Profilare de oțel de înaltă rezistență pentru piese auto

Formare cu role de oțel de înaltă rezistență

Oțel de înaltă rezistență (HSS) și oțel de înaltă rezistență avansat (AHSS) înseamnă trecerea materialului de bobine plat printr-o serie de role de formă progresivă, fiecare îndoind materialul cu câteva grade mai departe, până când ajunge la profilul final al secțiunii transversale. Deoarece deformarea are loc treptat în mai multe stații de role, mai degrabă decât într-o singură cursă, formarea prin rulare menține stresul asupra materialului mai uniform distribuit decât metodele de formare cu o singură lovire, motiv pentru care este procesul preferat pentru gradele AHSS care crapă mai ușor sub o forță concentrată bruscă.

Calitățile HSS și AHSS - inclusiv oțeluri cu dublă fază (DP), plasticitate indusă de transformare (TRIP) și oțeluri martensitice - oferă rezistențe la tracțiune variind de la aproximativ 440 MPa până la 1.500 MPa, comparativ cu 270-400 MPa pentru oțelul moale convențional. Această rezistență le permite producătorilor de automobile să folosească material cu ecartament mai subțire pentru aceeași performanță structurală, susținând direct obiectivele de reducere a greutății vehiculului, fără a sacrifica siguranța la impact.

Procesul de formare a rulourilor pentru automobile

În producția de automobile, linia de rulare urmează de obicei această secvență:

1. Stocul bobinei este desfășurat și alimentat continuu în linie, adesea cu un nivelator pentru a elimina curbura setată a bobinei înainte de formare.
2. Banda trece printr-o serie de stații de role, fiecare adăugând un mic pas de îndoire, modelând treptat banda plată în profilul țintă - un canal de pălărie, un tub sau o formă structurală complexă cu mai multe îndoiri.
3. Stațiile de perforare sau crestare în linie, dacă este necesar, decupează găuri de montare sau prezintă decupaje în timp ce banda este încă plată sau parțial formată, deoarece perforarea după formarea completă este mult mai dificilă.
4. Profilul format trece printr-o presă de tăiere care îl forfecă până la lungime fără a opri linia, folosind o tăietură de zbor sincronizată cu viteza liniei.
5. Piesele finite pot suferi sudură în linie sau secundară, acoperire sau tratament termic înainte de a fi pregătite pentru asamblare.

Această natură continuă, de volum mare este ceea ce face ca ruloul să fie deosebit de potrivit pentru producția de automobile, unde același profil structural - grinzi de uși, întărituri de bara de protecție, șine de acoperiș sau componente ale cadrului scaunului - poate fi necesar să ruleze în zeci sau sute de mii de picioare liniare pe an.

Formarea rolei vs ștanțare

Ambele profilare și ștanțare modelează oțelul plat în piese structurale, dar se potrivesc diferitelor geometrii ale pieselor și profilurilor de producție.

Profilare și ștanțare în raport cu producția de piese structurale pentru automobile.

În special pentru AHSS, îndoirea treptată, în mai multe stații a profilării rulante este un avantaj major față de deformarea cu o singură lovitură a ștanțarii, deoarece gradele AHSS au, în general, o alungire mai mică înainte de rupere și sunt mai sensibile la viteza de deformare și concentrația de tensiuni pe care o matriță de ștanțare se aplică într-o singură mișcare.

Design de scule de formare cu role pentru AHSS

Designul sculelor pentru formarea cu role AHSS diferă de sculele din oțel moale în mai multe moduri, determinate de forțele de formare mai mari și de înapoierea elastică pe care materialul le generează:

• Mai multe stații de formare — Profilele AHSS necesită de obicei treceri suplimentare de role în comparație cu un profil echivalent din oțel moale, împrăștiind unghiul de îndoire în mai multe trepte pentru a reduce solicitarea pe trecere.
• Materiale de rulare mai dure — sunt de obicei necesare role de oțel pentru scule cu acoperiri rezistente la uzură sau suprafețe întărite, deoarece AHSS accelerează uzura rolei în comparație cu oțelul moale.
• Forțe de separare a rolei crescute — Cadrele, arborii și lagărele de freză trebuie să fie evaluate pentru sarcini mai mari decât o linie din oțel moale, deoarece AHSS rezistă la deformare mai puternic la fiecare stație.
• Compensarea supra-îndoirii — profilele de scule sunt de obicei proiectate cu unghiuri de supraîndoire calculate pentru a contracara revenirea elastică și a atinge țintele dimensionale finale.

Springback din oțel de înaltă rezistență

Backback este tendința metalului format de a reveni parțial la forma sa plată inițială după ce forța de formare este îndepărtată, cauzată de porțiunea de recuperare elastică a deformării materialului. Oțelurile cu rezistență mai mare au, în general, o limită de curgere mai mare în raport cu modulul lor elastic, ceea ce înseamnă că o parte mai mare din deformația totală este elastică (recuperabilă) mai degrabă decât plastică (permanentă) - astfel încât AHSS se întoarce mai mult decât oțelul moale îndoit la același unghi.

Liniile de formare cu role se adresează în primul rând prin îndoire excesivă: fiecare stație de role îndoaie materialul puțin peste unghiul țintă, anticipând cantitatea în care se va relaxa înapoi odată eliberată. Unghiul exact de îndoire este determinat în mod obișnuit printr-o combinație de software de simulare a formării și probe fizice, deoarece backback-ul variază în funcție de calitatea oțelului, grosimea ecartamentului și geometria profilului și chiar și mici modificări ale proprietăților materialului bobină-la-bobină pot modifica cantitatea de corecție necesară.