Die Hochgeschwindigkeits-Warmpräge-Produktionslinie für ultrahochfesten Stahl (Aluminium)
Hauptmerkmale
Die Produktionslinie ist darauf ausgelegt, den Herstellungsprozess von Automobilteilen durch den Einsatz von Heißprägetechnologie zu optimieren.Bei diesem Verfahren, das in Asien als Heißprägen und in Europa als Presshärten bezeichnet wird, wird das Rohlingsmaterial auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann mithilfe hydraulischer Presstechnik in entsprechenden Formen unter Beibehaltung des Drucks gepresst, um die gewünschte Form zu erreichen und eine Phasenumwandlung zu durchlaufen Metall Material.Die Heißprägetechnik lässt sich in direkte und indirekte Heißprägeverfahren einteilen.
Vorteile
Einer der Hauptvorteile heißgeprägter Strukturbauteile ist ihre hervorragende Formbarkeit, die die Herstellung komplexer Geometrien mit außergewöhnlicher Zugfestigkeit ermöglicht.Die hohe Festigkeit heißgeprägter Teile ermöglicht die Verwendung dünnerer Metallbleche, wodurch das Gewicht der Komponenten reduziert wird und gleichzeitig die strukturelle Integrität und Crash-Leistung erhalten bleibt.Weitere Vorteile sind:
Reduzierte Fügevorgänge:Die Heißprägetechnologie reduziert die Notwendigkeit von Schweiß- oder Befestigungsverbindungsvorgängen, was zu einer verbesserten Effizienz und einer verbesserten Produktintegrität führt.
Minimierte Rückfederung und Verzug:Der Heißprägeprozess minimiert unerwünschte Verformungen, wie z. B. Rückfederung und Verzug der Teile, sorgt für präzise Maßhaltigkeit und reduziert den Bedarf an zusätzlicher Nacharbeit.
Weniger Teilefehler:Warmumgeformte Teile weisen im Vergleich zu Kaltumformverfahren weniger Fehler wie Risse und Risse auf, was zu einer verbesserten Produktqualität und weniger Abfall führt.
Tonnage der unteren Presse:Das Heißprägen reduziert die erforderliche Presskraft im Vergleich zu Kaltumformtechniken, was zu Kosteneinsparungen und einer höheren Produktionseffizienz führt.
Anpassung der Materialeigenschaften:Die Heißprägetechnologie ermöglicht die individuelle Anpassung der Materialeigenschaften basierend auf bestimmten Bereichen des Teils und optimiert so Leistung und Funktionalität.
Erweiterte mikrostrukturelle Verbesserungen:Heißprägen bietet die Möglichkeit, die Mikrostruktur des Materials zu verbessern, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften und einer längeren Produkthaltbarkeit führt.
Optimierte Produktionsschritte:Durch das Heißprägen entfallen oder werden Zwischenschritte bei der Herstellung reduziert, was zu einem vereinfachten Produktionsprozess, höherer Produktivität und kürzeren Durchlaufzeiten führt.
Produktanwendungen
Die Hochgeschwindigkeits-Heißpräge-Produktionslinie für hochfesten Stahl (Aluminium) findet breite Anwendung bei der Herstellung von weißen Karosserieteilen für die Automobilindustrie.Dazu gehören Säulenbaugruppen, Stoßstangen, Türträger und Dachrelingbaugruppen, die in Personenkraftwagen verwendet werden.Darüber hinaus wird die Verwendung fortschrittlicher Legierungen, die durch Heißprägen ermöglicht werden, zunehmend in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung und in Schwellenländern erforscht.Diese Legierungen bieten die Vorteile einer höheren Festigkeit und eines geringeren Gewichts, die mit anderen Umformverfahren nur schwer zu erreichen sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Hochgeschwindigkeits-Heißpräge-Produktionslinie aus hochfestem Stahl (Aluminium) eine präzise und effiziente Produktion komplex geformter Karosserieteile für Kraftfahrzeuge gewährleistet.Mit überlegener Formbarkeit, reduzierten Fügevorgängen, minimierten Fehlern und verbesserten Materialeigenschaften bietet diese Produktionslinie zahlreiche Vorteile.Seine Anwendungen erstrecken sich auf die Herstellung weißer Karosserieteile für Personenkraftwagen und bieten potenzielle Vorteile in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungswesen und in Schwellenländern.Investieren Sie in die Hochgeschwindigkeits-Heißpräge-Produktionslinie für hochfesten Stahl (Aluminium), um herausragende Leistung, Produktivität und Leichtbauvorteile in der Automobilindustrie und verwandten Industrien zu erzielen
Was ist Heißprägen?
