Formowanie na gorąco

Technologia, warianty i zastosowanie przemysłowe

Formowanie blachy w postaci formowania na gorąco

Formowanie blachy na gorąco jest szczególnie ważne dla producentów i dostawców samochodów. Nadaje się do wszystkich poziomów jakości stali. Komponenty produkowane tą metodą są lżejsze i osiągają lepsze wartości w testach zderzeniowych.

Formowanie na gorąco to proces formowania blachy, znany również jako tłoczenie na gorąco lub hartowanie w prasie. Wszystkie procesy formowania przebiegają powyżej temperatury rekrystalizacji użytego metalu. Podczas formowania blachy na gorąco materiał regeneruje się i mięknie. Umożliwia to uzyskanie wysokiego odkształcenia równoważnego pomimo niskich sił formowania. Formowanie na gorąco obejmuje kilka procesów, takich jak kucie, walcowanie na gorąco i wytłaczanie. Technologia formowania jest zgodna z normą DIN 8582 i umożliwia obróbkę nawet materiałów o wysokiej wytrzymałości. Proces ten jest szczególnie odpowiedni dla komponentów, które muszą wytrzymywać duże obciążenia (cylindry, wały korbowe, korbowody, koła zębate).

Różnice między formowaniem na gorąco a formowaniem na ciepło i na zimno

W formowaniu na ciepło stosuje się temperatury, które leżą pomiędzy zakresem temperatur formowania na zimno i formowania na gorąco blach. Użytkownicy przemysłowi łączą zalety obu metod i starają się unikać wad obu technologii, wybierając określoną temperaturę formowania. Formowanie na ciepło wymaga mniejszych sił formowania niż formowanie na zimno. Chłodzone komponenty mają mniejsze tolerancje wymiarowe niż komponenty formowane na gorąco. W przypadku formowania na zimno formowanie odbywa się poniżej temperatury rekrystalizacji. Aby osiągnąć porównywalne odkształcenie równoważne, wymagane są wyższe siły formowania. Rezultatem są precyzyjne części o niższych tolerancjach wymiarowych i dobrej strukturze powierzchni. W celu osiągnięcia zestalenia uformowanego przedmiotu obrabianego jest on poddawany wyżarzaniu rekrystalizacyjnemu.

Jak działa formowanie blachy na gorąco?

Formowanie blachy w postaci formowania na gorąco odbywa się powyżej temperatury rekrystalizacji. Jest to temperatura, w której metal rekrystalizuje w 100% podczas formowania. Temperatura rekrystalizacji wynosi 40% lub 50% bezwzględnej temperatury topnienia. W tych temperaturach dyslokacje w mikrostrukturze są eliminowane: Powstają nowe ziarna, a twardość materiału spada. Rozszerzanie się materiału podczas formowania na gorąco można zwizualizować za pomocą krzywej przepływu. Reprezentuje związek między granicą plastyczności podczas formowania na gorąco a odpowiednim odkształceniem równoważnym. Sama granica plastyczności zależy od temperatury roboczej i prędkości formowania.

Na przykład formowanie na gorąco podczas głębokiego tłoczenia jest wykonywane jako bezpośrednie lub pośrednie formowanie na gorąco blachy. Podczas bezpośredniego formowania na gorąco materiał jest podgrzewany w piecu przekroczenia temperatury rekrystalizacji przed wykonaniem pierwszego procesu formowania. Materiał jest następnie umieszczany w prasie i w narzędziu do głębokiego tłoczenia. Po plastycznym uformowaniu materiału jest on schładzany w chłodzonej zamkniętej matrycy. Typowe dla pośredniego formowania na gorąco jest to, że ogrzewanie odbywa się po pierwszym etapie formowania, bezpośrednio po nim następuje końcowe ciągnienie i szybkie chłodzenie podczas prasowania. Stal stopowa z dodatkiem boru 22MnB5 jest zwykle używana w blachach formowanych na gorąco. Najlepsza możliwa reakcja materiału występuje podczas przekształcania austenitu w martenzyt.

Producenci samochodów preferują ostatnio tę technikę formowania. Powodem jest to, że komponenty wyprodukowane przy użyciu tej techniki osiągają wyższy poziom zabezpieczenia przed zderzeniem. Ponadto, formowane na gorąco i chłodzone stale specjalne sprawiają, że pojazd jest lżejszy. Dzięki tej technice producenci samochodów wytwarzają podłużnice, wzmocnienia drzwi, progi, ramy dachowe, relingi dachowe, wsporniki zderzaków, a także słupki A i B. Aby zapobiec osadzaniu się kamienia na stali formowanej na gorąco w piecu, pokrywa się ją specjalną powłoką aluminiowo-krzemową. Części są poddawane procesowi zapewnienia jakości w celu utrzymania niezmiennej wysokiej jakości produkcji. Odbywa się to automatycznie przy użyciu optycznej techniki pomiarowej.

Jakie są zalety i wady formowania na gorąco?

Zalety formowania na gorąco obejmują:

brak krzepnięcia i wysoka formowalność materiału
niskie sprężynowanie
możliwość produkcji bardziej złożonych kształtów
dobra stabilność wymiarowa dzięki niskim naprężeniom szczątkowym
lżejsze komponenty dzięki mniejszej grubości ścianek
konieczne tylko niskie siły formujące
nadaje się do wszystkich rodzajów stali

Główne wady to:

powierzchnia jest lekko skalowana ze względu na wysoką temperaturę roboczą (obróbka końcowa!)
istnieje niewielkie zagrożenie wypaczenia komponentu
większe tolerancje wymiarowe
wysokie koszty energii generowane przez piec
powstawanie zadziorów

Łatwy pomiar części formowanych na gorąco

Do tej pory pomiary wysokowytrzymałych części blaszanych, np. w produkcji karoserii samochodowych, wymagały fizycznego oprzyrządowania. Powodowało to wysokie koszty ze względu na ich indywidualną produkcję. Technologia Virtual Clamping i uniwersalna konfiguracja w maszynie pomiarowej 3D ZEISS ScanBox zastępują fizyczne mocowania. Skutkuje to oszczędnością kosztów i zauważalnym przyspieszeniem procesów produkcyjnych.

Dowiedz się więcej

Udostępnij tę stronę