt de voorvormstap voor koudvormen uitgevoerd voordat de fasen van verwarmen, warmstempelen, randafsnijden, perforeren en oppervlaktereiniging ingaan.
Het belangrijkste verschil tussen indirect heet stempelen en direct heet stempelen ligt in het opnemen van de koudvormende voorvormstap vóór verwarming bij de indirecte methode.Bij direct heet stempelen wordt het plaatmetaal rechtstreeks in de verwarmingsoven gevoerd, terwijl bij indirect heet stempelen het koudgevormde voorgevormde onderdeel naar de verwarmingsoven wordt gestuurd.
De processtroom van indirect heet stempelen omvat doorgaans de volgende stappen:
Koudvormen voorvormen - Verwarming - Heet stempelen - Randafsnijden en perforeren - Oppervlaktereiniging
Fiture2: hot stamping-verwerkingsmodus - indirect hot stamping
3. De belangrijkste uitrusting voor warmstempelen omvat een verwarmingsoven, een warmvormpers en warmstempelvormen
Verwarmingsoven:
De verwarmingsoven is uitgerust met verwarmings- en temperatuurregelingsmogelijkheden.Het is in staat om platen met hoge sterkte binnen een bepaalde tijd tot de herkristallisatietemperatuur te verwarmen, waardoor een austenitische toestand wordt bereikt.Het moet zich kunnen aanpassen aan grootschalige geautomatiseerde continue productievereisten.Omdat de verwarmde knuppel alleen door robots of mechanische armen kan worden gehanteerd, vereist de oven geautomatiseerd laden en lossen met een hoge positioneringsnauwkeurigheid.Bovendien moet het bij het verwarmen van niet-gecoate staalplaten gasbescherming bieden om oxidatie van het oppervlak en het koolstofvrij maken van de knuppel te voorkomen.
Hete vormpers:
De pers is de kern van de hot stamping-technologie.Het moet snel kunnen worden gestempeld en vastgehouden, en moet ook zijn uitgerust met een snel koelsysteem.De technische complexiteit van warmvormpersen is veel groter dan die van conventionele koudstanspersen.Momenteel beheersen slechts een paar buitenlandse bedrijven de ontwerp- en productietechnologie van dergelijke persen, en ze zijn allemaal afhankelijk van import, waardoor ze duur worden.
Hete stempelvormen:
Warmdrukmatrijzen voeren zowel vorm- als afschrikfasen uit.In de vormfase, zodra de knuppel in de matrijsholte wordt gevoerd, voltooit de matrijs snel het stempelproces om de voltooiing van de onderdeelvorming te garanderen voordat het materiaal de martensitische fasetransformatie ondergaat.Vervolgens komt het in de afschrik- en afkoelfase, waarbij de warmte van het werkstuk in de mal continu naar de mal wordt overgebracht.Koelpijpen die in de mal zijn aangebracht, verwijderen onmiddellijk de warmte via het stromende koelmiddel.De martensitisch-austenitische transformatie begint wanneer de temperatuur van het werkstuk daalt tot 425°C.De transformatie tussen martensiet en austeniet eindigt wanneer de temperatuur 280°C bereikt, en het werkstuk wordt eruit gehaald bij 200°C.De rol van het vasthouden van de mal is het voorkomen van ongelijkmatige thermische uitzetting en samentrekking tijdens het afschrikproces, wat zou kunnen resulteren in aanzienlijke veranderingen in de vorm en afmetingen van het onderdeel, wat tot afval kan leiden.Bovendien verbetert het de efficiëntie van de thermische overdracht tussen het werkstuk en de matrijs, waardoor een snelle afschrikking en afkoeling wordt bevorderd.
Samenvattend omvat de belangrijkste uitrusting voor warmstempelen een verwarmingsoven om de gewenste temperatuur te bereiken, een warmvormpers voor snel stempelen en vasthouden met een snel koelsysteem, en warmstempelmatrijzen die zowel vorm- als afschrikfasen uitvoeren om een goede onderdeelvorming te garanderen. en efficiënte koeling.
