Листова стомана

Процес на формоване на листова стомана

Заготовка

Заготовката е процес на щамповане, който използва матрица за разделяне на материали. Заготовката, в широк смисъл, е общият термин за процеса на разделяне, който включва рязане, заготовка, щанцоване, подрязване, рязане и други процеси. Но най-общо казано, процесът на щанцоване се отнася главно до щанцоване и щанцоване на готови части и може също да подготви заготовки за други процеси на формоване.

След щанцоване листът се разделя на две части, а именно заготовката и частта с ларвите. Ако целта на щанцоването е да се произведе определена форма на частта за обратно промиване, тогава този процес на щанцоване се нарича заготовка; ако трябва да се получи вътрешен отвор, това се нарича щанцоване.

Според различните механизми на деформация, заготовката може да бъде разделена на два вида: обикновена заготовка и фина заготовка.

Огъване

Пластмасовото огъване е един от най-разпространените методи за формоване в процеса на пресоване. Ефектът от огъване се проявява в промяната на радиуса на кривината R и ъгъла x на зоната на деформация на огъване (Фигура 1)

Пластмасовото огъване трябва първо да премине през етапа на еластично огъване. Вече сме добре познати в "Механика на материалите": при еластично огъване влакната във външната зона на гредата са под напрежение, а влакната във вътрешната зона са под натиск. Зоните на опън и натиск са ограничени от неутралния слой, който минава точно през центъра на тежестта на сечението, а напрежението и деформацията му са нулеви. Ако приемем, че радиусът на кривината на неутралния слой е ρ и ъгълът на огъване е α (вижте Фигура 1), влакното при y от неутралния слой има тангенциална деформация εθ от

Така че степента на деформация и напрежението на материала зависи изцяло от разстоянието между влакното и неутралния слой и радиуса на неутралния слой. Съотношението y/ρ не зависи от размера на ъгъла на огъване α. Напрежението и деформацията са най-големи във вътрешния и външния ръб на зоната на деформация на огъване.

За лист с дебелина t, когато неговият радиус на огъване е R, напрежението (δθ)max и деформацията (εθ)max на ръба на листа са

Напрежението на провлачване е δs, а условията за еластично огъване са: Вътрешността постепенно навлиза в пластичност и се деформира.

Разтягане

Дълбокото изтегляне е метод на обработка, при който плоският фланец се изтегля в кухината на кухината, за да се образува права стена.

Притокът на фланеца може да бъде разделен на (а) компресиран приток на фланец, (б) приток на паралелен фланец и (в) удължен фланец според състоянието на деформация на формата на контура на отвора на матрицата. Поток в три категории (Фигура 2).

Поради различните форми и размери на изтеглените части, разпределението на напрежението и деформацията на заготовката по време на процеса на деформация също е различно. Следователно, когато се определя планът на процеса, параметрите на процеса и дизайнът на матрицата, анализът и изчислението трябва да се извършват в съответствие с конкретната ситуация, за да се определи разумният размер на заготовката и геометричните параметри на всяка стъпка на процеса, параметрите на структурата на матрицата и моделът на оборудването, за да за получаване на квалифицирани части.

Студено валцована стоманена ламарина

Студено валцована стоманена ламарина се използва най-често в масовото производство. Дебелината на студено валцуваната стоманена ламарина е между 0,15 mm и 3,2 mm, а корпусът на автомобила приема най-вече дебелината от 0,6 mm до 0,8 mm. Този вид тънка стоманена плоча има много висока точност на размерите, гладка повърхност, добри механични свойства и възможност за обработка. Използва се главно за външни странични панели, капаци на покрива, капаци на двигателя, калници, капаци на багажника, панели на вратите и табла с инструменти. Покриващи части, тези части изискват материали с висока способност за формоване, добро качество на повърхността и ефективност на заваряване.

Листова стомана за общо щамповане

Преди използването на интерстициална атомна стомана (IF стомана), нисковъглеродна кипяща стомана (08F) и алуминиева мъртва стомана (08AL) се използваха за автомобилни панели. щанцоване. Кипящата стомана сега се използва по-рядко поради лошото си представяне на щамповане и лесната повреда. Въпреки това, убитите с алуминий стоманени плочи все още се използват широко като стоманени плочи за щамповане, особено за части на тялото с ниски изисквания за формоване, използването на убити с алуминий стоманени плочи все още представлява мнозинството.

