La linea di produzione di stampaggio a caldo ad alta velocità per acciaio ad altissima resistenza (alluminio)
Caratteristiche principali
La linea di produzione è progettata per ottimizzare il processo di produzione di componenti automobilistici attraverso l'applicazione della tecnologia di stampaggio a caldo.Questo processo, noto come stampaggio a caldo in Asia e indurimento a pressione in Europa, prevede il riscaldamento del materiale grezzo a una temperatura specifica e quindi la pressatura in stampi corrispondenti utilizzando la tecnologia della pressa idraulica mantenendo la pressione per ottenere la forma desiderata e subire una trasformazione di fase del materiale metallico.La tecnica di stampa a caldo può essere classificata in metodi di stampa a caldo diretti e indiretti.
Vantaggi
Uno dei principali vantaggi dei componenti strutturali stampati a caldo è la loro eccellente formabilità, che consente la produzione di geometrie complesse con eccezionale resistenza alla trazione.L'elevata resistenza delle parti stampate a caldo consente l'uso di lamiere più sottili, riducendo il peso dei componenti mantenendo l'integrità strutturale e le prestazioni in caso di incidente.Altri vantaggi includono:
Operazioni di giunzione ridotte:La tecnologia di stampa a caldo riduce la necessità di operazioni di saldatura o di collegamento, con conseguente miglioramento dell'efficienza e maggiore integrità del prodotto.
Ritorno elastico e deformazione ridotti al minimo:Il processo di stampa a caldo riduce al minimo le deformazioni indesiderate, come il ritorno elastico e la deformazione della parte, garantendo una precisione dimensionale precisa e riducendo la necessità di ulteriori rilavorazioni.
Meno difetti delle parti:Le parti stampate a caldo presentano meno difetti, come crepe e spaccature, rispetto ai metodi di formatura a freddo, con conseguente miglioramento della qualità del prodotto e riduzione degli scarti.
Tonnellaggio inferiore della pressa:Lo stampaggio a caldo riduce il tonnellaggio della pressa richiesto rispetto alle tecniche di formatura a freddo, con conseguente risparmio sui costi e maggiore efficienza produttiva.
Personalizzazione delle proprietà dei materiali:La tecnologia di stampa a caldo consente la personalizzazione delle proprietà del materiale in base ad aree specifiche della parte, ottimizzando prestazioni e funzionalità.
Miglioramenti microstrutturali migliorati:La stampa a caldo offre la possibilità di migliorare la microstruttura del materiale, con conseguente miglioramento delle proprietà meccaniche e una maggiore durata del prodotto.
Fasi di produzione semplificate:La stampa a caldo elimina o riduce le fasi di produzione intermedie, con conseguente processo di produzione semplificato, maggiore produttività e tempi di consegna più brevi.
Applicazioni del prodotto
La linea di produzione per stampaggio a caldo ad alta velocità di acciaio ad alta resistenza (alluminio) trova ampia applicazione nella produzione di parti di carrozzeria bianca per autoveicoli.Ciò include gruppi di pilastri, paraurti, travi delle porte e gruppi di binari del tetto utilizzati nei veicoli passeggeri.Inoltre, l’uso di leghe avanzate rese possibili dallo stampaggio a caldo viene sempre più esplorato in settori quali quello aerospaziale, della difesa e nei mercati emergenti.Queste leghe offrono i vantaggi di una maggiore resistenza e di un peso ridotto difficili da ottenere con altri metodi di formatura.
In conclusione, la linea di produzione per stampa a caldo ad alta velocità di acciaio ad alta resistenza (alluminio) garantisce una produzione precisa ed efficiente di parti di carrozzeria automobilistica di forma complessa.Con una formabilità superiore, operazioni di giunzione ridotte, difetti ridotti al minimo e proprietà del materiale migliorate, questa linea di produzione offre numerosi vantaggi.Le sue applicazioni si estendono alla produzione di parti di carrozzeria bianca per veicoli passeggeri e offrono potenziali vantaggi nel settore aerospaziale, della difesa e nei mercati emergenti.Investi nella linea di produzione per stampa a caldo ad alta velocità di acciaio ad alta resistenza (alluminio) per ottenere eccezionali vantaggi in termini di prestazioni, produttività e design leggero nel settore automobilistico e affini
Cos'è la stampa a caldo?
