La ligne de production d'estampage à chaud à grande vitesse pour l'acier à très haute résistance (aluminium)
Principales caractéristiques
La ligne de production est conçue pour optimiser le processus de fabrication de pièces automobiles grâce à l'application de la technologie d'estampage à chaud.Ce processus, connu sous le nom d'estampage à chaud en Asie et de durcissement sous presse en Europe, consiste à chauffer le matériau brut à une température spécifique, puis à le presser dans les moules correspondants à l'aide de la technologie de presse hydraulique tout en maintenant la pression pour obtenir la forme souhaitée et subir une transformation de phase du matériau métallique.La technique de marquage à chaud peut être classée en méthodes de marquage à chaud directe et indirecte.
Avantages
L'un des principaux avantages des composants structurels emboutis à chaud est leur excellente formabilité, qui permet la production de géométries complexes avec une résistance à la traction exceptionnelle.La haute résistance des pièces estampées à chaud permet l'utilisation de tôles plus fines, réduisant ainsi le poids des composants tout en préservant l'intégrité structurelle et les performances en cas de collision.D'autres avantages incluent :
Opérations de jointage réduites :La technologie d’estampage à chaud réduit le besoin d’opérations de soudage ou de fixation de connexion, ce qui se traduit par une efficacité améliorée et une intégrité améliorée du produit.
Retour élastique et déformation minimisés :Le processus d'estampage à chaud minimise les déformations indésirables, telles que le retour élastique et le gauchissement des pièces, garantissant une précision dimensionnelle précise et réduisant le besoin de retouches supplémentaires.
Moins de défauts de pièces :Les pièces estampées à chaud présentent moins de défauts, tels que des fissures et des fissures, par rapport aux méthodes de formage à froid, ce qui se traduit par une qualité de produit améliorée et une réduction des déchets.
Tonnage de presse inférieur :L'estampage à chaud réduit le tonnage de presse requis par rapport aux techniques de formage à froid, ce qui entraîne des économies et une efficacité de production accrue.
Personnalisation des propriétés des matériaux :La technologie d'estampage à chaud permet de personnaliser les propriétés des matériaux en fonction de zones spécifiques de la pièce, optimisant ainsi les performances et la fonctionnalité.
Améliorations microstructurales améliorées :L'estampage à chaud offre la possibilité d'améliorer la microstructure du matériau, ce qui se traduit par des propriétés mécaniques améliorées et une durabilité accrue du produit.
Étapes de production rationalisées :L'estampage à chaud élimine ou réduit les étapes de fabrication intermédiaires, ce qui se traduit par un processus de production simplifié, une productivité améliorée et des délais de livraison plus courts.
Applications du produit
La ligne de production d'estampage à chaud à grande vitesse en acier à haute résistance (aluminium) trouve de nombreuses applications dans la fabrication de pièces de carrosserie automobiles blanches.Cela comprend les ensembles de piliers, les pare-chocs, les poutres de porte et les ensembles de rails de toit utilisés dans les véhicules de tourisme.De plus, l’utilisation d’alliages avancés grâce à l’estampage à chaud est de plus en plus explorée dans des secteurs tels que l’aérospatiale, la défense et les marchés émergents.Ces alliages offrent les avantages d’une résistance supérieure et d’un poids réduit, difficiles à obtenir avec d’autres méthodes de formage.
En conclusion, la ligne de production d’estampage à chaud à grande vitesse en acier à haute résistance (aluminium) garantit une production précise et efficace de pièces de carrosserie automobile de forme complexe.Avec une formabilité supérieure, des opérations de jointage réduites, des défauts minimisés et des propriétés de matériaux améliorées, cette ligne de production offre de nombreux avantages.Ses applications s'étendent à la fabrication de pièces de carrosserie blanches pour véhicules de tourisme et offrent des avantages potentiels dans l'aérospatiale, la défense et les marchés émergents.Investissez dans la ligne de production d'estampage à chaud à grande vitesse en acier à haute résistance (aluminium) pour obtenir des performances, une productivité et des avantages de conception légère exceptionnels dans les industries automobiles et connexes.