(1) Алуминиева стоманена плоча (08AL)

①Химичен състав на алуминиева мъртва стоманена плоча. Като традиционна щампована стоманена плоча, 08AL не изисква висока якост, но изисква добра формоспособност при щамповане. Поради тази причина се изисква стоманената плоча да има по-висока пластичност и колкото по-ниски са елементите на сплавта в стоманената плоча, толкова по-добре.

а. Въглерод. Въглеродът е основният елемент в общата стомана, но е вреден елемент в дълбоко изтеглената ламарина. Увеличаването на масовата част на въглерода в стоманата ще увеличи якостта на нисковъглеродната стомана и ще намали способността за формоване. Следователно, GB/T5213-2001 на моята страна постановява, че въглеродната маса на стоманата за дълбоко изтегляне трябва да бъде по-малка от 0,08%.

б. Манган. 4%。 Когато масовата част на манган е висока, якостта на стоманената плоча се увеличава, така че масовата част на манган в общата умъртвена алуминиева стомана трябва да бъде по-малка от 0,4%.

в. Сяра. Масовата част на сярата има неблагоприятен ефект върху ефективността на щамповане на тънки стоманени листове, така че колкото по-ниска е масовата част, толкова по-добре. Обикновено масовата част на сярата, определена за стоманени плочи 08AL, трябва да бъде по-малка от 0,025%.

г. Фосфор. Ролята на фосфора е да увеличи значително здравината на стоманения лист. В допълнение към увеличаването на съдържанието му в стоманени листове с висока якост, неговата масова част е ограничена в общите студено валцувани стоманени листове, а масовата част на фосфор в дълбоко изтеглените листове е по-малка от 0,020qo.

д. Силиций. Ролята на силиция е главно да подобри здравината на стоманената плоча, но ще влоши ефективността на щамповането, така че колкото по-ниска е масовата част, толкова по-добре, а масовата част на силиция трябва да бъде по-малка от 0,030%.

е. Алуминий. Алуминият се добавя към студено валцувания стоманен лист за щамповане, за да се подобри ефективността му при щамповане, така че 08AL предвижда масовата част на алуминия да бъде между 0,02% и 0,07%.

08AL стоманена плоча е нисковъглеродна стомана с добра пластичност, подходяща якост и определено стареене. Когато се използва в рамките на 3-6 месеца, неговата ефективност на щамповане не може да бъде унищожена.

Умъртвената с Al стомана има проста структура, обикновено съставена от ферит, свободен железен карбид и малко количество неметални включвания. Свободният железен карбид и неметалните включвания оказват голямо влияние върху ефективността на щамповане на стоманената плоча. Сред тях квадратните включвания имат най-голямо въздействие, а включванията с кръгла точка имат най-малко въздействие, което ще доведе до напукване на частите по време на процеса на щамповане.

Размерът на феритните зърна и еднородността на зърната също оказват голямо влияние върху ефективността на щамповането. Ако зърната са твърде малки, силата ще се увеличи и пластичността ще намалее, което е в ущърб на ефективността на щамповането; зърната са твърде големи, повърхността на частите след щамповане е лоша, ще има повърхност, подобна на портокалова кора, а размерът на зърното е 7~8 ниво е най-идеалното. Ако кристалните зърна не са еднакви, това ще доведе до неравномерна деформация на цялата част, което ще доведе до напукване.

При щанцоване на сложни части, поради различните деформации на всяка част от детайла, на повърхността на детайла ще се появят линии на приплъзване, което сериозно ще намали качеството на повърхността на детайла. Това е феномен за частите за автомобилни покрития. Не е разрешено да се появява. Като цяло се изисква закаляване и темпериране на валцуване, за да се елиминира явлението приплъзване при щамповане.

За да обобщим, стоманената плоча 08AL е подходяща за общи части с ниска якост на щамповане, качество на повърхността и равномерна деформация. За дълбоко изтеглени части и сложни части, използвайте го внимателно.

(2) Интерстициална атомна стоманена плоча (IF стоманена плоча) Каросерията на автомобила се състои от заварени щамповани части. Формата на каросерията на автомобила става все по-сложна, за да се намали съпротивлението на въздуха и красивия външен вид, а ефективността на щамповане на стоманената плоча се изисква все повече. Следователно има определени изисквания за индикаторите, които влияят върху ефективността на щамповането, като високо съотношение на пластична деформация, подходящ индекс на втвърдяване при деформация и висок. със сложни форми.