Heißprägen, in Europa auch Presshärten und in Asien Heißpressformen genannt, ist eine Methode der Materialumformung, bei der ein Rohling auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann in der entsprechenden Matrize unter Druck gestanzt und abgeschreckt wird, um die gewünschte Form zu erreichen und zu induzieren eine Phasenumwandlung im Metallmaterial.Bei der Heißprägetechnologie werden Borstahlbleche (mit einer Anfangsfestigkeit von 500–700 MPa) in den austenitisierenden Zustand erhitzt, sie zum Hochgeschwindigkeitsstanzen schnell in die Matrize überführt und das Teil innerhalb der Matrize mit einer Abkühlrate von mehr als 27° abgeschreckt C/s, gefolgt von einer Haltezeit unter Druck, um ultrahochfeste Stahlkomponenten mit gleichmäßiger martensitischer Struktur zu erhalten.
Die Vorteile des Heißprägens
Verbesserte Zugfestigkeit und die Fähigkeit, komplexe Geometrien zu formen.
Reduziertes Komponentengewicht durch die Verwendung dünnerer Bleche bei gleichzeitiger Beibehaltung der strukturellen Integrität und Crash-Performance.
Reduzierter Bedarf an Verbindungsvorgängen wie Schweißen oder Befestigen.
Minimiertes Zurückfedern und Verziehen der Teile.
Weniger Teiledefekte wie Risse und Risse.
Geringerer Presstonnagebedarf im Vergleich zur Kaltumformung.
Möglichkeit, Materialeigenschaften basierend auf bestimmten Teilzonen anzupassen.
Verbesserte Mikrostrukturen für bessere Leistung.
Optimierter Herstellungsprozess mit weniger Arbeitsschritten, um ein fertiges Produkt zu erhalten.
Diese Vorteile tragen zur Gesamteffizienz, Qualität und Leistung von heißumgeformten Strukturbauteilen bei.
Weitere Details zum Heißprägen
1. Heißprägen vs. Kaltprägen
Beim Heißprägen handelt es sich um einen Umformprozess, der nach dem Vorwärmen des Stahlblechs durchgeführt wird, während beim Kaltprägen das direkte Prägen des Stahlblechs ohne Vorwärmen gemeint ist.
Kaltprägen hat gegenüber Heißprägen klare Vorteile.Allerdings weist es auch einige Nachteile auf.Aufgrund der höheren Spannungen, die beim Kaltprägen im Vergleich zum Heißprägen entstehen, sind kaltgeprägte Produkte anfälliger für Risse und Risse.Daher ist für das Kaltprägen eine präzise Prägeausrüstung erforderlich.
Beim Heißprägen wird das Stahlblech vor dem Prägen auf hohe Temperaturen erhitzt und gleichzeitig im Gesenk abgeschreckt.Dies führt zu einer vollständigen Umwandlung der Mikrostruktur des Stahls in Martensit, was zu einer hohen Festigkeit von 1500 bis 2000 MPa führt.Folglich weisen heißgeprägte Produkte im Vergleich zu kaltgeprägten Gegenstücken eine höhere Festigkeit auf.
2. Ablauf des Heißprägeprozesses
Beim Heißprägen, auch „Presshärten“ genannt, wird ein hochfestes Blech mit einer Anfangsfestigkeit von 500–600 MPa auf Temperaturen zwischen 880 und 950 °C erhitzt.Das erhitzte Blech wird dann in der Matrize schnell gestanzt und abgeschreckt, wobei Abkühlraten von 20–300 °C/s erreicht werden.Durch die Umwandlung von Austenit in Martensit beim Abschrecken wird die Festigkeit des Bauteils deutlich erhöht, sodass Stanzteile mit Festigkeiten von bis zu 1500 MPa hergestellt werden können. Heißprägetechniken lassen sich in zwei Kategorien einteilen: direktes Heißprägen und indirektes Heißprägen:
Beim direkten Heißprägen wird der vorgewärmte Rohling zum Prägen und Abschrecken direkt einer geschlossenen Matrize zugeführt.Nachfolgende Prozesse umfassen Kühlung, Kantenbeschnitt und Lochstanzen (oder Laserschneiden) sowie die Oberflächenreinigung.
Fiture1: Heißpräge-Verarbeitungsmodus – direktes Heißprägen
Beim indirekten Heißprägeverfahren wird der Schritt der Kaltumformung und Vorformung durchgeführt, bevor in die Phasen Erhitzen, Heißprägen, Kantenbeschnitt, Lochstanzen und Oberflächenreinigung übergegangen wird.
