Ocelový plech

Proces tváření ocelového plechu

Blanking

Blanking je proces lisování, který k oddělení materiálů používá matrici. Blanking, v širokém slova smyslu, je obecný termín pro separační proces, který zahrnuje řezání, vysekávání, děrování, ořezávání, řezání a další procesy. Ale obecně řečeno, proces stříhání se týká hlavně stříhání a děrování hotových dílů a může také připravit polotovary pro jiné tvářecí procesy.

Po děrování je plech rozdělen na dvě části, a to na stříhací část a část s larvami. Pokud je účelem děrování vytvořit určitý tvar části pro zpětné proplachování, pak se tento proces děrování nazývá vysekávání; pokud má vytvořit vnitřní otvor, nazývá se to děrování.

Podle různých deformačních mechanismů lze zaslepení rozdělit na dva typy: běžné zaslepení a jemné zaslepení.

Ohýbání

Ohýbání plastů je jednou z nejběžnějších metod tváření v procesu lisování. Vliv ohybu se projevuje ve změně poloměru křivosti R a úhlu x ohybové deformační zóny (obrázek 1)

Ohýbání plastu musí nejprve projít fází pružného ohýbání. V "Materiálové mechanice" jsme již dobře známí: při elastickém ohybu jsou vlákna ve vnější zóně nosníku pod tahem a vlákna ve vnitřní zóně jsou pod tlakem. Tažné a tlakové zóny jsou ohraničeny neutrální vrstvou, která právě prochází těžištěm průřezu a její napětí a deformace jsou nulové. Za předpokladu, že poloměr zakřivení neutrální vrstvy je ρ a úhel ohybu je α (viz obrázek 1), vlákno v y z neutrální vrstvy má tangenciální deformaci εθ

Stupeň deformace a napětí materiálu zcela závisí na vzdálenosti mezi vláknem a neutrální vrstvou a na poloměru neutrální vrstvy. Poměr y/ρ je nezávislý na velikosti úhlu ohybu α. Napětí a deformace jsou největší na vnitřním a vnějším okraji ohybové deformační zóny.

Pro plech o tloušťce t, když je jeho poloměr ohybu R, jsou napětí (δθ)max a deformace (εθ)max na okraji plechu

Mez kluzu je δs a podmínky pro pružný ohyb jsou: Vnitřek postupně vstupuje do plasticity a deformuje se.

Protahování

Hluboké tažení je metoda zpracování, při které je plochá příruba vtažena do dutiny dutiny, aby se vytvořila rovná stěna.

Přítok příruby lze rozdělit na (a) přítok stlačenou přírubou, (b) přítok paralelní přírubou a (c) prodlouženou přírubu podle stavu deformace obrysového tvaru otvoru matrice. Rozdělte se do tří kategorií (obrázek 2).

Vzhledem k různým tvarům a velikostem tažených dílů se liší i rozložení napětí a deformace polotovaru během procesu deformace. Proto by při určování plánu procesu, parametrů procesu a návrhu formy měly být analýzy a výpočty prováděny podle konkrétní situace, aby se určila přiměřená velikost polotovaru a geometrické parametry každého kroku procesu, parametry struktury formy a model zařízení, aby získat kvalifikované díly.

Ocelový plech válcovaný za studena

Ocelový plech válcovaný za studena se nejvíce používá v hromadné výrobě. Tloušťka ocelového plechu válcovaného za studena je mezi 0,15 mm a 3,2 mm a karoserie většinou přijímá tloušťku 0,6 mm až 0,8 mm. Tento druh tenké ocelové desky má velmi vysokou rozměrovou přesnost, hladký povrch, dobré mechanické vlastnosti a zpracovatelnost. Používá se především na vnější boční panely, střešní kryty, kryty motoru, blatníky, kryty kufru, dveřní panely a přístrojové desky. Krycí díly, tyto díly vyžadují materiály s vysokou tvárností, dobrou kvalitou povrchu a svařovacím výkonem.

Ocelový plech pro obecné lisování

Před použitím intersticiální atomové oceli (IF ocel) se pro automobilové panely používaly nízkouhlíkové vroucí oceli (08F) a hliníkem umrtvené oceli (08AL). Děrování. Varná ocel se nyní méně používá kvůli jejímu špatnému lisovacímu výkonu a snadnému selhání. Ocelové plechy s ušlechtilým hliníkem jsou však stále široce používány jako ocelové plechy pro lisování, zejména pro díly karoserie s nízkými požadavky na tvarování, přičemž použití ocelových plechů s ušlechtilým hliníkem stále tvoří většinu.

