การขึ้นรูปร้อน

เทคโนโลยี ตัวแปร และการใช้งานในอุตสาหกรรม

การขึ้นรูปโลหะแผ่นในรูปแบบของการขึ้นรูปร้อน

การขึ้นรูปร้อนโลหะแผ่นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิตและซัพพลายเออร์รถยนต์ เหมาะสำหรับเหล็กทุกระดับคุณภาพ ส่วนประกอบที่ผลิตด้วยวิธีนี้มีน้ำหนักเบาและได้ค่าการทดสอบการชนที่ดีกว่า

การขึ้นรูปร้อนเป็นกระบวนการของการขึ้นรูปโลหะแผ่น ยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อการปั๊มร้อนหรือการชุบแข็งแบบกด กระบวนการขึ้นรูปทั้งหมดทำงานเหนืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะที่ใช้ ในระหว่างการขึ้นรูปร้อนขอโลหะงแผ่น วัสดุจะฟื้นตัวและอ่อนตัวลง ซึ่งจะทำให้สามารถรับความเครียดเทียบเท่าได้สูง แม้จะมีแรงขึ้นรูปที่ต่ำก็ตาม การขึ้นรูปร้อนประกอบด้วยกระบวนการต่างๆ มากมาย เช่น การดัด การรีดร้อน และการอัดขึ้นรูป เทคโนโลยีการขึ้นรูปได้รับการควบคุมใน DIN 8582 และอนุญาตให้สามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงตามต้องการได้ กระบวนการนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบที่ต้องทนต่อโหลดสูง (กระบอกสูบ เพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบ เฟือง)

ความแตกต่างระหว่างการขึ้นรูปร้อนกับการขึ้นรูปอุ่นและเย็น

ในการขึ้นรูปอุ่น จะใช้อุณหภูมิที่อยู่ระหว่างช่วงอุณหภูมิของการขึ้นรูปเย็นและการขึ้นรูปร้อนโลหะแผ่น ผู้ใช้งานในภาคอุตสาหกรรมจะรวมข้อดีของทั้งสองวิธีเข้าด้วยกัน และพยายามหลีกเลี่ยงข้อเสียของทั้งสองเทคโนโลยีโดยเลือกอุณหภูมิการขึ้นรูปที่เฉพาะเจาะจง การขึ้นรูปอุ่นใช้แรงขึ้นรูปต่ำกว่าการขึ้นรูปเย็น ส่วนประกอบที่ผ่านความเย็นจะมีค่าความคลาดเคลื่อนทางมิติที่ต่ำกว่าส่วนประกอบที่ผ่านการขึ้นรูปร้อน ในการขึ้นรูปเย็น การขึ้นรูปจะเกิดขึ้นต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ เพื่อให้ได้ความเครียดที่เทียบเท่า จำเป็นต้องใช้แรงในการขึ้นรูปที่สูงกว่า ผลลัพธ์คือชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ ซึ่งมีค่าความคลาดเคลื่อนทางมิติที่ต่ำกว่าและโครงสร้างพื้นผิวที่ดี เพื่อให้ชิ้นงานที่ขึ้นรูปแข็งตัว จะต้องผ่านกระบวนการอบตกผลึกใหม่

การขึ้นรูปโลหะแผ่นโดยการขึ้นรูปร้อนทำงานอย่างไร

การขึ้นรูปโลหะแผ่นในรูปแบบของการขึ้นรูปร้อน จะดำเนินการเหนืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่ นี่คืออุณหภูมิที่โลหะตกผลึกใหม่ 100% ในระหว่างการขึ้นรูป อุณหภูมิการตกผลึกใหม่คือ 40% หรือ 50% ของอุณหภูมิหลอมเหลวสัมบูรณ์ ที่อุณหภูมิเหล่านี้ การเคลื่อนตัวภายในโครงสร้างไมโครจะถูกกำจัด: มีการสร้างเกรนใหม่ขึ้น ความแข็งของวัสดุจะลดลง การขยายตัวของวัสดุในระหว่างการขึ้นรูปร้อนสามารถมองเห็นได้ในเส้นโค้งการไหล แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างการทำให้เกิดความเครียดในระหว่างการขึ้นรูปร้อนและความเครียดเทียบเท่าตามลำดับ การทำให้เกิดความเครียดเองได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิในการทำงานและความเร็วในการขึ้นรูป