Lo stampaggio a caldo, noto anche come tempra in Europa e formatura a caldo in Asia, è un metodo di formatura del materiale in cui un pezzo grezzo viene riscaldato a una determinata temperatura e quindi stampato e temprato sotto pressione nello stampo corrispondente per ottenere la forma desiderata e indurre una trasformazione di fase nel materiale metallico.La tecnologia di stampaggio a caldo prevede il riscaldamento delle lamiere di acciaio al boro (con resistenza iniziale di 500-700 MPa) allo stato austenizzante, il loro trasferimento rapido allo stampo per lo stampaggio ad alta velocità e l'estinzione della parte all'interno dello stampo a una velocità di raffreddamento superiore a 27° C/s, seguito da un periodo di tenuta sotto pressione, per ottenere componenti in acciaio ad altissima resistenza con struttura martensitica uniforme.
I vantaggi della stampa a caldo
Resistenza alla trazione finale migliorata e capacità di formare geometrie complesse.
Peso ridotto dei componenti utilizzando lamiere più sottili mantenendo l'integrità strutturale e le prestazioni in caso di incidente.
Diminuzione della necessità di operazioni di giunzione come saldatura o fissaggio.
Ritorno elastico e deformazione ridotti al minimo.
Meno difetti delle parti come crepe e spaccature.
Requisiti di tonnellaggio della pressa inferiori rispetto alla formatura a freddo.
Capacità di personalizzare le proprietà del materiale in base a zone specifiche della parte.
Microstrutture migliorate per prestazioni migliori.
Processo di produzione semplificato con meno passaggi operativi per ottenere un prodotto finito.
Questi vantaggi contribuiscono all’efficienza, alla qualità e alle prestazioni complessive dei componenti strutturali stampati a caldo.
Maggiori dettagli sulla stampa a caldo
1. Stampa a caldo e stampa a freddo
Lo stampaggio a caldo è un processo di formatura che viene eseguito dopo il preriscaldamento della lamiera di acciaio, mentre lo stampaggio a freddo si riferisce allo stampaggio diretto della lamiera di acciaio senza preriscaldamento.
Lo stampaggio a freddo presenta evidenti vantaggi rispetto allo stampaggio a caldo.Tuttavia, presenta anche alcuni svantaggi.A causa delle maggiori sollecitazioni indotte dal processo di stampaggio a freddo rispetto allo stampaggio a caldo, i prodotti stampati a freddo sono più suscettibili a fessurazioni e spaccature.Pertanto, per lo stampaggio a freddo è necessaria un'attrezzatura di stampaggio precisa.
Lo stampaggio a caldo prevede il riscaldamento della lamiera di acciaio ad alte temperature prima dello stampaggio e contemporaneamente la tempra nello stampo.Ciò porta ad una completa trasformazione della microstruttura dell'acciaio in martensite, con conseguente elevata resistenza che varia da 1500 a 2000 MPa.Di conseguenza, i prodotti stampati a caldo presentano una resistenza maggiore rispetto alle controparti stampate a freddo.
2. Flusso del processo di stampa a caldo
Lo stampaggio a caldo, noto anche come "indurimento a pressione", prevede il riscaldamento di un foglio ad alta resistenza con una resistenza iniziale di 500-600 MPa a temperature comprese tra 880 e 950°C.La lamiera riscaldata viene quindi rapidamente stampata e raffreddata nello stampo, raggiungendo velocità di raffreddamento di 20-300°C/s.La trasformazione dell'austenite in martensite durante la tempra aumenta significativamente la resistenza del componente, consentendo la produzione di pezzi stampati con resistenze fino a 1500 MPa. Le tecniche di stampaggio a caldo possono essere classificate in due categorie: stampaggio a caldo diretto e stampaggio a caldo indiretto:
Nello stampaggio a caldo diretto, il pezzo grezzo preriscaldato viene alimentato direttamente in uno stampo chiuso per lo stampaggio e la tempra.I processi successivi includono il raffreddamento, la rifilatura dei bordi, la perforazione (o il taglio laser) e la pulizia della superficie.
Funzione 1: modalità di elaborazione stampa a caldo: stampa a caldo diretta
Nel processo di stampaggio a caldo indiretto, la fase di pre-sagomatura della formatura a freddo viene eseguita prima di accedere alle fasi di riscaldamento, stampa a caldo, rifilatura dei bordi, perforazione e pulizia della superficie.