(1) Hliníkový ocelový plech (08AL)

①Chemické složení hliníkového ocelového plechu. Jako tradiční lisovaný ocelový plech nevyžaduje 08AL vysokou pevnost, ale vyžaduje dobrou tvarovatelnost lisováním. Z tohoto důvodu se požaduje, aby ocelový plech měl vyšší plasticitu a čím nižší jsou legovací prvky v ocelovém plechu, tím lépe.

a. Uhlík. Uhlík je hlavním prvkem v obecné oceli, ale u hlubokotažených plechů je to škodlivý prvek. Zvýšení hmotnostního podílu uhlíku v oceli zvýší pevnost nízkouhlíkové oceli a sníží tvařitelnost. Proto GB/T5213-2001 mé země stanoví, že podíl uhlíkové hmoty hlubokotažné oceli by měl být menší než 0,08 %.

b. Mangan. 4%。 Když je hmotnostní podíl manganu vysoký, pevnost ocelového plechu se zvýší, takže hmotnostní podíl manganu v obecné oceli usmrcené hliníkem by měl být menší než 0,4%.

c. Síra. Hmotnostní podíl síry má nepříznivý vliv na lisovací výkon tenkých ocelových plechů, takže čím nižší je hmotnostní podíl, tím lépe. Obecně by hmotnostní zlomek síry specifikovaný pro ocelové plechy 08AL měl být menší než 0,025 %.

d. Fosfor. Úlohou fosforu je výrazně zvýšit pevnost ocelového plechu. Kromě zvýšení jeho obsahu ve vysokopevnostních ocelových plechách je jeho hmotnostní podíl omezen u obecně za studena válcovaných ocelových plechů a hmotnostní podíl fosforu v hlubokotažených plechách je menší než 0,020qo.

e. Křemík. Úlohou křemíku je hlavně zlepšit pevnost ocelového plechu, ale zhorší lisovací výkon, takže čím nižší je hmotnostní podíl, tím lépe a hmotnostní podíl křemíku by měl být menší než 0,030%.

f. Hliník. Do ocelového plechu válcovaného za studena pro lisování se přidává hliník, aby se zlepšil jeho lisovací výkon, takže 08AL stanoví, že hmotnostní podíl hliníku by měl být mezi 0,02 % a 0,07 %.

Ocelový plech 08AL je nízkouhlíková ocel s dobrou plasticitou, vhodnou pevností a určitým stárnutím. Při použití během 3-6 měsíců nemůže být jeho razicí výkon zničen.

Ocel zušlechtěná Al má jednoduchou strukturu, obvykle se skládá z feritu, volného karbidu železa a malého množství nekovových vměstků. Volný karbid železa a nekovové vměstky mají velký vliv na lisovací výkon ocelového plechu. Mezi nimi čtvercové vměstky mají největší dopad a kruhové tečkovité vměstky mají nejmenší dopad, což způsobí praskání dílů během procesu lisování.

Velikost feritových zrn a rovnoměrnost zrn mají také velký vliv na lisovací výkon. Pokud jsou zrna příliš malá, zvýší se pevnost a sníží se plasticita, což má nepříznivý vliv na lisovací výkon; zrna jsou příliš velká, povrch dílů po lisování je špatný, bude na něm povrch podobný pomerančové slupce a velikost zrna je 7~8 úroveň je nejideálnější. Pokud nejsou krystalová zrna stejnoměrná, způsobí nerovnoměrnou deformaci celého dílu, což povede k praskání.

Při děrování složitých součástí se v důsledku různých deformací každé části součásti objeví na povrchu součásti skluzové čáry, což vážně sníží kvalitu povrchu součásti. To je fenomén pro automobilové krycí díly. Není dovoleno se objevit. Obecně je pro eliminaci jevu skluzu při lisování vyžadováno kalení a temperování válcováním.

Shrnuto, ocelový plech 08AL je vhodný pro obecné díly s nízkou pevností při lisování, kvalitou povrchu a rovnoměrnou deformací. U hlubokotažených dílů a složitých dílů jej používejte opatrně.

