Với sự gia tăng của khủng hoảng năng lượng và các vấn đề môi trường, bảo tồn và an toàn năng lượng đã trở thành điểm khởi đầu quan trọng nhất của ngành sản xuất ô tô.Để đạt được các mục tiêu trên, giảm trọng lượng xe là một phương pháp rất hiệu quả, dẫn đến sự phát triển và ứng dụng nhanh chóng của thép cường độ cao tiên tiến.
Việc sử dụng công nghệ tạo hình nóng có thể cải thiện đáng kể độ cứng và sức mạnh của cấu trúc thân xe tổng thể, đồng thời cải thiện đáng kể độ an toàn va chạm của xe và hiệu suất NVH;Một số lượng lớn các ứng dụng của công nghệ này có thể làm giảm hiệu quả trọng lượng của BIW, giảm tiêu thụ năng lượng, giảm ô nhiễm môi trường và cải thiện hiệu suất kinh tế của xe.Hiện nay, theo yêu cầu về cường độ kết cấu thân xe, công nghệ tạo hình nóng chủ yếu được áp dụng để sản xuất các cấu kiện cường độ cao như cản trước và sau, trụ A, trụ B, trụ C, dầm gia cố mái, khung kênh gầm, khung bảng điều khiển, tấm bên trong cửa, dầm va chạm cửa, v.v. (xem Hình 1).Tỷ lệ các bộ phận hình thành nóng trong BIW của toàn bộ xe có thể lên tới hơn 45%.
Hiện nay, công nghệ định hình nóng đã được ứng dụng rộng rãi trong các công ty sản xuất ô tô trong và ngoài nước.Các nhà sản xuất ô tô lớn trong nước đã sử dụng rộng rãi các bộ phận hình thành nóng để sản xuất và thiết kế các mẫu xe.Số lượng các bộ phận được tạo hình nóng được sử dụng trên một chiếc xe nói chung đã đạt từ 6 đến 10 và số lượng kiểu xe cao nhất đã lên tới 24.
Tuy nhiên, công nghệ dập nóng và công nghệ bế này đã bị các công ty nước ngoài độc quyền từ lâu.Các khuôn dập nóng được sử dụng bởi hầu hết các nhà sản xuất là nhập khẩu và đắt tiền.Lần này, chúng tôi đã hợp tác với Viện Nghiên cứu Gang thép Vũ Hán để phát triển khuôn đúc và bộ phận tạo hình nóng trụ B cho một chiếc xe du lịch nhất định của Công ty Dongfeng sử dụng thép định hình nóng Wuhan Iron and Steel WHT1500HF.Bài báo này giới thiệu sự phát triển của khuôn tạo hình nóng và các bộ phận có trụ B làm ví dụ.
Phát triển các bộ phận tạo nhiệt trụ B
Vật liệu đánh giá tạo hình nóng của bộ phận cột B là thép WHT1500 có độ dày 1,80mm.Các đặc tính cơ học của vật liệu được thể hiện trong Bảng 1, các thông số thử nghiệm quá trình tạo hình nóng được thể hiện trong Bảng 2 và đường đặc tính cơ được thể hiện trong Hình 1.
Phân tích quá trình tạo hình nhiệt
1. Điều kiện biên
Cấu trúc khuôn tác động đơn được áp dụng, nghĩa là khuôn cái ở trên cùng, khuôn của nam ở phía dưới, và hướng dập như trong Hình 3
Điều kiện biên: nhiệt độ ban đầu của tấm là 800 ° C, và thời gian chuyển tấm không quá 3,5 giây;Thời gian chờ của tờ trên khuôn trước khi kẹp là 3,5 giây;Khoảng trống giữa khuôn và giá đỡ trống là 1,5 x độ dày vật liệu;Áp suất của bộ giữ trống là 1T;Tốc độ tạo hình và kẹp là 150 mm / s;Áp suất giữ trong quá trình dập tắt là 400t;Nhiệt độ ban đầu của khuôn là 100 ℃ trên bề mặt và 20 bên trong.
1. Điều kiện biên
Phân tích khuôn mẫu
Phần trống của bộ phận được Pamstamp mở ra để lấy tấm và mô-đun hình thành được phân tích trong Pamstamp.Trong mô phỏng tạo hình, khu vực được làm mỏng tối đa nằm ở phía bên của khu vực nửa dưới của cột trung tính (MAX-23% như được hiển thị trong hình) và khu vực được làm dày nằm ở phía trước của khu vực dưới giữa của cột trung tâm như trong hình (+ 23,2% như trong Hình 4).Theo tình hình này, nó đã được quyết định chú ý đến khu vực này trong quá trình xử lý khuôn và gỡ lỗi một phần.