La differenza principale tra i processi di stampaggio a caldo indiretto e quello di stampaggio a caldo diretto risiede nell'inclusione della fase di pre-formatura a freddo prima del riscaldamento nel metodo indiretto.Nello stampaggio a caldo diretto la lamiera viene alimentata direttamente nel forno di riscaldo, mentre nello stampaggio a caldo indiretto il componente preformato formato a freddo viene inviato nel forno di riscaldo.
Il flusso del processo di stampa a caldo indiretto prevede in genere le seguenti fasi:
Pre-sagomatura a freddo--Riscaldamento-Stampatura a caldo--Rifilatura dei bordi e perforazione-Pulizia della superficie
Future2: modalità di elaborazione stampa a caldo: stampa a caldo indiretta
3. L'attrezzatura principale per la stampa a caldo comprende un forno di riscaldamento, una pressa per formatura a caldo e stampi per stampa a caldo
Forno di riscaldamento:
Il forno di riscaldamento è dotato di funzionalità di riscaldamento e controllo della temperatura.È in grado di riscaldare piastre ad alta resistenza alla temperatura di ricristallizzazione entro un tempo specificato, raggiungendo uno stato austenitico.Deve essere in grado di adattarsi ai requisiti di produzione continua automatizzata su larga scala.Poiché la billetta riscaldata può essere movimentata solo da robot o bracci meccanici, il forno richiede carico e scarico automatizzati con elevata precisione di posizionamento.Inoltre, quando si riscaldano piastre di acciaio non rivestite, dovrebbe fornire protezione dai gas per prevenire l'ossidazione superficiale e la decarbonizzazione della billetta.
Pressa per formatura a caldo:
La pressa è il cuore della tecnologia di stampa a caldo.Deve avere la capacità di stampare e trattenere velocemente, nonché essere dotato di un sistema di raffreddamento rapido.La complessità tecnica delle presse per stampaggio a caldo supera di gran lunga quella delle tradizionali presse per stampaggio a freddo.Attualmente, solo poche aziende straniere padroneggiano la progettazione e la tecnologia di produzione di tali macchine da stampa e dipendono tutte dalle importazioni, il che le rende costose.
Stampi per stampa a caldo:
Gli stampi per stampaggio a caldo eseguono sia la fase di formatura che quella di tempra.Nella fase di formatura, una volta inserita la billetta nella cavità dello stampo, lo stampo completa rapidamente il processo di stampaggio per garantire il completamento della formazione del pezzo prima che il materiale subisca la trasformazione della fase martensitica.Quindi entra nella fase di tempra e raffreddamento, dove il calore del pezzo all'interno dello stampo viene continuamente trasferito allo stampo.I tubi di raffreddamento disposti all'interno dello stampo rimuovono istantaneamente il calore attraverso il flusso del refrigerante.La trasformazione martensitico-austenitica inizia quando la temperatura del pezzo scende a 425°C.La trasformazione tra martensite ed austenite termina quando la temperatura raggiunge i 280°C e il pezzo viene estratto a 200°C.Il ruolo del supporto dello stampo è quello di prevenire l'espansione e la contrazione termica non uniforme durante il processo di tempra, che potrebbe comportare cambiamenti significativi nella forma e nelle dimensioni della parte, con conseguente scarto.Inoltre, migliora l'efficienza del trasferimento termico tra il pezzo e lo stampo, favorendo una rapida tempra e raffreddamento.
In sintesi, l'attrezzatura principale per lo stampaggio a caldo comprende un forno di riscaldamento per raggiungere la temperatura desiderata, una pressa per formatura a caldo per uno stampaggio e un mantenimento rapidi con un sistema di raffreddamento rapido e stampi per stampaggio a caldo che eseguono entrambe le fasi di formatura e tempra per garantire la corretta formazione della parte. ed efficiente raffreddamento.