Der Hauptunterschied zwischen indirekten Heißprägeverfahren und direkten Heißprägeverfahren liegt in der Einbeziehung des Kaltumformungs-Vorformungsschritts vor dem Erhitzen in das indirekte Verfahren.Beim direkten Heißprägen wird das Blech direkt dem Wärmeofen zugeführt, während beim indirekten Heißprägen das kalt umgeformte vorgeformte Bauteil in den Wärmeofen geschickt wird.
Der Prozessablauf des indirekten Heißprägens umfasst typischerweise die folgenden Schritte:
Kaltumformen, Vorformen, Erhitzen, Heißprägen, Kantenbeschnitt und Lochstanzen, Oberflächenreinigung
Fiture2: Heißpräge-Verarbeitungsmodus – indirektes Heißprägen
3.Zur Hauptausrüstung für das Heißprägen gehören ein Heizofen, eine Heißformpresse und Heißprägeformen
Heizofen:
Der Heizofen ist mit Heiz- und Temperaturkontrollfunktionen ausgestattet.Es ist in der Lage, hochfeste Bleche innerhalb einer vorgegebenen Zeit auf die Rekristallisationstemperatur zu erhitzen und so einen austenitischen Zustand zu erreichen.Es muss in der Lage sein, sich an die Anforderungen einer groß angelegten automatisierten kontinuierlichen Produktion anzupassen.Da der erhitzte Barren nur von Robotern oder mechanischen Armen gehandhabt werden kann, erfordert der Ofen eine automatisierte Be- und Entladung mit hoher Positionierungsgenauigkeit.Darüber hinaus sollte es beim Erhitzen unbeschichteter Stahlplatten einen Gasschutz bieten, um eine Oberflächenoxidation und Entkarbonisierung des Knüppels zu verhindern.
Warmumformpresse:
Die Presse ist das Herzstück der Heißprägetechnik.Es muss in der Lage sein, schnell zu stempeln und zu halten sowie mit einem Schnellkühlsystem ausgestattet zu sein.Der technische Aufwand von Warmumformpressen geht weit über den von herkömmlichen Kaltumformpressen hinaus.Derzeit beherrschen nur wenige ausländische Unternehmen die Konstruktion und Herstellungstechnologie solcher Pressen und sind alle auf Importe angewiesen, was sie teuer macht.
Heißprägeformen:
Heißprägeformen führen sowohl Umform- als auch Abschreckschritte durch.Sobald der Barren in den Formhohlraum eingeführt wird, schließt die Form in der Umformphase den Stanzvorgang schnell ab, um sicherzustellen, dass die Teileformung abgeschlossen ist, bevor das Material die martensitische Phasenumwandlung durchläuft.Anschließend erfolgt die Abschreck- und Abkühlphase, in der die Wärme vom Werkstück in der Form kontinuierlich auf die Form übertragen wird.Innerhalb der Form angeordnete Kühlrohre führen die Wärme sofort über das fließende Kühlmittel ab.Die martensitisch-austenitische Umwandlung beginnt, wenn die Werkstücktemperatur auf 425 °C sinkt.Die Umwandlung zwischen Martensit und Austenit endet, wenn die Temperatur 280 °C erreicht, und das Werkstück wird bei 200 °C entnommen.Die Aufgabe des Haltens der Form besteht darin, eine ungleichmäßige thermische Ausdehnung und Kontraktion während des Abschreckvorgangs zu verhindern, die zu erheblichen Änderungen in Form und Abmessungen des Teils und damit zu Ausschuss führen könnte.Darüber hinaus verbessert es die Effizienz der Wärmeübertragung zwischen Werkstück und Form und fördert so ein schnelles Abschrecken und Abkühlen.
Zusammenfassend umfasst die Hauptausrüstung für das Heißprägen einen Heizofen zum Erreichen der gewünschten Temperatur, eine Heißformpresse zum schnellen Prägen und Halten mit einem Schnellkühlsystem sowie Heißprägeformen, die sowohl Form- als auch Abschreckschritte durchführen, um eine ordnungsgemäße Teileformung sicherzustellen und effiziente Kühlung.