Qu’est-ce que le marquage à chaud ?
L'estampage à chaud, également connu sous le nom de durcissement sous presse en Europe et de formage à chaud en Asie, est une méthode de formage de matériaux dans laquelle une ébauche est chauffée à une certaine température, puis estampée et trempée sous pression dans la matrice correspondante pour obtenir la forme souhaitée et induire une transformation de phase dans le matériau métallique.La technologie d'estampage à chaud consiste à chauffer des tôles d'acier au bore (avec une résistance initiale de 500 à 700 MPa) jusqu'à l'état austénitisant, à les transférer rapidement vers la matrice pour un emboutissage à grande vitesse et à tremper la pièce dans la matrice à une vitesse de refroidissement supérieure à 27°. C/s, suivi d'une période de maintien sous pression, pour obtenir des composants en acier à ultra haute résistance avec une structure martensitique uniforme.
Les avantages du marquage à chaud
Résistance à la traction ultime améliorée et capacité à former des géométries complexes.
Poids des composants réduit grâce à l'utilisation de tôles plus fines tout en conservant l'intégrité structurelle et les performances en cas de collision.
Diminution du besoin d’opérations d’assemblage comme le soudage ou la fixation.
Ressort et déformation minimisés de la partie.
Moins de défauts de pièces tels que fissures et fissures.
Exigences de tonnage de presse inférieures à celles du formage à froid.
Possibilité d'adapter les propriétés des matériaux en fonction de zones de pièces spécifiques.
Microstructures améliorées pour de meilleures performances.
Processus de fabrication rationalisé avec moins d’étapes opérationnelles pour obtenir un produit fini.
Ces avantages contribuent à l’efficacité, à la qualité et aux performances globales des composants structurels estampés à chaud.
Plus de détails sur le marquage à chaud
1. Marquage à chaud ou marquage à froid
L'estampage à chaud est un processus de formage effectué après préchauffage de la tôle d'acier, tandis que l'estampage à froid fait référence à l'estampage direct de la tôle d'acier sans préchauffage.
Le marquage à froid présente des avantages évidents par rapport au marquage à chaud.Cependant, il présente également certains inconvénients.En raison des contraintes plus élevées induites par le processus de marquage à froid par rapport au processus de marquage à chaud, les produits estampés à froid sont plus susceptibles de se fissurer et de se fendre.Par conséquent, un équipement d’estampage précis est nécessaire pour l’estampage à froid.
L'estampage à chaud consiste à chauffer la tôle d'acier à des températures élevées avant l'emboutissage et simultanément à la trempe dans la matrice.Cela conduit à une transformation complète de la microstructure de l'acier en martensite, résultant en une résistance élevée allant de 1 500 à 2 000 MPa.Par conséquent, les produits estampés à chaud présentent une résistance plus élevée que leurs homologues estampés à froid.
2. Flux de processus d'estampage à chaud
L'estampage à chaud, également connu sous le nom de « durcissement sous presse », consiste à chauffer une feuille à haute résistance avec une résistance initiale de 500 à 600 MPa à des températures comprises entre 880 et 950°C.La feuille chauffée est ensuite rapidement emboutie et trempée dans la matrice, atteignant des vitesses de refroidissement de 20 à 300°C/s.La transformation de l'austénite en martensite lors de la trempe améliore considérablement la résistance du composant, permettant la réalisation de pièces embouties avec des résistances allant jusqu'à 1500 MPa. Les techniques de marquage à chaud peuvent être classées en deux catégories : le marquage à chaud direct et le marquage à chaud indirect :
Lors du marquage à chaud direct, l'ébauche préchauffée est directement introduite dans une matrice fermée pour l'estampage et la trempe.Les processus ultérieurs comprennent le refroidissement, la coupe des bords, la perforation (ou la découpe au laser) et le nettoyage de la surface.
Fiture1 : mode de traitement d'estampage à chaud - estampage à chaud direct
Dans le processus d'estampage à chaud indirect, l'étape de préformage par formage à froid est effectuée avant d'entrer dans les étapes de chauffage, d'estampage à chaud, de coupe des bords, de perforation et de nettoyage de surface.