(2) Intersticiální atomový ocelový plech (IF ocelový plech) Karoserie se skládá z lisovaných svařovaných dílů. Tvar karoserie automobilu je stále složitější, aby se snížil odpor vzduchu a krásný vzhled, a stále více je vyžadována lisovací výkonnost ocelového plechu. Proto existují určité požadavky na indikátory, které ovlivňují lisovací výkon, jako je vysoký poměr plastické deformace, vhodný index deformačního zpevnění a vysoký S vysokou tažností a nízkou mezí kluzu může pouze ocelový plech, který splňuje výše uvedené požadavky, vyrážet díly. se složitými tvary.

Ocelový plech první generace válcovaný za studena reprezentovaný běžnou varnou ocelí a ocelový plech druhé generace válcovaný za studena reprezentovaný hliníkem umrtvenou ocelí je obtížné plně splnit požadavky na moderní díly pro lisování automobilů. Za studena válcovaná atomová ocel bez intersticiálních prvků (IF ocelová deska) třetí generace, která byla sériově vyráběna, může splňovat výše uvedené požadavky. Nové ocelové plechy odvozené z oceli IF, jako je ocel IFBH, vysokopevnostní ocel IF, ocel s povlakem IF atd., plus dvoufázová ocel (DP ocel) a ocel s fázovou změnou vyvolanou plastickou deformací (TRIP ocel) přinesly ocel válcovanou za studena plechy pro automobily na novou úroveň, v podstatě vyhovující potřebám výroby automobilů.

Po přidání dostatečného množství titanu do nízkouhlíkové oceli jsou intersticiální atomy uhlíku a dusíku v oceli zcela fixovány titanem za vzniku sloučeniny titan-uhlík. V tomto okamžiku se ocel stává neintersticiální ocelí s vynikající tvarovatelností. Protože titan je drahý a výrobní náklady oceli jsou příliš vysoké, hromadná výroba je nemožná. Koncem 60. let minulého století úspěšná aplikace technologie vakuového odplyňování výrazně snížila obsah uhlíku a dusíku v oceli a snížila množství použitého titanu, čímž se snížily výrobní náklady IF oceli. V 70. letech se pro výrobu ocelových plechů používaly kontinuální žíhací linky, které značně snížily výrobní náklady, a objevily se IF oceli s niobem a kompozitními přísadami titanu a niobu, které rozšířily výrobu a uplatnění IF oceli.

①Chemické složení IF oceli. Chemické složení oceli je základem její výkonnosti. U IF oceli je prvním snížením hmotnostního podílu uhlíku a dusíku, které jsou škodlivé pro výkon tváření, a zároveň přidání titanu a niobu.

Úloha uhlíku, křemíku a dalších prvků v oceli IF je stejná jako u oceli 08A1. Titan a niob jsou důležité prvky v IF oceli. Intersticiální uhlík a dusík v pevném roztoku lze odstranit úpravou titanu a niobu. Tím se odstraní nepříznivé účinky intersticiálních atomů. Pokud není ultranízkouhlíková ocel v průmyslové výrobě zpracována přidáním titanu a niobu k odstranění intersticiálních atomů, její poměr plastické deformace není vysoký a její tvarovací výkon není dobrý.

V průmyslu se vyrábějí tři typy oceli IF, a to ocel Ti-IF s jediným přídavkem Ti, jediná ocel Nb-IF s jediným přídavkem Nb a kompozitní ocel Ti-Nb-IF se současným přídavek Ti a Nb.

Charakteristiky výše uvedených tří IF ocelí jsou následující:

a. Ti-IF ocel. Pokud jde o parametry procesu, nízká teplota ohřevu, vysoká teplota navíjení, vysoká teplota žíhání a velká rychlost redukce válcování za studena jsou prospěšné pro zlepšení tvářecí výkonnosti oceli Ti-IF. Vliv složení slitiny na prodloužení oceli Ti-IF není tak citlivý jako u oceli Nb-IF a prodloužení oceli stabilizované titanem je obecně vyšší. Vysoká teplota navíjení a teplota žíhání vytvoří hrubé částice TiC, takže úroveň pevnosti je nízká. Precipitáty jako TiS a Ti4C2S2, které mají důležitý dopad na vlastnosti oceli Ti-IF, se obecně začínají srážet během procesu ohřevu a počáteční fáze válcování za tepla. Parametry procesu proto nejsou příliš citlivé na vliv oceli Ti-IF a proces je vysoce operabilní. Stabilní výkon. Ocelová rovina tohoto kompozitního systému má však velkou anizotropii a špatnou práškovou odolnost povlaku, což není vhodné pro pozinkované plechy.

