Yeni Enerji Araçlarıyla Çalışan Hafif Damgalama: Ultra Yüksek Mukavemetli Çelik ve Alüminyum Alaşımlı Şekillendirme Teknolojisinin Derin Analizi
Giriş: Hafif ve Güvenlik Arasındaki Oyun Dengesi
Yeni enerji araçlarının dayanıklılık kaygısı ve çarpışma güvenliği düzenlemeleri, ortaklaşa vücudun hafifliğini benzeri görülmemiş bir yüksekliğe itti. Her 100 kg kilo kaybı için, saf elektrikli araçların seyir menzili yaklaşık 8-10 km artırılabilir. Aynı zamanda, küresel NCAP ve Çin C-NCAP, yolcu koruması için gereksinimleri artırmaya devam ediyor. Bu, hem ultra yüksek mukavemetli hem de mükemmel şekillendirilebilirliğe sahip malzemeler gerektirir. Gelişmiş yüksek mukavemetli çelik (AHSS) ve alüminyum alaşımı iki ana malzeme haline gelirken, sıcak damgalı borlu çelik, güç ve şekillendirilebilirlik arasındaki çelişkinin en zor bölgesini aştı.
Bununla birlikte, bu malzemeler damgalama işlemi sırasında kendi benzersiz teknik sorunlarını ortaya çıkarır: AHSS ve kalıp aşınmasının yüksek geri yayılması, alüminyum alaşımının düşük uzaması ve yüzey çizilme hassasiyeti, dar sıcak damgalama işlemi penceresi ve karmaşık kalıp soğutma tasarımı. Bu kağıt, yeni enerji araçlarının damgalama hafif teknolojisinin kapsamlı bir teknik analizini dört boyuttan gerçekleştirir: malzeme özellikleri - işlem parametreleri - kalıp tasarımı - kusur kontrolü.
Gelişmiş yüksek mukavemetli çelik için soğuk damgalama teknolojisi (AHSS)
1.1 DP çeliğinden CP çeliğine ve Q & P çeliğine
Dubleks çelik (DP, ferrit + martensitten oluşur) şu anda en çok kullanılan AHSS 'dir ve tipik sınıflar DP590, DP780, DP980' dir. Sürekli verim, yüksek işlem sertleştirme oranı, ancak sınırlı flanşlama performansı ile karakterizedir. Dubleks çelik (CP), martensit bazında bainit ve dağınık çökeltiler ekler ve şasi yapısal parçaları için uygun olan daha yüksek bir gözenekliliğe sahiptir. Söndürülmüş bölme çeliğinin (Q & P) son nesli, karbon bölme işlemi yoluyla stabil artık ostenit elde eder. Mukavemet ve uzama aynı anda iyileştirilir. DP1180 dereceli Q & P çeliğinin uzaması% 12 'den fazlasına ulaşabilir.
1.2 Çekirdek ağrı noktaları ve soğuk damgalama işleminin karşı önlemleri
(1) Geri tepme için doğru tazminat
AHSS 'nin akma dayanımı yüksektir ve elastikiyet modülü temelde değişmez ve bu da boşaltmadan sonra büyük bir elastik geri kazanım oranına neden olur. Karmaşık üç boyutlu kavisli parçaların (A sütunlu takviye plakaları gibi) geri tepmesi, tasarım açısının 3-5' ine ulaşabilir. Geleneksel kalıplar, tekrarlanan kalıp denemeleri ve manuel taşlama ile telafi edilir. Mevcut ana akım yöntem, CAE ters yinelemeli telafiye dayanmaktadır - yeni bir kalıp profili elde etmek için simüle edilmiş geri tepme ağının ters ofseti. Genellikle 2-3 tur yineleme, ±0.2 içindeki geri tepme hatasını kontrol edebilir.
Daha aşırı geri yaylanma dağılım sorunu için (aynı malzeme grubunun farklı bobinleri arasındaki geri yaylanma farkı ±1 'i aşıyor), kalıbın bir kapalı döngü ayar sisteminin piyasaya sürülmesi gerekir: kalıbın kilit konumunda kontrol edilebilir bir conta veya bir elektro-darbeli ejektör çubuğu düzenlenir ve geri yaylanma açısını çevrimiçi olarak tarayarak ve yerel yükü milisaniye cinsinden ayarlayarak dinamik dengeleme elde edilir.
(2) Yüksek çekilebilirliğin ve boş tutucu kuvvetinin akıllı kontrolü
DP980, çizim derinliği büyük olduğunda uzunlamasına çatlamaya eğilimlidir. Optimize edilmiş stratejiler şunları içerir: malzeme akışını iyileştirmek için damgalama darbesi sırasında birçok kez "duraklat-yeniden yükle", servo damgalamanın titreşim eğrisinin kullanılması; veya bölümlenmiş değişken boş tutucu kuvveti kullanarak, şekillendirmenin erken aşamasında kırışıklığı önlemek için artan boş tutucu kuvveti uygulayarak, malzeme akışını teşvik etmek için orta aşamadaki boş tutucu kuvvetini azaltır ve sonraki aşamadaki boş tutucu kuvvetini şekle yükseltir.