La principale différence entre les procédés de marquage à chaud indirect et de marquage à chaud direct réside dans l'inclusion de l'étape de préformage à froid avant le chauffage dans la méthode indirecte.En emboutissage à chaud direct, la tôle est directement introduite dans le four de chauffage, tandis qu'en emboutissage à chaud indirect, la pièce préformée formée à froid est envoyée dans le four de chauffage.
Le flux de processus de marquage à chaud indirect implique généralement les étapes suivantes :
Pré-formage à froid--Chauffage-Estampage à chaud--Découpe des bords et poinçonnage-Nettoyage de surface
Fiture2 : mode de traitement d'estampage à chaud - estampage à chaud indirect
3.L'équipement principal pour l'estampage à chaud comprend un four de chauffage, une presse de formage à chaud et des moules d'estampage à chaud
Fournaise de chauffage :
Le four de chauffage est équipé de capacités de chauffage et de contrôle de la température.Il est capable de chauffer des plaques à haute résistance jusqu'à la température de recristallisation dans un délai spécifié, atteignant ainsi un état austénitique.Elle doit être capable de s’adapter aux exigences de production continue automatisée à grande échelle.Comme la billette chauffée ne peut être manipulée que par des robots ou des bras mécaniques, le four nécessite un chargement et un déchargement automatisés avec une grande précision de positionnement.De plus, lors du chauffage de tôles d'acier non revêtues, il doit fournir une protection contre les gaz pour empêcher l'oxydation de la surface et la décarbonisation de la billette.
Presse de formage à chaud :
La presse est au cœur de la technologie du marquage à chaud.Il doit pouvoir effectuer un estampage et un maintien rapides, ainsi qu'être équipé d'un système de refroidissement rapide.La complexité technique des presses de formage à chaud dépasse de loin celle des presses de marquage à froid classiques.Actuellement, seules quelques entreprises étrangères maîtrisent la technologie de conception et de fabrication de telles presses, et elles dépendent toutes des importations, ce qui les rend coûteuses.
Moules d'estampage à chaud :
Les moules d'estampage à chaud effectuent à la fois des étapes de formage et de trempe.Au cours de la phase de formage, une fois la billette introduite dans la cavité du moule, le moule termine rapidement le processus d'emboutissage pour garantir l'achèvement de la formation de la pièce avant que le matériau ne subisse la transformation de phase martensitique.Ensuite, il entre dans l’étape de trempe et de refroidissement, où la chaleur de la pièce à l’intérieur du moule est transférée en continu au moule.Les tuyaux de refroidissement disposés à l’intérieur du moule évacuent instantanément la chaleur à travers le liquide de refroidissement qui s’écoule.La transformation martensitique-austénitique commence lorsque la température de la pièce descend à 425°C.La transformation entre martensite et austénite se termine lorsque la température atteint 280°C, et la pièce est retirée à 200°C.Le rôle du maintien du moule est d'empêcher une dilatation et une contraction thermiques inégales pendant le processus de trempe, ce qui pourrait entraîner des changements importants dans la forme et les dimensions de la pièce, conduisant à des rebuts.De plus, il améliore l'efficacité du transfert thermique entre la pièce et le moule, favorisant une trempe et un refroidissement rapides.
En résumé, l'équipement principal pour l'estampage à chaud comprend un four de chauffage pour atteindre la température souhaitée, une presse de formage à chaud pour un emboutissage et un maintien rapides avec un système de refroidissement rapide, et des moules d'estampage à chaud qui effectuent à la fois des étapes de formage et de trempe pour assurer une formation correcte des pièces. et un refroidissement efficace.