La velocità di raffreddamento della tempra non influisce solo sul tempo di produzione, ma influisce anche sull'efficienza di conversione tra austenite e martensite.La velocità di raffreddamento determina il tipo di struttura cristallina che si formerà ed è correlata all'effetto di indurimento finale del pezzo.La temperatura critica di raffreddamento dell'acciaio al boro è di circa 30 ℃/s, e solo quando la velocità di raffreddamento supera la temperatura critica di raffreddamento può essere favorita al massimo la formazione della struttura martensitica.Quando la velocità di raffreddamento è inferiore alla velocità di raffreddamento critica, nella struttura di cristallizzazione del pezzo appariranno strutture non martensitiche come la bainite.Tuttavia, maggiore è la velocità di raffreddamento, migliore sarà la velocità di raffreddamento che porterà alla rottura delle parti formate e l'intervallo ragionevole di velocità di raffreddamento deve essere determinato in base alla composizione del materiale e alle condizioni di processo delle parti.
Poiché il design del tubo di raffreddamento è direttamente correlato alla dimensione della velocità di raffreddamento, il tubo di raffreddamento è generalmente progettato dal punto di vista della massima efficienza di trasferimento del calore, quindi la direzione del tubo di raffreddamento progettato è più complessa ed è difficile da ottenere mediante foratura meccanica dopo il completamento della fusione in stampo.Per evitare di essere limitati dalla lavorazione meccanica, viene generalmente selezionato il metodo di riserva dei canali dell'acqua prima della colata dello stampo.
Poiché funziona a lungo a temperature comprese tra 200 ℃ e 880 ~ 950 ℃ in condizioni estreme di freddo e caldo alternato, il materiale dello stampo per stampa a caldo deve avere una buona rigidità strutturale e conduttività termica e può resistere al forte attrito termico generato dalla billetta a alta temperatura e l'effetto di usura abrasiva delle particelle dello strato di ossido caduto.Inoltre, il materiale dello stampo deve avere anche una buona resistenza alla corrosione del liquido refrigerante per garantire un flusso regolare del tubo di raffreddamento.
Taglio e piercing
Poiché la resistenza delle parti dopo lo stampaggio a caldo raggiunge circa 1500 MPa, se si utilizzano la pressa di taglio e la punzonatura, i requisiti di tonnellaggio dell'attrezzatura sono maggiori e l'usura dei taglienti della fustella è grave.Pertanto, le unità di taglio laser vengono spesso utilizzate per tagliare bordi e fori.
4. Gradi comuni di acciaio per stampaggio a caldo
Prestazioni prima dello stampaggio
Prestazioni dopo lo stampaggio
Attualmente, il grado comune di acciaio per stampaggio a caldo è B1500HS.La resistenza alla trazione prima dello stampaggio è generalmente compresa tra 480 e 800 MPa e, dopo lo stampaggio, la resistenza alla trazione può raggiungere 1300-1700 MPa.Vale a dire, la resistenza alla trazione della lamiera di acciaio da 480-800 MPa, attraverso la formatura con stampa a caldo, può ottenere la resistenza alla trazione di circa 1300-1700 MPa delle parti.
5.L'uso dell'acciaio per stampaggio a caldo
L'applicazione di parti stampate a caldo può migliorare significativamente la sicurezza in caso di collisione dell'automobile e realizzare la leggerezza della carrozzeria dell'automobile in bianco.Attualmente, la tecnologia dello stampaggio a caldo è stata applicata alle parti bianche della carrozzeria delle autovetture, come l'auto, il montante A, il montante B, il paraurti, la trave della portiera, il mancorrente sul tetto e altre parti. Vedere la figura 3 di seguito per esempi di parti adatte per luci -ponderazione.
figura 3：Componenti del corpo bianco adatti per la stampa a caldo
Fig. 4: Linea di presse per stampa a caldo da 1200 tonnellate di macchinari Jiangdong
Allo stato attuale, le soluzioni per le linee di produzione di presse idrauliche per stampaggio a caldo di JIANGDONG MACHINERY sono molto mature e stabili, in Cina il settore della formatura per stampaggio a caldo appartiene al livello leader e come unità vicepresidente del ramo delle macchine per forgiatura della China Machine Tool Association e unità membro del Comitato per la standardizzazione delle macchine per forgiatura cinese, abbiamo anche intrapreso il lavoro di ricerca e applicazione dello stampaggio a caldo nazionale ad altissima velocità di acciaio e alluminio, che ha svolto un ruolo enorme nel promuovere lo sviluppo dell'industria dello stampaggio a caldo in Cina e persino nel mondo .
