Enerji krizinin ve çevre sorunlarının şiddetlenmesiyle birlikte enerji tasarrufu ve güvenliği, otomobil imalat sanayinin en önemli çıkış noktası haline geldi.Yukarıdaki hedeflere ulaşmak için araç ağırlığının azaltılması, gelişmiş yüksek mukavemetli çeliğin hızlı bir şekilde geliştirilmesine ve uygulanmasına yol açan çok etkili bir yöntemdir.
Sıcak şekillendirme teknolojisinin kullanılması, genel gövde yapısının sertliğini ve gücünü büyük ölçüde artırabilir ve araç çarpışma güvenliğini ve NVH performansını büyük ölçüde artırabilir;Bu teknolojinin çok sayıda uygulaması, BIW'nin ağırlığını etkili bir şekilde azaltabilir, enerji tüketimini azaltabilir, çevre kirliliğini azaltabilir ve aracın ekonomik performansını iyileştirebilir.Şu anda, gövde yapısı mukavemeti gereksinimlerine göre, sıcak şekillendirme teknolojisi esas olarak ön ve arka tamponlar, A sütunları, B sütunları, C sütunları, çatı takviye kirişleri, gövde altı kanal çerçeveleri gibi yüksek mukavemetli bileşenlerin üretimine uygulanmaktadır. gösterge paneli braketleri, kapı iç panelleri, kapı çarpma kirişleri vb. (bkz. Şekil 1).Tüm aracın BIW'sindeki sıcak şekillendirilmiş parçaların oranı %45'in üzerine çıkabilir.
Şu anda, sıcak şekillendirme teknolojisi, yurtiçinde ve yurtdışında otomobil imalat şirketlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Başlıca yerli otomobil üreticileri, araç modellerinin üretimi ve tasarımı için yaygın olarak sıcak şekillendirilmiş parçalar kullanmaktadır.Tek bir araçta kullanılan sıcak şekillendirilmiş parça sayısı genel olarak 6 ila 10'a, en fazla araç modeli ise 24'e ulaştı.
Ancak bu sıcak damgalama teknolojisi ve kalıp teknolojisi uzun süredir yabancı şirketlerin tekelindedir.Çoğu üretici tarafından kullanılan sıcak şekillendirme kalıpları ithaldir ve pahalıdır.Bu kez, Wuhan Demir ve Çelik WHT1500HF sıcak şekillendirme çeliğini kullanan Dongfeng Company'nin belirli bir binek otomobili için B sütunu sıcak şekillendirme kalıbını ve parçalarını geliştirmek için Wuhan Demir ve Çelik Araştırma Enstitüsü ile işbirliği yaptık.Bu makale, örnek olarak sıcak şekillendirme kalıbının ve B sütunlu parçaların gelişimini tanıtmaktadır.
B sütunu termoform parçalarının geliştirilmesi
B kolon parçalarının sıcak şekillendirme değerlendirme malzemesi 1.80 mm kalınlığında WHT1500 çeliktir.Malzemenin mekanik özellikleri Tablo 1'de, sıcak şekillendirme prosesi test parametreleri Tablo 2'de ve mekanik özellik eğrisi Şekil 1'de gösterilmektedir.
Termoform prosesinin analizi
1. Sınır koşulları
Tek etkili kalıp yapısı benimsenmiştir, yani dişi kalıp üstte, erkek kalıp altta ve damgalama yönü Şekil 3'te gösterildiği gibidir.
Sınır koşulu: tabakanın ilk sıcaklığı 800 ° C'dir ve tabaka transfer süresi 3,5 saniyeden fazla değildir;Levhanın kalıp üzerinde kenetlenmeden önce bekleme süresi 3,5 sn;Kalıp ve boşluk tutucu arasındaki boşluk 1,5 x malzeme kalınlığıdır;Boş tutucu basıncı 1T'dir;Biçimlendirme ve kenetleme hızı 150 mm/s'dir;Söndürme sırasında tutma basıncı 400t'dir;Kalıbın ilk sıcaklığı yüzeyde 100 ℃ ve içte 20 ℃'dir.
1. Sınır koşulları
Kalıplama analizi
Parçanın boş kısmı, levhayı almak için Pamstamp tarafından açılır ve şekillendirme modülü Pamstamp'ta analiz edilir.Şekillendirme simülasyonunda, maksimum inceltilmiş alan, nötr kolonun alt yarı alanının yan tarafında (şekilde gösterildiği gibi MAX-%23), kalınlaştırılmış alan ise alt orta alanın ön tarafında yer almaktadır. şekilde gösterildiği gibi orta sütun (Şekil 4'te gösterildiği gibi +%23,2).Bu duruma göre kalıp işleme ve parça hata ayıklama sırasında bu alana dikkat edilmesi kararlaştırıldı.
