Korkean lujan teräksen valssaus autojen osiin

Korkean lujan teräksen valssaus

Rullamuovattava korkealujuusteräs (HSS) ja edistynyt korkealujuusteräs (AHSS) tarkoittaa litteän kelamassan kuljettamista progressiivisesti muotoiltujen telojen läpi, jotka kumpikin taivuttavat materiaalia muutaman asteen pidemmälle, kunnes se saavuttaa lopullisen poikkileikkausprofiilin. Koska muodonmuutos tapahtuu vähitellen useissa tela-asemissa yhden iskun sijaan, rullamuovaus pitää materiaaliin kohdistuvan jännityksen jakautuneena tasaisemmin kuin yhden iskun muovausmenetelmät, mikä on tärkein syy, että se on suositeltu prosessi AHSS-laaduille, jotka halkeilevat helpommin äkillisen, keskittyneen voiman vaikutuksesta.

HSS- ja AHSS-laadut – mukaan lukien kaksivaiheiset (DP), transformaatio-indusoidut plastisuus (TRIP) ja martensiittiset teräkset – tarjoavat vetolujuuden, joka vaihtelee noin 440 MPa:sta 1 500 MPa:iin verrattuna tavanomaisen pehmeän teräksen 270–400 MPa:iin. Tämän lujuuden ansiosta autonvalmistajat voivat käyttää ohuempaa materiaalia samaan rakenteelliseen suorituskykyyn, mikä tukee suoraan ajoneuvon painonpudotustavoitteita vaarantamatta törmäysturvallisuutta.

Autojen rullamuovausprosessi

Autoteollisuudessa rullamuovauslinja noudattaa tyypillisesti tätä järjestystä:

1. Kelamassaa irrotetaan ja syötetään jatkuvasti linjaan, usein tasoittimella kelojen kaarevuuden poistamiseksi ennen muodostamista.
2. Nauha kulkee useiden rullaasemien läpi, joista jokainen lisää pienen askeleen taivutusta ja muotoilee asteittain litteän nauhan kohdeprofiiliksi - hattukanavaksi, putkeksi tai monimutkaiseksi monimutkaiseksi rakennemuodoksi.
3. Linjassa olevat lävistys- tai loveusasemat leikkaavat tarvittaessa asennusreiät tai leikkaavat leikkauksia nauhan ollessa vielä tasainen tai osittain muotoiltu, koska lävistys täyden muotoilun jälkeen on paljon vaikeampaa.
4. Muodostettu profiili kulkee katkaisupuristimen läpi, joka leikkaa sen pituuteen pysäyttämättä siimaa käyttämällä lentävää leikkausta, joka on synkronoitu linjan nopeuteen.
5. Valmiit osat voidaan hitsata linjassa tai toissijaisesti, pinnoittaa tai lämpökäsitellä ennen kokoonpanoa.

Tämän jatkuvan, suuren volyymin luonteen ansiosta rullamuovaus soveltuu erityisen hyvin autoteollisuuteen, jossa saman rakenneprofiilin – ovipalkit, puskurivahvikkeet, kattokaiteet tai istuimen rungon komponentit – saattaa olla tarpeen ajaa kymmeniä tai satoja tuhansia lineaarisia jalkoja vuodessa.

Rullamuovaus vs leimaaminen

Rullamuovaus ja meistäminen molemmat muotoilevat litteää terästä rakenneosiksi, mutta ne sopivat eri osien geometrioihin ja tuotantoprofiileihin.

Rullamuovaus ja meistäminen verrattuna autojen rakenneosien tuotantoon.

Erityisesti AHSS:n osalta rullamuovauksen asteittainen, usean aseman taivutus on merkittävä etu meistämisen yhden iskun muodonmuutokseen verrattuna, koska AHSS-laaduilla on yleensä pienempi venymä ennen murtumista ja ne ovat herkempiä venytysnopeudelle ja jännityskonsentraatiolle, jota puristussuutin käyttää yhdellä liikkeellä.

Rullamuovaustyökalujen suunnittelu AHSS:lle

AHSS-rullamuovauksen työkalusuunnittelu eroaa miedosta teräksestä useilla tavoilla, joita ohjaavat suuremmat muovausvoimat ja materiaalin synnyttämä takajousto:

• Lisää muodostusasemia — AHSS-profiilit vaativat tyypillisesti ylimääräisiä rullan kulkua verrattuna vastaavaan pehmeään teräsprofiiliin, jolloin taivutuskulma jakautuu useammille askeleille ajokohtaisen rasituksen vähentämiseksi.
• Kovemmat rullamateriaalit — Tyypillisesti tarvitaan työkaluteräsrullia, joissa on kulutusta kestävät pinnoitteet tai karkaistut pinnat, koska AHSS nopeuttaa telan kulumista mietoon teräkseen verrattuna.
• Lisääntynyt telan erotusvoima — Jyrsinrungot, akselit ja laakerit on mitoitettu kestämään suurempia kuormituksia kuin pelkästä teräksestä valmistettu linja, koska AHSS vastustaa muodonmuutoksia voimakkaammin jokaisella asemalla.
• Ylitaivutuksen kompensointi — Työkaluprofiilit suunnitellaan tyypillisesti lasketuilla ylitaivutuskulmilla estämään takaisinjoustoa ja osumaan lopullisiin mittakohteisiin.

Takajousi korkealujuutta terästä

Takaisinjousi on muotoillun metallin taipumus palata osittain kohti alkuperäistä litteää muotoaan muovausvoiman poistamisen jälkeen, mikä johtuu materiaalin muodonmuutoksen elastisesta palautumisosuudesta. Vahvemmilla teräksillä on yleensä suurempi myötöraja suhteessa niiden kimmokerrokseen, mikä tarkoittaa, että suurempi osa kokonaismuodonmuutoksesta on elastista (palautettavaa) eikä muovia (pysyvää) - joten AHSS joustaa takaisin enemmän kuin samaan kulmaan taivutettu mieto teräs.

Rullanmuodostuslinjat kohdistuvat takaisinjoustoon ensisijaisesti ylitaivuttamisen kautta: jokainen rullaasema taivuttaa materiaalia hieman kohdekulman yli ennakoiden, kuinka paljon se rentoutuu takaisin vapautettuaan. Tarkka ylitaivutuskulma määritetään tyypillisesti muodostussimulaatioohjelmiston ja fyysisten koeajojen yhdistelmällä, koska takajousto vaihtelee teräslaadun, mittapaksuuden ja profiilin geometrian mukaan, ja pienetkin muutokset kelojen välisissä materiaaliominaisuuksissa voivat muuttaa tarvittavan korjauksen määrää.