(3) Kalıp aşınması ve nano kaplama
AHSS 'nin yüksek sertliği, kalıbın flanşlarında ve köşelerinde ciddi aşınmaya neden olur. Daha önce bahsedilen AlCrN / TiSiN kaplama standart seçim haline geldi. Ayrıca, gerilmiş yuvarlak köşelerde ısı ileten ve aşınmaya dayanıklı kompozitler olarak çimentolu karbür uçlar veya dispersion-strengthened bakır alaşımları kullanılır.
İkincisi, alüminyum alaşımlı plakaların hassas damgalama işlemi
2.1 6 serisi alüminyum alaşımı (Al-Mg-Si) ve 5 serisi alüminyum alaşımı (Al-Mg)
6000 serisi alüminyum alaşımları (AA6016 ve AA6022 gibi) ısıl işlemle güçlendirilebilir ve kaplama ve fırınlamadan sonra güç daha da geliştirilebilir. Dış kapaklar (motor kapakları, kapılar) için ilk tercihtirler. Bununla birlikte, oda sıcaklığı şekillendirilebilirlikleri zayıftır, uzama genellikle sadece% 20 ila% 25 'tir ve yaş sertleşmesine eğilimlidirler. 5000 serisi (AA5182 gibi) daha iyi şekillendirilebilirliğe sahiptir, ancak yüzey esas olarak iç paneller için kullanılan Lüdes bantlarına eğilimlidir.
2.2 Alüminyum levha damgalama için temel zorluklar ve çözümler
(1) Düşük uzama nedeniyle çatlama riski
Alüminyum plakanın güvenli şekillendirme aralığı, çelik levhadan çok daha dardır. Çözelti: ① Sert yumruğun neden olduğu yerel aşırı incelmeyi önlemek için plakanın sıvı basınç altında kalıba yapışmasını sağlamak için hidrolik şekillendirme veya pnömatik destekli şekillendirme kullanın; ② Birincil ve ikincil suşları kesinlikle kısıtlamak ve inceltme sınırını aşmaya izin vermemek için kalıp tasarım aşamasında şekillendirme sınır diyagramını (FLD) kullanın; ③ Yerel ısıtma yardımı geliştirin - uzamayı geçici olarak artırmak için karmaşık flanşlama alanındaki indüksiyon bobinleri aracılığıyla alüminyum plakayı 200-250 ° C 'ye ısıtın.
(2) Yüzey çizikleri ve alüminyum tozu birikimi
Alüminyum plakanın yüzeyindeki oksit film kalıp tarafından kolayca çizilir ve aşınmayla üretilen alüminyum tozu kalıbın yüzeyine yapışarak çizikleri daha da kötüleştirir. Özel düşük viskoziteli damgalama yağı (aşırı basınç katkı maddeleri dahil) ve kalıp yüzeyinin düzenli otomatik temizliği ile bir ayna parlatma kalıbı (pürüzlülük Ra≤0.05μm) kullanılmalıdır. Ek olarak, sert DLC kaplamanın yapışmaz alüminyumda etkili olduğu gösterilmiştir.
(3) Ribaund özellikleri
Alüminyum levhanın geri yaylanması AHSS 'ninkinden daha küçük olmasına rağmen, anizotropisi belirgindir ve bükülmüş geri yaylanma üretmek kolaydır. Simülasyon için daha rafine bir malzeme modeli (Barlat YLD2000 verim kriteri gibi) kullanmak ve aynı zamanda elastik iç gerilimi serbest bırakmak için basınç tutma süresini 2-3 saniyeye çıkarmak için servo damgalamanın alt ölü merkez basınç tutma işlevini kullanmak gerekir.
Üçüncüsü, sıcak damgalama teknolojisi: ultra yüksek mukavemet için hepsi bir arada bir çözüm
3.1 borlu çelik (22MnB5) sıcak damgalama prensibi
Sıcak damgalamanın temel mantığı, bir boron çelik levhayı östenitleme için yaklaşık 600MPa ila 930 ° C 'lik bir çekme dayanımına sahip ısıtmak ve ardından birkaç saniye içinde bir soğutma borusu olan bir kalıba aktarmaktır. Hızlı damgalama ve basınç tutma söndürme, martensitik faz dönüşümü meydana gelir ve son olarak 1500MPa' dan fazla çekme dayanımına ve 450 ~ 520HV sertliğe sahip parçalar elde edilir. Bu işlem, geri yaylamayı ortadan kaldırır (yüksek sıcaklık oluşturduktan sonra sabit şekillerin sertleştirilmesi) ve karmaşık geometrileri şekillendirebilir.
