Dengan memburuknya krisis energi dan masalah lingkungan, konservasi energi dan keselamatan telah menjadi titik awal yang paling penting dari industri manufaktur mobil.Untuk mencapai tujuan di atas, pengurangan berat kendaraan adalah metode yang sangat efektif, yang mengarah pada pengembangan dan penerapan baja kekuatan tinggi yang maju dengan cepat.
Penggunaan teknologi pembentukan panas dapat sangat meningkatkan kekakuan dan kekuatan struktur tubuh secara keseluruhan, dan sangat meningkatkan keselamatan kecelakaan kendaraan dan kinerja NVH;Sejumlah besar aplikasi teknologi ini dapat secara efektif mengurangi berat BIW, mengurangi konsumsi energi, mengurangi pencemaran lingkungan, dan meningkatkan kinerja ekonomi kendaraan.Saat ini, sesuai dengan persyaratan kekuatan struktur bodi, teknologi pembentukan panas terutama diterapkan pada produksi komponen berkekuatan tinggi seperti bumper depan dan belakang, pilar A, pilar B, pilar C, balok penguat atap, rangka saluran bagian bawah bodi mobil, braket dasbor, panel bagian dalam pintu, balok penahan pintu, dll. (lihat Gambar 1).Proporsi bagian yang terbentuk panas di BIW dari seluruh kendaraan dapat mencapai lebih dari 45%.
Saat ini, teknologi pembentukan panas telah banyak digunakan di perusahaan manufaktur mobil di dalam dan luar negeri.Produsen mobil domestik utama telah banyak menggunakan suku cadang yang dibentuk panas untuk produksi dan desain model kendaraan.Jumlah bagian yang dibentuk panas yang digunakan dalam satu kendaraan umumnya mencapai 6 hingga 10, dan jumlah model kendaraan tertinggi mencapai 24.
Namun, teknologi hot stamping dan die ini telah lama dimonopoli oleh perusahaan asing.Cetakan pembentuk panas yang digunakan oleh sebagian besar produsen diimpor dan mahal.Kali ini, kami bekerja sama dengan Institut Penelitian Besi dan Baja Wuhan untuk mengembangkan cetakan dan suku cadang pembentuk pilar B untuk mobil penumpang tertentu Perusahaan Dongfeng menggunakan baja pembentuk panas WHT1500HF Besi dan Baja Wuhan.Makalah ini memperkenalkan pengembangan die dan bagian pembentuk panas dengan pilar B sebagai contoh.
Pengembangan bagian thermoforming pilar B
Bahan evaluasi pembentukan panas dari bagian kolom B adalah baja WHT1500 dengan ketebalan 1,80mm.Sifat mekanik material ditunjukkan pada Tabel 1, parameter uji proses pembentukan panas ditunjukkan pada Tabel 2, dan kurva sifat mekanik ditunjukkan pada Gambar 1.
Analisis proses thermoforming
1. Kondisi batas
Struktur die akting tunggal diadopsi, yaitu die betina di atas, die jantan di bawah, dan arah injakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3
Kondisi batas: suhu awal lembaran adalah 800 ° C, dan waktu transfer lembaran tidak lebih dari 3,5 detik;Waktu tunggu lembaran pada cetakan sebelum dijepit adalah 3,5 detik;Jarak antara die dan blank holder adalah 1,5 x ketebalan material;Tekanan pemegang kosong adalah 1T;Kecepatan pembentukan dan penjepitan adalah 150 mm/s;Tekanan penahanan selama pendinginan adalah 400t;Suhu awal cetakan adalah 100 di permukaan dan 20 di dalam.
1. Kondisi batas
Analisis cetakan
Bagian yang kosong dibuka oleh Pamstamp untuk mendapatkan lembaran, dan modul pembentuk dianalisis di Pamstamp.Dalam simulasi pembentukan, daerah penipisan maksimum terletak di sisi bagian bawah kolom netral (MAX-23% seperti yang ditunjukkan pada gambar), dan daerah penebalan terletak di bagian depan bagian tengah bawah kolom. kolom tengah seperti yang ditunjukkan pada gambar (+23,2% seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4).Menurut situasi ini, diputuskan untuk memperhatikan area ini selama pemrosesan cetakan dan debugging bagian.