Die Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken beeinflusst nicht nur die Produktionszeit, sondern auch die Umwandlungseffizienz zwischen Austenit und Martensit.Die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt, welche Art von Kristallstruktur sich bildet und hängt mit der endgültigen Härtungswirkung des Werkstücks zusammen.Die kritische Abkühltemperatur von Borstahl beträgt etwa 30℃/s, und nur wenn die Abkühlgeschwindigkeit die kritische Abkühltemperatur überschreitet, kann die Bildung einer martensitischen Struktur im größten Ausmaß gefördert werden.Wenn die Abkühlgeschwindigkeit unter der kritischen Abkühlgeschwindigkeit liegt, treten in der Kristallisationsstruktur des Werkstücks nichtmartensitische Strukturen wie Bainit auf.Je höher jedoch die Abkühlgeschwindigkeit, desto besser, desto höher die Abkühlgeschwindigkeit, die zu Rissen in den geformten Teilen führt, und der angemessene Abkühlgeschwindigkeitsbereich muss entsprechend der Materialzusammensetzung und den Prozessbedingungen der Teile bestimmt werden.
Da die Gestaltung des Kühlrohrs in direktem Zusammenhang mit der Größe der Kühlgeschwindigkeit steht, wird das Kühlrohr im Allgemeinen unter dem Gesichtspunkt der maximalen Wärmeübertragungseffizienz entworfen, sodass die Richtung des entworfenen Kühlrohrs komplexer und schwieriger ist durch mechanisches Bohren nach Abschluss des Formgusses zu erhalten.Um eine Einschränkung durch mechanische Bearbeitung zu vermeiden, wird im Allgemeinen die Methode der Reservierung von Wasserkanälen vor dem Formgießen gewählt.
Da es bei 200℃ bis 880~950℃ unter den starken Wechselbedingungen von Kälte und Hitze lange Zeit arbeitet, muss das Material der Heißprägematrize eine gute strukturelle Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit aufweisen und der starken thermischen Reibung widerstehen können, die durch den Barren erzeugt wird hohe Temperatur und die abrasive Verschleißwirkung der abgeworfenen Oxidschichtpartikel.Darüber hinaus sollte das Formmaterial auch eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel aufweisen, um einen reibungslosen Durchfluss des Kühlrohrs zu gewährleisten.
Trimmen und Piercing
Da die Festigkeit der Teile nach dem Heißprägen etwa 1500 MPa erreicht, sind bei Verwendung von Pressschneiden und Stanzen die Anforderungen an die Tonnage der Ausrüstung höher und der Verschleiß der Stanzkanten ist schwerwiegend.Daher werden zum Schneiden von Kanten und Löchern häufig Laserschneidanlagen eingesetzt.
4. Gängige Sorten von Warmprägestahl
Leistung vor dem Stempeln
Leistung nach dem Stempeln
Derzeit ist B1500HS die gängige Sorte für Warmprägestahl.Die Zugfestigkeit vor dem Stanzen liegt im Allgemeinen zwischen 480 und 800 MPa und nach dem Stanzen kann die Zugfestigkeit 1300 bis 1700 MPa erreichen.Das heißt, die Zugfestigkeit einer Stahlplatte mit 480–800 MPa kann durch Heißprägen die Zugfestigkeit von Teilen mit etwa 1300–1700 MPa erreichen.
5. Die Verwendung von Heißprägestahl
Der Einsatz von Heißprägeteilen kann die Kollisionssicherheit des Automobils erheblich verbessern und das Leichtgewicht der Automobilkarosserie in Weiß realisieren.Gegenwärtig wird die Heißprägetechnologie auf die weißen Karosserieteile von Personenkraftwagen angewendet, z. B. auf das Auto, die A-Säule, die B-Säule, den Stoßfänger, den Türträger, die Dachreling und andere Teile. Beispiele für Teile, die für Licht geeignet sind, finden Sie in Abbildung 3 unten -Gewichtung.
Abbildung 3: Weiße Karosseriekomponenten, die zum Heißprägen geeignet sind
Abb. 4: 1200-Tonnen-Heißprägepressenlinie von Jiangdong Machinery
Gegenwärtig sind die Produktionslinienlösungen für hydraulische Heißprägepressen von JIANGDONG MACHINERY sehr ausgereift und stabil, gehören in Chinas Bereich der Heißprägeumformung zur führenden Ebene und sind als stellvertretender Vorsitzender der Schmiedemaschinenbranche der China Machine Tool Association sowie der Mitgliedseinheiten tätig Als Mitglied des China Forging Machinery Standardization Committee haben wir auch die Forschungs- und Anwendungsarbeit des nationalen Superhochgeschwindigkeits-Heißprägens von Stahl und Aluminium übernommen, das eine große Rolle bei der Förderung der Entwicklung der Heißprägeindustrie in China und sogar weltweit gespielt hat .