b. Nb-IF ocel. Ve srovnání s ocelí Ti-IF lze díky srážení jemných částic NbC zlepšit pevnost oceli, takže ocel Nb-IF má vyšší úroveň pevnosti. Přídavek Nb zlepšuje strukturu vazby oceli, snižuje hodnotu anizotropie a zvyšuje průměrnou hodnotu poměru plastické deformace (r); Nb segreguje na hranici zrn, což může zabránit křehkosti při zpracování za studena, zlepšit pokovovatelnost a odolnost vůči práškování. Protože však proces precipitace oceli Nb-IF probíhá ve fázi chlazení válcováním za tepla nebo ve fázi žíhání, mechanické vlastnosti jsou citlivější na parametry procesu a ocel Nb-IF má vyšší teplotu rekrystalizace a její mechanické vlastnosti nejsou takové dobré jako Ti-IF ocel.

c. (Nb +Ti) -IF ocel. Rychlost prodloužení niob-titanem stabilizované IF oceli je nižší než u Ti-IF oceli, ale r. Hodnota r45 0 je poměrně vysoká a má silnou tvárnost. IF ocel stabilizovaná niobem a titanem má lepší přilnavost povlaku než ocel stabilizovaná titanem, má dobrou legovací a žárově zinkovaný ocelový plech odolnost proti práškování a její mechanické vlastnosti nejsou citlivé na proces a výkon celého válce je jednotný. Je vhodný pro použití v Výroba vysokopevnostní oceli a žárově pozinkované oceli v procesu kontinuálního žíhání je také nejlepší volbou pro elektrogalvanizovanou IF ocel a žárově pozinkované IF ocelové substráty.

② Charakteristiky IF ocelového plechu. Ve srovnání s široce používanou nízkouhlíkovou hlubokotažnou ocelí s obsahem hliníku je nejzřetelnějším výkonnostním rysem IF ocelového plechu jeho vynikající tvarovatelnost a nikdy nestárnou.

a. Výborná tvarovatelnost.

b. Žádná včasnost. Obecně jsou ocelové desky citlivé na čas. Takzvané stárnutí je změna meze kluzu a prodloužení ocelového plechu v čase. Po určité době se na křivce tažení ocelového plechu objeví zřejmá platforma kluzu a tvárnost ocelového plechu se v tomto okamžiku sníží. Stárnutí ocelového plechu je způsobeno existencí intersticiálních atomů pevného roztoku, jako je uhlík a dusík v ocelovém plechu. Přestože se hliníková sedace používá u hlubokotažných ocelových plechů, její aktuálnost není zřejmá, ale její existence je stále objektivním faktem. Stále tedy platí takové pravidlo, že doba stárnutí hlubokotažného ocelového plechu po válcování je 3 měsíce, to znamená, že hlubokotažný ocelový plech po válcování musí být spotřebován do 3 měsíců, jinak bude tvařitelnost snížit. Dolů.

③Použití IF ocelového plechu. Protože ocelový plech IF má vynikající tvarovatelnost a jedinečné vlastnosti proti stárnutí, je široce používán v automobilovém průmyslu, zejména v automobilovém průmyslu. Stručně řečeno, jeho aplikace má následující aspekty.

a. Používá se pro lisování dílů složitých tvarů. Některé lisované díly mají složité tvary a velké tažení, i když je použita ta nejlepší ocel pro hluboké tažení hliníkem, je obtížné plně splnit požadavky. Například olejová vana motoru má vysoké požadavky na tažnost ocelového plechu. V minulosti se používaly dovážené hlubokotažné ocelové plechy, ale efekt není uspokojivý. Od použití domácího hlubokotažného IF ocelového plechu byl tento problém vyřešen. Použitím domácího Ⅲ ocelového plechu k nahrazení importovaného hlubokotažného ocelového plechu k výrobě některých složitějších tvarovaných lisovacích dílů je efekt velmi dobrý a zaslouží si další propagaci.

b. Používá se k výrobě vysoce pevných dílů krytů karoserií automobilů. Za účelem úspory energie a splnění stále přísnějších požadavků na ochranu životního prostředí se v automobilovém průmyslu široce používají desky z vysokopevnostní oceli. Například mnoho vnějších krytů karoserií automobilů široce používalo vysokopevnostní ocelové pláty v původním designu, čímž se zmenšila tloušťka ocelových plátů, čímž se snížila kvalita karoserie automobilu, snížila se spotřeba paliva automobilu a snížila se škodlivé emise vozu.