La vitesse de refroidissement par trempe affecte non seulement le temps de production, mais également l'efficacité de la conversion entre l'austénite et la martensite.La vitesse de refroidissement détermine le type de structure cristalline qui sera formée et est liée à l'effet de durcissement final de la pièce.La température critique de refroidissement de l'acier au bore est d'environ 30 ℃/s, et ce n'est que lorsque la vitesse de refroidissement dépasse la température critique de refroidissement que la formation d'une structure martensitique peut être favorisée au maximum.Lorsque la vitesse de refroidissement est inférieure à la vitesse de refroidissement critique, des structures non martensitiques telles que la bainite apparaîtront dans la structure de cristallisation de la pièce.Cependant, plus la vitesse de refroidissement est élevée, mieux c'est, plus la vitesse de refroidissement entraînera la fissuration des pièces formées, et la plage de vitesse de refroidissement raisonnable doit être déterminée en fonction de la composition du matériau et des conditions de traitement des pièces.
Étant donné que la conception du tuyau de refroidissement est directement liée à la taille de la vitesse de refroidissement, le tuyau de refroidissement est généralement conçu dans la perspective de l'efficacité maximale du transfert de chaleur, de sorte que la direction du tuyau de refroidissement conçu est plus complexe et difficile. à obtenir par perçage mécanique après l'achèvement du moulage en moule.Afin d'éviter d'être limité par le traitement mécanique, la méthode de réservation des canaux d'eau avant le moulage en moule est généralement sélectionnée.
Parce qu'il fonctionne pendant une longue période entre 200 ℃ et 880 ~ 950 ℃ dans des conditions alternées de froid et de chaud, le matériau de la matrice d'estampage à chaud doit avoir une bonne rigidité structurelle et une bonne conductivité thermique, et peut résister au fort frottement thermique généré par la billette à température élevée et effet d'usure abrasive des particules de couche d'oxyde tombées.De plus, le matériau du moule doit également avoir une bonne résistance à la corrosion du liquide de refroidissement pour assurer le bon écoulement du tuyau de refroidissement.
Taille et perçage
Étant donné que la résistance des pièces après estampage à chaud atteint environ 1 500 MPa, si la découpe et le poinçonnage à la presse sont utilisés, les exigences en matière de tonnage de l'équipement sont plus importantes et l'usure des bords de découpe est grave.Par conséquent, les unités de découpe laser sont souvent utilisées pour découper des bords et des trous.
4. Qualités courantes d'acier d'estampage à chaud
Performance avant estampage
Performance après estampage
À l'heure actuelle, la qualité courante de l'acier pour estampage à chaud est le B1500HS.La résistance à la traction avant l'emboutissage se situe généralement entre 480 et 800 MPa, et après l'emboutissage, la résistance à la traction peut atteindre 1 300 à 1 700 MPa.C'est-à-dire que la résistance à la traction d'une tôle d'acier de 480 à 800 MPa, grâce au formage à chaud, peut obtenir la résistance à la traction d'environ 1 300 à 1 700 MPa de pièces.
5. L'utilisation de l'acier d'estampage à chaud
L'application de pièces d'estampage à chaud peut améliorer considérablement la sécurité en cas de collision de l'automobile et réaliser la légèreté de la carrosserie de l'automobile en blanc.À l'heure actuelle, la technologie de marquage à chaud a été appliquée aux parties blanches de la carrosserie des voitures particulières, telles que la voiture, le montant A, le montant B, le pare-chocs, la poutre de porte et le rail de toit et d'autres pièces. Voir la figure 3 ci-dessous pour exemple de pièces adaptées à la lumière. -pondération.
figure 3 : composants du corps blancs adaptés à l'estampage à chaud
Fig. 4 : Ligne de presse d'estampage à chaud de 1 200 tonnes de Jiangdong Machinery
À l'heure actuelle, les solutions de ligne de production de presses hydrauliques d'estampage à chaud de JIANGDONG MACHINERY sont très matures et stables. Dans le domaine du formage d'estampage à chaud en Chine, elles appartiennent au premier niveau et, en tant qu'unité de vice-président de la branche des machines de forgeage de l'Association chinoise des machines-outils, ainsi que des unités membres. du Comité chinois de normalisation des machines de forgeage, nous avons également entrepris les travaux de recherche et d'application de l'estampage à chaud national à très grande vitesse de l'acier et de l'aluminium, qui a joué un rôle énorme dans la promotion du développement de l'industrie de l'estampage à chaud en Chine et même dans le monde. .