Студено валцуваната стоманена ламарина от първо поколение, представена от обикновена кипяща стомана, и студено валцуваната стоманена ламарина от второ поколение, представена от алуминиева мъртва стомана, трудно могат да отговорят напълно на изискванията на съвременните части за щамповане на автомобили. Третото поколение студено валцована безинтерстициална атомна стомана (IF стоманена плоча), която се произвежда масово, може да отговори на горните изисквания. Нови стоманени плочи, получени от IF стомана, като IFBH стомана, IF високоякостна стомана, IF стомана с покритие и др., плюс двуфазна стомана (DP стомана) и стомана с фазова промяна, предизвикана от пластична деформация (TRIP стомана), донесоха студено валцована стомана листове за автомобили на ново ниво, като основно отговаря на нуждите на производството на автомобили.

След добавяне на достатъчно количество титан към нисковъглеродна стомана, въглеродните и азотните интерстициални атоми в стоманата са напълно фиксирани от титан, за да образуват съединение титан-въглерод. По това време стоманата се превръща в неинтерстициална стомана с отлична способност за ФОРМОВАНЕ. Тъй като титанът е скъп и производствените разходи за стомана са твърде високи, масовото производство е невъзможно. В края на 60-те години на миналия век успешното прилагане на технологията за вакуумна дегазация значително намали съдържанието на въглерод и азот в стоманата и намали количеството на използвания титан, като по този начин намали производствените разходи за IF стомана. През 70-те години на миналия век се използват линии за непрекъснато отгряване за производство на стоманена плоча, което значително намалява производствените разходи и се появяват IF стомани с ниобий и композитни добавки от титан и ниобий, което разширява производството и приложението на IF стомана.

①Химическият състав на IF стоманата. Химическият състав на стоманата е в основата на нейните характеристики. За IF стоманата, първото е да се намали масовата част на въглерода и азота, които са вредни за ефективността на формоване, като същевременно се добавят титан и ниобий.

Ролята на въглерод, силиций и други елементи в стоманата IF е същата като тази на стоманата 08A1. Титанът и ниобият са важни елементи в IF стоманата. Интерстициалният въглерод и азот в твърдия разтвор могат да бъдат отстранени чрез третиране на титан и ниобий. По този начин се премахват неблагоприятните ефекти на интерстициалните атоми. Ако ултраниско въглеродната стомана в промишленото производство не се обработва чрез добавяне на титан и ниобий, за да се елиминират интерстициалните атоми, нейното съотношение на пластична деформация не е високо и ефективността й при формоване не е добра.

Има три типа IF стомана, произвеждана в промишлеността, а именно Ti-IF стомана с еднократно добавяне на Ti, единична Nb-IF стомана с еднократно добавяне на Nb и композитна Ti-Nb-IF стомана с едновременно добавяне на Ti и Nb.

Характеристиките на горните три IF стомани са както следва:

а. Ti-IF стомана. По отношение на параметрите на процеса ниската температура на нагряване, високата температура на навиване, високата температура на отгряване и голямата степен на намаляване на студеното валцуване са полезни за подобряването на характеристиките на формоване на Ti-IF стомана. Влиянието на състава на сплавта върху удължението на стоманата Ti-IF не е толкова чувствително, колкото това на стоманата Nb-IF, а удължението на стабилизираната с титан стомана обикновено е по-високо. Високата температура на навиване и температурата на отгряване ще доведе до получаване на груби частици TiC, така че нивото на якост е ниско. Утайки като TiS и Ti4C2S2, които имат важно влияние върху свойствата на стоманата Ti-IF, обикновено започват да се утаяват по време на процеса на нагряване и началния етап на горещо валцуване. Следователно параметрите на процеса не са много чувствителни към ефекта на стоманата Ti-IF и процесът е много оперативен. Стабилна производителност. Въпреки това, стоманената равнина на тази съставна система има голяма анизотропия и слаба устойчивост на прахообразно покритие на покритието, което не е подходящо за поцинковани листове.