IF ocelový plech má vynikající tvarovatelnost. Na tomto základě vysokopevnostní ocelový plech IF vyvinutý zpevněním tuhým roztokem a jinými metodami získal vyšší pevnost při zachování vyšší tvařitelnosti.

V případě stejné úrovně pevnosti je komplexní úroveň indexu tvárnosti vysokopevnostního ocelového plechu IF výrazně lepší než u tradičních vysokopevnostních ocelových plechů. Navíc tento typ IF ocelové desky není časově citlivý a proces lisování Na povrchu není žádná skluzová čára, která ovlivňuje kvalitu vzhledu panelu, takže je velmi vhodné použít tento druh ocelového plechu k výrobě vnější kryty automobilů.

c. Jako podklad pro vysoce kvalitní pozinkovaný ocelový plech. V automobilech se stále více používají pozinkované ocelové plechy. Například u evropských modelů, jako je Audi a některých modelů v Severní Americe, je dokonce celá karoserie vyrobena z pozinkované oceli. Pozinkované ocelové plechy jsou široce používány, protože za prvé v zemích s chladným klimatem, jako je severní Evropa a Severní Amerika, rozstřikování slané vody na vozovku po sněhu v zimě způsobí vážnou korozi částí karoserie. Za druhé, aby se zlepšila životnost automobilů, země opakovaně prodlužovaly dobu, kdy automobilové štítky nejsou zkorodované. , Obecná holá ocelová deska tyto požadavky nesplňuje, takže pozornost byla věnována pozinkované ocelové desce.

Hlubokotažené ocelové plechy se obecně používají jako substráty pro výrobu pozinkovaných plechů. Vzhledem k tomu, že žárové zinkování je potřeba zahřát na vysokou teplotu cca 500C, dochází vlivem silného stárnutí ke zhoršení tvařitelnosti podkladů, takže pozinkované plechy Aplikace má omezení a nelze ji použít pro složitější lisovací díly. Příchod IF ocelové desky tento problém úspěšně vyřešil. Vzhledem k vysoké tvařitelnosti samotného IF ocelového plechu a nedostatku vlastností stárnutí si stále může zachovat dobrou tvařitelnost po žárovém zinkování. Tabulka 3.7 ukazuje naměřené vlastnosti dvou ocelových plátů vyrobených s ocelovými pláty ZTE jako substráty. Můžeme z nich vidět, že tyto dva ocelové plechy si v podstatě zachovávají vlastnosti svých původních plechů a mají dobrou tvarovatelnost.

Navíc v důsledku velké anizotropie v rovině mikrolegovaného IF ocelového plechu s použitím titanu může být pozinkovaný ocelový plech vyrobený s tímto ocelovým plechem jako substrátem ovlivněn různými směry ocelového plechu během lisování proces. Stupeň namáhání je různý a dochází k pulverizaci. Při použití niobu jako mikrolegujícího prvku je situace mnohem lepší, takže ve skutečné výrobě se jako originální pláty pozinkovaných plechů obecně používají IF ocelové plechy s přidaným Nb nebo Ti+Nb.

Desky z vysokopevnostní oceli pro automobily

V zájmu kontroly emisí CO2, které způsobují globální oteplování, výrobci automobilů aktivně propagují konstrukci lehkých karoserií automobilů za účelem snížení spotřeby paliva. Počátkem 90. let vzrostl podíl vysokopevnostních ocelových plátů používaných v karoseriích na 30 %, čímž se snížila hmotnost vozu. Koncem 90. let 20. století se z důvodu bezpečnosti při srážce zvýšilo použití výztuh v karoserii vozu, čímž se zvýšila hmotnost vozu. Aby byla zajištěna bezpečnost při kolizi karoserie a nízká hmotnost, pevnost vysokopevnostních ocelových plátů používaných pro karoserie byla zvýšena ze 440 MPa na 590 MPa a pro konstrukční díly karoserie jsou použity ultra vysokopevnostní ocelové pláty 980 MPa a poměr využití je také více než 40 %. Z hlediska zlepšení odolnosti karoserie proti korozi má legovaný ocelový plech žárově pozinkovaný stejnou vysokou pevnost jako ocelový plech válcovaný za studena.

Ocelové plechy vysoké pevnosti válcované za studena pro automobily se používají hlavně na díly karoserie, které lze zhruba rozdělit do tří kategorií, a to na vnitřní a vnější panely, konstrukční díly a výztuhy. Tabulka 3-8 uvádí pevnost a charakteristiky ocelového plechu požadované pro každou součást a problémy, které je třeba vyřešit.