De afschriksnelheid heeft niet alleen invloed op de productietijd, maar ook op de conversie-efficiëntie tussen austeniet en martensiet.De afkoelsnelheid bepaalt welk soort kristallijne structuur zal worden gevormd en is gerelateerd aan het uiteindelijke verhardingseffect van het werkstuk.De kritische koeltemperatuur van boorstaal bedraagt ongeveer 30℃/s, en alleen wanneer de koelsnelheid de kritische koeltemperatuur overschrijdt, kan de vorming van een martensitische structuur in de grootste mate worden bevorderd.Wanneer de koelsnelheid lager is dan de kritische koelsnelheid, zullen niet-martensitische structuren zoals bainiet in de kristallisatiestructuur van het werkstuk verschijnen.Hoe hoger de koelsnelheid, hoe beter, hoe hoger de koelsnelheid zal leiden tot het barsten van de gevormde onderdelen, en het redelijke bereik van de koelsnelheid moet worden bepaald op basis van de materiaalsamenstelling en procesomstandigheden van de onderdelen.
Omdat het ontwerp van de koelpijp rechtstreeks verband houdt met de grootte van de koelsnelheid, wordt de koelpijp over het algemeen ontworpen vanuit het perspectief van de maximale warmteoverdrachtsefficiëntie, dus de richting van de ontworpen koelpijp is complexer en het is moeilijk te verkrijgen door mechanisch boren na voltooiing van het gieten van de vorm.Om beperkingen door mechanische verwerking te voorkomen, wordt doorgaans gekozen voor de methode van het reserveren van waterkanalen vóór het gieten.
Omdat het lange tijd werkt bij 200 ℃ tot 880 ~ 950 ℃ onder de strenge koude en warme afwisselende omstandigheden, moet het materiaal van de hete stempelmatrijs een goede structurele stijfheid en thermische geleidbaarheid hebben en bestand zijn tegen de sterke thermische wrijving die door de knuppel wordt gegenereerd. hoge temperaturen en het schurende slijtage-effect van de gevallen oxidelaagdeeltjes.Bovendien moet het vormmateriaal ook een goede corrosieweerstand tegen het koelmiddel hebben om een soepele stroming van de koelpijp te garanderen.
Trimmen en piercen
Omdat de sterkte van de onderdelen na heet stempelen ongeveer 1500 MPa bereikt, zijn bij gebruik van perssnijden en ponsen de tonnage-eisen van de apparatuur groter en is de slijtage van de snijkant van de matrijs ernstig.Daarom worden lasersnijunits vaak gebruikt om randen en gaten te snijden.
4. Gemeenschappelijke kwaliteiten van heet stempelstaal
Prestaties vóór het stempelen
Prestaties na het stempelen
Momenteel is de gebruikelijke kwaliteit heetstempelstaal B1500HS.De treksterkte vóór het stempelen ligt over het algemeen tussen 480-800 MPa, en na het stempelen kan de treksterkte 1300-1700 MPa bereiken.Dat wil zeggen dat de treksterkte van 480-800 MPa staalplaat, door middel van warmstempelen, de treksterkte van ongeveer 1300-1700 MPa onderdelen kan krijgen.
5. Het gebruik van heet stempelstaal
De toepassing van warmstempelonderdelen kan de botsveiligheid van de auto aanzienlijk verbeteren en het lichtgewicht van de autocarrosserie in het wit realiseren.Momenteel wordt hot stamping-technologie toegepast op de witte carrosseriedelen van personenauto's, zoals de auto, A-stijl, B-stijl, bumper, deurbalk en dakrail en andere onderdelen. Zie figuur 3 hieronder voor voorbeelden van onderdelen die geschikt zijn voor licht -weging.
figuur 3: Witte lichaamsonderdelen geschikt voor hot stamping
Fig. 4: Jiangdong-machines 1200 ton heetstempelperslijn
Op dit moment zijn JIANGDONG MACHINERY hot stamping hydraulische persproductielijnoplossingen zeer volwassen en stabiel, op het Chinese hot stamping-vormveld behoort het tot het leidende niveau, en aangezien de China Machine Tool Association vice-voorzitter van de afdeling smederijmachines is, evenals de ledeneenheden van de China Forging Machinery Standardization Committee, hebben we ook het onderzoeks- en toepassingswerk op zich genomen van het nationale supersnelle hot stamping van staal en aluminium, dat een grote rol heeft gespeeld bij het bevorderen van de ontwikkeling van de hot stamping-industrie in China en zelfs de wereld .