б. Nb-IF стомана. В сравнение с Ti-IF стоманата, поради утаяването на фини NbC частици, якостта на стоманата може да бъде подобрена, така че Nb-IF стоманата има по-високо ниво на якост. Добавянето на Nb подобрява структурата на тъкане на стоманата, намалява стойността на анизотропията и увеличава средната стойност на коефициента на пластична деформация (r); Nb се отделя до границата на зърното, което може да предотврати крехкостта при студена обработка, да подобри способността за нанасяне на пластини и устойчивостта на прахообразно разпрашаване. Въпреки това, тъй като процесът на утаяване на стоманата Nb-IF се случва в етапа на охлаждане при горещо валцуване или етапа на отгряване, механичните свойства са по-чувствителни към параметрите на процеса и стоманата Nb-IF има по-висока температура на рекристализация и нейните механични свойства не са толкова добър като Ti-IF стомана.

в. (Nb +Ti) -IF стомана. Степента на удължение на ниобий-титанова стабилизирана IF стомана е по-ниска от тази на Ti-IF стомана, но r. Стойността на r45 0 е относително висока и има силна формоспособност. Стабилизираната с ниобий и титан IF стомана има по-добра адхезия на покритието от стабилизираната с титан стомана, има добра устойчивост на легиране и горещо поцинкована стоманена ламарина на прах и нейните механични свойства не са чувствителни към процеса, а производителността на цялата ролка е униформа. Подходящ е за използване в Производството на високоякостна стомана и горещо поцинкована стомана при непрекъснат процес на отгряване също е най-добрият избор за електро-поцинкована IF стомана и горещо поцинкована IF стоманени субстрати.

②Характеристиките на IF стоманена плоча. В сравнение с широко използваната умъртвена с алуминий нисковъглеродна стомана за дълбоко изтегляне, най-очевидната производителност на IF стоманената плоча е нейната отлична формоспособност и никога не остарява.

а. Отлична формоспособност.

б. Без навременност. Като цяло стоманените плочи са чувствителни към времето. Така нареченото стареене е промяната на границата на провлачване и удължението на стоманената плоча с течение на времето. След определен период от време на кривата на изтегляне на стоманената плоча ще се появи очевидна платформа за провлачване и в този момент способността за формоване на стоманената плоча ще намалее. Стареенето на стоманения лист се причинява от наличието на интерстициални атоми на твърд разтвор като въглерод и азот в стоманения лист. Въпреки че алуминиевата седация се използва при дълбоко изтегляне на стоманени плочи, нейната навременност не е очевидна, но съществуването й все още е обективен факт. Следователно все още има такова правило, че периодът на стареене на дълбоко изтегления стоманен лист след валцуване е 3 месеца, т.е. дълбоко изтегленият стоманен лист след валцуване трябва да се използва в рамките на 3 месеца, в противен случай способността за формоване ще бъдат намалени. Надолу.

③Прилагане на IF стоманена плоча. Тъй като IF стоманената плоча има отлична формоспособност и уникални свойства без стареене, тя се използва широко в автомобилната индустрия, особено в автомобилната индустрия. В обобщение приложението му има следните аспекти.

а. Използва се за щамповане на детайли със сложни форми. Някои части за щамповане имат сложни форми и голям чертеж, дори ако се използва най-добрата стомана за дълбоко изтегляне на алуминий, е трудно да се изпълнят напълно изискванията. Например масленият картер на двигателя има високи изисквания към пластичността на стоманената плоча. В миналото са използвани вносни дълбоко изтеглени стоманени плочи, но ефектът не е задоволителен. След използването на вътрешна IF стоманена плоча за дълбоко изтегляне, този проблем е решен. Използването на вътрешна Ⅲ стоманена плоча за замяна на вносната стоманена плоча за дълбоко изтегляне за производството на някои по-сложни форми за щамповане, ефектът е много добър и заслужава по-нататъшно популяризиране.

б. Използва се за производство на високоякостни части за покриване на автомобилни каросерии. За да се пести енергия и да се изпълнят все по-строгите изисквания за опазване на околната среда, стоманените плочи с висока якост се използват широко в автомобилната индустрия. Например, много външни покрития на каросерии на автомобили широко използват високоякостни стоманени плочи в оригиналния дизайн, намалявайки дебелината на стоманените плочи, като по този начин намаляват качеството на каросерията на автомобила, намаляват разхода на гориво на автомобила и намаляват вредните емисиите на автомобила.

