Vruće oblikovanje

Tehnologija, varijante i industrijska primena

Oblikovanje lima postupkom vrućeg oblikovanja

Vruće oblikovanje lima ima poseban značaj za proizvođače automobila i njihove dobavljače. Primjenjuje se na sve kvalitativne razrede čelika. Komponente izrađene ovom metodom su lakše i postižu bolje rezultate na testovima sudara.

Vruće oblikovanje je proces oblikovanja lima koji je poznat i kao vruće štampanje ili kaljenje pritiskom. Svi procesi oblikovanja se odvijaju na temperature višoj od temperature potrebne za rekristalizaciju korišćenog metala. U toku vrućeg oblikovanja lima, materijal se rekristališe i omekšava. Ovim postupkom postiže se visok ekvivalentni napon uprkos malim silama oblikovanja. Vruće oblikovanje uključuje nekoliko procesa, kao što su kovanje, vruće valjanje i ekstruzija. Standard DIN 8582 reguliše tehnologiju oblikovanja, koja omogućava da se i materijali visoke čvrstoće obrađuju u skladu sa posebnim zahtevima. Postupak je naročito pogodan za delove koji moraju da podnesu visoka naprezanja (cilindri, kolenasta vratila, spojnice, zupčanici).

Razlike između vrućeg, toplog i hladnog oblikovanja

Toplo oblikovanje koristi temperature koje su između temperaturnih opsega hladnog i vrućeg oblikovanja limova. Korisnici u industriji kombinuju prednosti oba metoda i nastoje da izbegnu nedostatke obe tehnologije odabirom specifične temperature oblikovanja. Za toplo oblikovanje potrebne su manje sile oblikovanja nego za hladno oblikovanje. Komponente ohlađene nakon oblikovanja imaju manje dimenzionalne tolerancije u poređenju sa vruće oblikovanim komponentama. Kod hladnog oblikovanja, proces se odvija na temperaturi ispod temperature rekristalizacije. Za postizanje uporedive ekvivalentne deformacije, neophodne su veće sile oblikovanja. Kao rezultat, dobijaju se precizni delovi sa manjim dimenzionalnim odstupanjima i dobrom površinskom obradom. Oblikovani radni komad se podvrgava rekristalizacionom žarenju radi postizanja očvršćavanja.

Kako funkcioniše oblikovanje lima putem vrućeg oblikovanja?

Oblikovanje limova metodom vrućeg oblikovanja izvodi se na temperaturi iznad temperature rekristalizacije. To je temperatura pri kojoj metal stoprocentno rekristališe tokom procesa oblikovanja. Temperatura rekristalizacije iznosi 40 % do 50 % apsolutne temperature topljenja materijala. Na ovim temperaturama dolazi do eliminacije dislokacija unutar mikro strukture materijala: Dolazi do formiranja novih zrna, što rezultira smanjenjem tvrdoće materijala. Širenje materijala tokom vrućeg oblikovanja može se prikazati krivom tečenja. Odnosi se na zavisnost između granice tečenja pri vrućem oblikovanju i odgovarajućeg ekvivalentnog naprezanja. Sama granica tečenja zavisi od temperature procesa i brzine deformacije.

Kod dubokog izvlačenja, vruće oblikovanje se može sprovoditi kao direktan ili indirektan proces formiranja lima pri povišenim temperaturama. Kod direktnog vrućeg oblikovanja, materijal se pre prvog koraka formiranja zagreva u peći na temperaturu iznad temperature rekristalizacije. Nakon toga, materijal se postavlja u presu i alat za duboko izvlačenje. Po završetku plastičnog oblikovanja, materijal se hladi u zatvorenom, rashlađenom alatu. Indirektno vruće formiranje tipično uključuje zagrevanje materijala posle inicijalnog oblikovanja, nakon čega se odmah pristupa finalnom izvlačenju i brzom hlađenju u presi. Za proces vrućeg formiranja limova često se primenjuje borom legirani čelik oznake 22MnB5. Optimalna svojstva materijala postižu se transformacijom austenita u martenzit.

U poslednje vreme, proizvođači automobila sve više preferiraju ovu tehniku oblikovanja. Razlog tome je što komponente proizvedene ovom tehnikom postižu viši nivo sigurnosti u slučaju sudara. Takođe, vruće oblikovani i kaljeni specijalni čelici doprinose smanjenju mase vozila. Ovom tehnikom proizvođači automobila izrađuju bočne nosače, ojačanja vrata, pragove, krovne okvire, krovne šine, nosače branika, kao i A i B stubove. Da bi se sprečilo stvaranje oksidnog sloja na čelicima za vruće oblikovanje u peći, oni se presvlače posebnim aluminijum-silicijum premazom. Radi osiguranja konstantno visokog kvaliteta proizvodnje, komponente prolaze kroz proces kontrole kvaliteta. Ovo se automatski sprovodi primenom optičke merne tehnologije.

Koje su prednosti i nedostaci vrućeg oblikovanja?

Prednosti vrućeg oblikovanja su:

odsustvo efekta očvršćavanja i visoku obradivost materijala
niska povratna elastičnost
mogućnost izrade složenih geometrija
dobra dimenzionalna stabilnost zahvaljujući niskim zaostalim naprezanjima
smanjena masa komponenata usled tanjih zidova
potreba za manjim silama prilikom oblikovanja
primenljivost na sve klase čelika

Glavni nedostaci su:

površinska oksidacija usled visokih radnih temperatura (zahteva naknadnu obradu!)
rizik od deformacije komponente u najnepovoljnijim uslovima
veće dimenzionalne tolerancije
značajni energetski troškovi peći
mogućnost formiranja oštrih ivica

Jednostavno merenje delova formiranih vrućim oblikovanjem

U dosadašnjoj praksi, merenje delova od visokočvrstog lima, na primer u proizvodnji karoserija automobila, zahtevalo je upotrebu fizičkih steznih elemenata. Individualna proizvodnja steznih elemenata rezultira visokim troškovima. Tehnologija virtuelnog stezanja i univerzalni sistem pozicioniranja u 3D mernom uređaju ScanBox zamenjuju fizičke stezne elemente. Rezultat je smanjenje troškova i osetno ubrzanje proizvodnih tokova.

Saznajte više

Podelite ovu stranicu