3.2 Proses penceresi ve kalıp soğutma tasarımı
Sıcak damgalamanın başarısının veya başarısızlığının anahtarı soğutma hızında yatmaktadır: martensitin kritik soğutma hızından (yaklaşık 27 ° C / s) daha büyük olmalıdır. Bu nedenle, kalıp yüzeyinden 5-10 mm uzakta yüksek yoğunluklu bir soğutma suyu kanalı kalıbın içinde tasarlanmalı ve ısı akışı kaplin simülasyonu yoluyla kalıp yüzeyinin sıcaklığı eşit olmalıdır. Ek olarak, kalıp kapatılmadan önce parçanın kenarı Ar3 'ün altına kadar soğutulmuş olabilir, ferrit oluşturur ve gücü azaltır - ısıtma fırınından prese transfer süresinin optimize edilmesi gerekir (genellikle ≤10 saniye).
3.3 Entegre kapı halkası ve kaynak plakası sıcak damgalama
En son teknolojik gelişme, A sütunları, B sütunları, eşikler vb. Gibi birden fazla parçayı lazerle özel kaynaklı plakalardan bağlamak ve ardından bir bütün olarak sıcak damgalı bir entegre kapı halkasına bağlamaktır. Bu, ağırlığı yaklaşık% 15 oranında azaltabilir ve kaynak eklemi ve montaj sürecini azaltabilir. Zorluk, farklı plaka kalınlığı veya kaplama (alüminyum-silikon kaplama) alanlarında sıcaklık alanının tutarlı kontrolünün yanı sıra sıcak damgalama işlemi sırasında kaynağın çatlama riskinde yatmaktadır.
3.4 Sıcak damgalama + soğuk damgalama karıştırma işlemi
Bazı otomobil üreticileri yerel ısıtma soğuk damgalama konseptini benimsemeye başladı: indüksiyonlu ısıtma sadece yüksek mukavemet gerektiren ve soğuk formun zor olduğu alanları ısıtmak için kullanılır ve geri kalan alanlar oda sıcaklığında tutulur. Sıcak damgalama ve soğuk şekillendirme aynı servo preste tamamlanır. Teknoloji hala laboratuvar doğrulama aşamasındadır, ancak yeni nesil hafif işlemler olarak kabul edilmektedir.
IV. Hidrolik şekillendirme ve dahili yüksek basınç oluşturma teknolojisi
Şasi alt çerçevesi ve tork kirişi gibi içi boş yapısal parçalar için, boruların iç yüksek basınç oluşturması hafif ve verimli bir araçtır. Boru kapalı bir kalıba yerleştirilir, her iki ucunda eksenel kuvvet uygulanır ve borunun kalıp boşluğuna yapışması için içine yüksek basınçlı sıvı (400MPa 'ya kadar) doldurulur. Damgalama ve kaynak parçalarıyla karşılaştırıldığında, ağırlığı% 20 ila% 30 oranında azaltabilir ve sertliği artırabilir. Yeni enerji araç akü paketi çerçevelerinin karmaşıklığı ile, alüminyum alaşımlı ekstrüde profillerin iç yüksek basınç oluşturmasının uygulanması hızla genişlemektedir.
V. 2026 genç kantitatif damgalama malzemeleri uygulama beklentileri
Çok malzemeli hibrit gövde: çelik (AHSS ısıyla şekillendirilmiş parçalar) + alüminyum (kaplama parçaları) + alüminyum (gösterge paneli kirişleri) + karbon fiber (yerel takviye).
Kısa proses sıcak damgalama üretim hattı: heating-stamping-quenching-laser kesme entegrasyonundan tempo dakikada 4 ila 5 parçaya çıkarılır.
Kaplanmamış sıcak damgalı çelik: Hidrojen gevrekleşme riski taşıyan pahalı alüminyum-silikon kaplamaların yerini almak için yeni oksidasyona dayanıklı yüzey işlemleri geliştirin.
Alüminyum-çelik farklı malzeme bağlantısı: damgalama, işlem sonrası işlemleri azaltmak için FDS 'yi (sıcak eriyik kendi kendine dokunma) veya kendi kendine delici perçinlemeyi aynı anda tamamlar.
Sonuç
Yeni enerji araçları için hafif damgalama, kapsamlı bir malzeme, süreç ve ekipman rekabetidir. AHSS tarafından soğuk damgalama, geri yaylanma ve aşınmanın "hassas kontrolünü" çözmelidir; alüminyum alaşımı, şekillendirme sınırının ve yüzey kalitesinin "ince bakımının" üstesinden gelmelidir; sıcak damgalama, ısı-kuvvet-faz geçiş kaplininin "yalın kontrolünü" gerektirir. Önümüzdeki beş yıl içinde, entegre kalıp dökümü ve sıcak damgalamanın rekabetçi entegrasyonu ile damgalama işlemi, son derece yüksek mukavemet gereksinimlerine sahip güvenlik parçaları alanında hala yeri doldurulamaz bir konumu koruyacak ve çekirdek olarak veri ve kapalı döngü kontrolüne sahip yeni damgalama atölyesi, tüm araç fabrikasının temel rekabet gücü haline gelecektir.
BQUQ profesyonel bir metal damgalama üreticisidir, lütfen bize çizimler gönderin ve şirketimiz size 12 saat içinde teklif verecektir.