IF стоманената плоча има отлична формоспособност. На тази основа високоякостната IF стоманена плоча, разработена чрез укрепване с твърд разтвор и други методи, е постигнала по-висока якост, като същевременно запазва по-висока способност за формоване.

В случай на същото ниво на якост, цялостното ниво на индекса на формоспособност на високоякостната IF стоманена плоча е значително по-добро от това на традиционните стоманени плочи с висока якост. В допълнение, този тип IF стоманена плоча не е чувствителен към времето и процесът на щамповане Няма линия на приплъзване на повърхността, която да влияе върху качеството на външния вид на панела, така че е много подходящо да се използва този вид стоманена плоча за производство автомобилни външни покрития.

в. Като субстрат за високоефективна поцинкована стоманена ламарина. Поцинкованите стоманени листове се използват все по-широко в автомобилите. Например при европейските модели като Audi и някои модели в Северна Америка, дори цялото тяло е направено от поцинкована стомана. Поцинкованите стоманени листове са широко използвани, защото първо, в страни със студен климат като Северна Европа и Северна Америка, пръскането на солена вода по пътя след сняг през зимата ще причини сериозна корозия на частите на каросерията. Второ, за да се подобри експлоатационният живот на автомобилите, страните многократно удължиха периода от време, през който автомобилните табели не са корозирали. , Общата гола стоманена плоча не може да отговори на тези изисквания, така че поцинкованата стоманена плоча е получила внимание.

По принцип дълбоко изтеглените стоманени листове се използват като субстрати за производството на поцинковани листове. Тъй като горещото поцинковане трябва да се нагрее до висока температура от около 500C, способността за формоване на субстратите се влошава поради силното стареене, така че поцинкованите листове Приложението има ограничения и не може да се използва за по-сложни части за щамповане. Появата на IF стоманена плоча успешно реши този проблем. Поради високата способност за формоване на самия IF стоманен лист и липсата на свойства на стареене, той все още може да поддържа добра формоспособност след горещо поцинковане. Таблица 3.7 показва измерените свойства на две стоманени плочи, произведени със стоманени плочи ZTE като субстрати. Можем да видим от тях, че тези две стоманени плочи основно поддържат характеристиките на оригиналните си плочи и имат добра формоспособност.

В допълнение, поради голямата анизотропия в равнината на микролегираната IF стоманена плоча, използваща титан, поцинкованата стоманена плоча, произведена с тази стоманена плоча като субстрат, може да бъде засегната от различни посоки на стоманената плоча по време на щамповането процес. Степента на напрежение е различна и се получава пулверизация. Когато ниобият се използва като микролегиращ елемент, ситуацията е много по-добра, така че в действителното производство IF стоманени плочи с добавен Nb или Ti+Nb обикновено се използват като оригинални плочи от поцинковани плочи.

Високоякостни стоманени плочи за автомобили

За да контролират емисиите на CO2, които причиняват глобалното затопляне, производителите на автомобили активно насърчават дизайна на леки автомобилни каросерии с цел намаляване на разхода на гориво. В началото на 90-те години делът на високоякостните стоманени плочи, използвани в автомобилните каросерии, се увеличи до 30%, намалявайки теглото на автомобила. В края на 90-те години, поради съображения за безопасност при сблъсък, използването на подсилвания в купето на автомобила беше увеличено, като по този начин се увеличи теглото на автомобила. За да се осигури безопасност при сблъсък и лекота на каросерията на автомобила, якостта на високоякостните стоманени плочи, използвани за каросерии на автомобили, е увеличена от 440MPa на 590MPa, а 980MPa ултрависокоякостни стоманени плочи се използват за структурните части на каросерията и пропорцията на използване също е повече от 40%. От гледна точка на подобряване на ефективността на инхибиране на корозията на тялото, легираният горещо поцинкован стоманен лист има същите характеристики с висока якост като студено валцувания стоманен лист.

Високоякостните студено валцувани стоманени листове за автомобили се използват главно за части на каросерията, които могат грубо да бъдат разделени на три категории, а именно вътрешни и външни панели, структурни части и подсилвания. Таблица 3-8 изброява якостта и характеристиките на стоманената плоча, необходими за всеки компонент, и проблемите, които трябва да бъдат разрешени.