3. Analisis simulasi proses pembentukan
Dalam modul pembentukan Pamstamp, amati kondisi pembentukan lembaran logam selama pergerakan cetakan.Gambar 5 menunjukkan cetakan atas berjarak 40mm, 20mm, 5mm dari titik mati bawah dan bagian yang terakhir terbentuk.Pada 5mm dari cetakan atas ke pusat mati bawah, dapat ditemukan bahwa ada kerutan di bawah kolom tengah.Pada fase debugging cetakan, penekanan kuat akan dilakukan di sini.
4. Analisis medan suhu
Distribusi temperatur bagian pada saat pembentukan ketika die atas berada pada titik mati bawah diperoleh melalui modul analisis dalam modul Pamstamp.Untuk mendapatkan struktur martensit pada akhirnya, suhu bagian dapat diamati lebih tinggi dari 665 melalui simulasi, yang sesuai dengan standar dan memenuhi kondisi transformasi pendinginan.
5. Distribusi martensit di bagian yang dipadamkan
Lakukan analisis, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6a, bagian-bagian tersebut didinginkan setelah 10 detik dalam cetakan, dan lebih dari 90% bagian telah diubah menjadi martensit kecuali untuk pengaruh posisi pemegang kosong;Karena blank holder akan terpotong dengan laser cutting.Gambar 6b menunjukkan temperatur penahan tekanan (10 detik).Ketika bagian selesai, suhu permukaan kurang dari 200 ° C, dan suhu pada pemegang kosong lebih tinggi, yang konsisten dengan distribusi martensit.
6. Ringkasan analisis sifat mampu bentuk
(1) Hasil analisis menunjukkan bahwa bagian pilar B diproduksi oleh pembentukan panas WHT1500, dan prosesnya layak.
(2) Area di bagian bawah bagian adalah area risiko kerutan material.Disarankan untuk meningkatkan gaya tekan dan mengurangi jarak bebas cetakan untuk mengontrol aliran material.
(3) Fillet di bagian atas berisiko tinggi retak.Disarankan untuk mengurangi ukuran lembaran logam.
desain cetakan
1. Proses desain cetakan hot stamping
Proses desain cetakan hot stamping ditunjukkan pada Gambar 7.
2. Desain struktur cetakan
(1) Bahan die hot stamping harus H13 hot working die steel.
(2) Perhitungan dan tata letak saluran air pendingin
Rumus perhitungan saluran pendingin
Dimana, mw adalah massa air yang mengalir melalui cetakan dalam satuan waktu (kg/jam);N adalah jumlah pipa;Qw adalah aliran air pendingin dari satu pipa (m3/jam);W adalah massa jenis air pendingin pada suhu tertentu (kg/m3), 1000 kg/m3;D adalah diameter lubang air pendingin (m);V adalah kecepatan aliran air pendingin (m/s);Tu adalah satuan waktu, 3600s.
Dimana, Re adalah bilangan Reynolds;V adalah viskositas kinematik (m2/s), V=1,3077 pada 10 × 10-6m2/s。
Tata letak saluran pendingin
Diameter pipa pendingin adalah 10-14mm;Jarak tengah antara pipa yang berdekatan adalah 17~20mm;Jarak minimum dari pusat pipa ke profil harus lebih dari 15 mm.Sistem pendingin dari setiap sisipan tidak tergantung satu sama lain, dan saluran pendingin antara sisipan yang berdekatan tidak terhubung satu sama lain.
Epilog
Melalui praktik menggunakan baja pembentuk panas domestik untuk mengembangkan cetakan dan suku cadang pembentuk panas untuk pabrik mesin utama, kami telah mempelajari dan menguasai aturan perubahan teknologi cetakan hot stamping dan organisasi pemanasan dan pendinginan, dan memperoleh beberapa pengalaman praktis.Selama penelitian dan pengembangan die pembentuk panas untuk pilar B mobil penumpang, desain struktur die bagian diselesaikan melalui analisis pembentukan CAE bagian, simulasi perubahan kekuatan bagian dalam medan suhu dan pemeriksaan kekuatan die.Setelah men-debug pembentukan hot stamping dari die, analisis metalografi dan uji tarik bagian, struktur dan kekuatan bagian dipastikan memenuhi persyaratan yang diharapkan.Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi hot forming die yang dirancang dan diproduksi untuk pilar B mobil penumpang memenuhi persyaratan teknis produk.