3. Phân tích mô phỏng quá trình hình thành
Trong mô-đun tạo hình của Pamstamp, hãy quan sát điều kiện tạo hình của tấm kim loại trong quá trình chuyển động của khuôn.Hình 5 cho thấy khuôn trên cách 40mm, 20mm, 5mm từ tâm khuôn dưới và là phần hình thành cuối cùng.Ở khoảng cách 5mm từ mốc trên đến tâm chết dưới, có thể nhận thấy có nếp nhăn dưới cột giữa.Trong giai đoạn gỡ lỗi của khuôn, nhấn mạnh sẽ được thực hiện ở đây.
4. Phân tích trường nhiệt độ
Sự phân bố nhiệt độ của chi tiết tại thời điểm hình thành khi khuôn trên ở điểm chết dưới được thu thập thông qua mô-đun phân tích trong mô-đun Pamstamp.Để có được cấu trúc mactenxit cuối cùng, nhiệt độ của bộ phận có thể cao hơn 665 ℃ thông qua mô phỏng, phù hợp với tiêu chuẩn và đáp ứng các điều kiện biến đổi dập tắt.
5. Sự phân bố của mactenxit trong các bộ phận được làm nguội
Tiến hành phân tích, như thể hiện trong Hình 6a, các bộ phận được dập tắt sau 10 giây trong khuôn và hơn 90% các bộ phận đã được chuyển thành mactenxit ngoại trừ ảnh hưởng của vị trí giữ trống;Bởi vì giá đỡ trống sẽ bị cắt bằng cách cắt laser.Hình 6b cho thấy nhiệt độ giữ áp suất (10 giây).Khi bộ phận được hoàn thành, nhiệt độ bề mặt nhỏ hơn 200 ° C và nhiệt độ ở giá đỡ trống cao hơn, điều này phù hợp với sự phân bố của mactenxit.
6. Tóm tắt phân tích khả năng hình thành
(1) Kết quả phân tích cho thấy phần trụ B được sản xuất bằng phương pháp tạo hình nóng WHT1500 và quy trình này là khả thi.
(2) Khu vực ở dưới cùng của bộ phận là khu vực có nguy cơ nhăn vật liệu.Nên tăng lực ép và giảm khe hở khuôn để kiểm soát dòng nguyên liệu.
(3) Phần phi lê ở đầu bộ phận có nguy cơ bị nứt cao.Khuyến nghị giảm kích thước của tấm kim loại.
thiết kế khuôn
1. Quy trình thiết kế khuôn dập nóng
Quy trình thiết kế của khuôn dập nóng được trình bày trong Hình 7.
2. Thiết kế cấu trúc khuôn
(1) Vật liệu khuôn dập nóng phải là thép khuôn gia công nóng H13.
(2) Tính toán và bố trí kênh dẫn nước làm mát
① Công thức tính toán của kênh làm mát
Trong đó, mw là khối lượng nước chảy qua khuôn tính theo đơn vị thời gian (kg / h);N là số ống;Qw là lưu lượng nước làm mát của một đường ống (m3 / h);ρ W là khối lượng riêng của nước làm mát ở nhiệt độ nhất định (kg / m3), 1000 kg / m3;D là đường kính của lỗ dẫn nước làm mát (m);V là vận tốc dòng chảy của nước làm mát (m / s);Tu là đơn vị thời gian, 3600 giây.
Ở đâu, Re là số Reynolds;V là độ nhớt động học (m2 / s), V = 1,3077 ở 10 ℃ × 10-6m2 / s。
② Bố cục kênh làm mát
Đường kính của ống làm mát là 10-14mm;Khoảng cách tâm giữa các ống liền kề là 17 ~ 20mm;Khoảng cách tối thiểu từ tâm ống đến mặt cắt phải lớn hơn 15mm.Hệ thống làm mát của mỗi bộ chèn độc lập với nhau và các kênh làm mát giữa các bộ chèn liền kề không được kết nối với nhau.
phần kết
Qua thực tế sử dụng thép định hình nóng trong nước để chế tạo khuôn dập nóng và các bộ phận cho nhà máy động cơ chính, chúng tôi đã học hỏi và nắm vững các quy luật thay đổi của công nghệ khuôn dập nóng và tổ chức gia nhiệt và làm nguội, đồng thời rút ra được một số kinh nghiệm thực tế.Trong quá trình nghiên cứu và phát triển khuôn dập nóng cho trụ B của xe du lịch, thiết kế kết cấu khuôn của bộ phận đã được hoàn thiện thông qua phân tích tạo hình CAE của bộ phận, mô phỏng sự thay đổi cường độ của bộ phận trong trường nhiệt độ và kiểm tra độ bền của khuôn.Sau khi gỡ lỗi hình thành dập nóng của khuôn, phân tích kim loại và kiểm tra độ bền kéo của các bộ phận, cấu trúc và độ bền của các bộ phận được đảm bảo đáp ứng các yêu cầu mong đợi.Kết quả cho thấy việc ứng dụng khuôn dập nóng được thiết kế và chế tạo cho trụ B xe khách đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.