การขึ้นรูปร้อนระหว่าง deep drawing เช่น ดำเนินการเป็นการขึ้นรูปโลหะแผ่นร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อม ในระหว่างการขึ้นรูปร้อนโดยตรง วัสดุจะถูกให้ความร้อนในเตาอบจนสูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ ก่อนที่จะดำเนินการขึ้นรูปครั้งแรก จากนั้นวัสดุจะถูกวางลงในเครื่องกดและในเครื่องมือ deep drawing หลังจากที่วัสดุได้รับการขึ้นรูปพลาสติกแล้วจะถูกทำให้เย็นลงในแม่พิมพ์แบบปิดที่เย็น ลักษณะเฉพาะของการขึ้นรูปร้อนโดยอ้อม คือ การให้ความร้อนเกิดขึ้นหลังจากขั้นตอนการขึ้นรูปครั้งแรก จากนั้นจึงทำการดึงขั้นสุดท้ายโดยตรง และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในระหว่างการกด เหล็กกล้าผสมโบรอน 22MnB5 มักใช้สำหรับการขึ้นรูปโลหะแผ่นในรูปแบบของการขึ้นรูปร้อน พฤติกรรมวัสดุที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้โดยการแปลงออสเทนไนต์เป็นมาร์เทนไซต์

ชิ้นส่วนโลหะแผ่นขึ้นที่รูปร้อน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตยานยนต์นิยมใช้เทคนิคการขึ้นรูปนี้มากกว่า เหตุผลก็คือส่วนประกอบที่ผลิตด้วยเทคนิคนี้จะมีระดับความปลอดภัยจากการชนที่สูงขึ้น นอกจากนี้ เหล็กพิเศษที่ขึ้นรูปร้อนและทำให้เย็นลงทำให้รถมีน้ำหนักเบาลง ด้วยเทคนิคนี้ ผู้ผลิตรถยนต์สามารถผลิตส่วนประกอบด้านข้าง แผงเสริมประตู ที่กั้นประตู โครงหลังคา รางหลังคา ตัวรองรับกันชน รวมถึงเสา A และ B ได้ เพื่อป้องกันไม่ให้เหล็กกล้าขึ้นรูปร้อนเกิดตะกรันในเตา จึงมีการเคลือบด้วยสารเคลือบอะลูมิเนียมและซิลิกอนชนิดพิเศษ เพื่อรักษาคุณภาพการผลิตที่สูงอย่างต่อเนื่อง ชิ้นส่วนจะต้องอยู่ภายใต้กระบวนการประกันคุณภาพ การดำเนินการนี้จะทำโดยอัตโนมัติโดยใช้เทคโนโลยีการวัดแบบออปติคอล

ข้อดีและข้อเสียของการขึ้นรูปร้อนมีอะไรบ้าง

ข้อดีของการขึ้นรูปแบบร้อนรวมถึง:

  • ไม่มีการแข็งตัวและวัสดุมีความสามารถในการขึ้นรูปสูง
  • สปริงแบ็กต่ำ
  • ทำให้การผลิตรูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้นเป็นไปได้
  • ความเสถียรของมิติที่ดี เนื่องจากความเครียดตกค้างต่ำ
  • ส่วนประกอบที่เบากว่า เนื่องจากความหนาของผนังที่ต่ำกว่า
  • ต้องใช้แรงขึ้นรูปต่ำ
  • เหมาะกับคุณภาพเหล็กทุกระดับ

ข้อเสียหลักคือ:

  • พื้นผิวมีการปรับขนาดได้เล็กน้อย เนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานสูง (หลังการแปรรูป!)
  • ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ส่วนประกอบสามารถบิดงอได้
  • ความคลาดเคลื่อนทางมิติมีมากกว่า
  • เตาหลอมทำให้ต้นทุนพลังงานสูง
  • การเกิดเศษเสี้ยน

การวัดชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยความร้อนได้ง่าย

จนถึงตอนนี้ การวัดชิ้นส่วนโลหะแผ่นที่มีความแข็งแรงสูง เช่น ในการผลิตตัวถังรถยนต์ต้องใช้อุปกรณ์ทางกายภาพ สิ่งเหล่านี้ทำให้ต้นทุนสูง เนื่องจากการผลิตแยกกันแต่ละส่วน เทคโนโลยี Virtual Clamping และการตั้งค่าส่วนกลางในเครื่องวัด ScanBox 3D แทนที่การติดตั้งทางกายภาพ ส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายและเร่งกระบวนการผลิตอย่างเห็นได้ชัด


แชร์หน้านี้