3. Şekillendirme sürecinin simülasyon analizi
Pampstamp'ın şekillendirme modülünde, kalıbın hareketi sırasında sacın şekillendirme durumunu gözlemleyin.Şekil 5, üst kalıbın alt ölü merkezden ve son oluşturulan parçadan 40 mm, 20 mm, 5 mm uzaklıkta olduğunu göstermektedir.Üst kalıptan alt ölü noktaya kadar 5 mm'de orta kolonun altında buruşma olduğu görülebilir.Kalıbın hata ayıklama aşamasında burada güçlü presleme yapılacaktır.
4. Sıcaklık alanı analizi
Üst kalıbın alt ölü noktada olduğu şekillendirme anındaki parçanın sıcaklık dağılımı, Pampstamp modülündeki analiz modülü aracılığıyla elde edilir.Sonunda martensit yapısını elde etmek için, standarda uygun ve söndürme dönüşüm koşullarını karşılayan simülasyon yoluyla parça sıcaklığının 665 ℃'den yüksek olduğu gözlemlenebilir.
5. Söndürülmüş kısımlarda martenzitin dağılımı
Şekil 6a'da gösterildiği gibi analiz gerçekleştirin, parçalar kalıpta 10 saniye sonra söndürülür ve parçaların %90'ından fazlası boş tutucu pozisyonunun etkisi dışında martensite dönüştürülmüştür;Çünkü boş tutucu lazer kesim ile kesilecektir.Şekil 6b, basınç tutma (10s) sıcaklığını göstermektedir.Parça tamamlandığında, yüzey sıcaklığı 200 ° C'den azdır ve martenzitin dağılımı ile tutarlı olan boş tutucudaki sıcaklık daha yüksektir.
6. Biçimlendirilebilirlik analizinin özeti
(1) Analiz sonuçları, B sütun parçasının WHT1500 sıcak şekillendirme ile üretildiğini ve işlemin uygulanabilir olduğunu göstermektedir.
(2) Parçanın alt kısmındaki alan, malzeme buruşması riski olan bölgedir.Malzeme akışını kontrol etmek için presleme kuvvetinin arttırılması ve kalıp boşluğunun azaltılması tavsiye edilir.
(3) Parçanın üst kısmındaki fileto, yüksek çatlama riski altındadır.Sac metalin boyutunun küçültülmesi önerilir.
kalıp tasarımı
1. Sıcak damgalama kalıbının tasarım süreci
Sıcak damgalama kalıbının tasarım süreci Şekil 7'de gösterilmektedir.
2. Kalıp yapısı tasarımı
(1) Sıcak damgalama kalıbı malzemesi H13 sıcak işleme kalıbı çeliği olacaktır.
(2) Soğutma suyu kanalının hesaplanması ve yerleşimi
① Soğutma kanalının hesaplama formülü
Burada mw, kalıptan birim zamanda akan su kütlesidir (kg/h);N, boru sayısıdır;Qw, tek bir borunun soğutma suyu akışıdır (m3/h);ρ W, belirli bir sıcaklıktaki (kg/m3) soğutma suyunun yoğunluğudur, 1000 kg/m3;D, soğutma suyu deliğinin çapıdır (m);V, soğutma suyunun akış hızıdır (m/s);Tu birim zaman, 3600s.
Nerede, Re, Reynolds sayısıdır;V, kinematik viskozitedir (m2/s), V=1.3077, 10 ℃ × 10-6m2/s。'de
② Soğutma kanalı düzeni
Soğutma borusunun çapı 10-14 mm'dir;Bitişik borular arasındaki merkez mesafesi 17~20 mm'dir;Boru merkezinden profile olan minimum mesafe 15 mm'den fazla olmalıdır.Her bir ek parçanın soğutma sistemleri birbirinden bağımsızdır ve bitişik ek parçalar arasındaki soğutma kanalları birbirine bağlı değildir.
sonsöz
Ana motor tesisi için sıcak şekillendirme kalıpları ve parçaları geliştirmek için yerli sıcak şekillendirme çeliği kullanma uygulamasıyla, sıcak damgalama kalıbı teknolojisi ve ısıtma ve soğutma organizasyonunun değişim kurallarını öğrendik ve ustalaştık ve bazı pratik deneyimler kazandık.Bir binek otomobilin B direği için sıcak şekillendirme kalıbının araştırılması ve geliştirilmesi sırasında, parçanın kalıp yapısı tasarımı, parçanın CAE oluşturma analizi, parçanın mukavemet değişiminin simülasyonu ile tamamlandı. sıcaklık alanı ve kalıp mukavemetinin kontrolü.Kalıbın sıcak damgalama şekillendirmesi, parçaların metalografik analizi ve çekme testinin hata ayıklanmasından sonra, parçaların yapı ve mukavemetinin beklenen gereksinimleri karşılaması sağlanır.Sonuçlar, binek otomobilin B sütunu için tasarlanan ve üretilen sıcak şekillendirme kalıbının uygulanmasının, ürünün teknik gereksinimlerini karşıladığını göstermektedir.