تحليل تشكيل وتصميم القوالب للختم الساخن

مع تفاقم أزمة الطاقة والمشاكل البيئية ، أصبح الحفاظ على الطاقة والسلامة أهم نقطة انطلاق لصناعة السيارات.من أجل تحقيق الأهداف المذكورة أعلاه ، يعد تقليل وزن السيارة طريقة فعالة للغاية ، مما يؤدي إلى التطوير السريع وتطبيق الفولاذ عالي القوة المتقدم.

يمكن أن يؤدي استخدام تقنية التشكيل الساخن إلى تحسين صلابة وقوة الهيكل العام للجسم بشكل كبير ، وتحسين سلامة حوادث المركبات وأداء NVH بشكل كبير ؛يمكن لعدد كبير من تطبيقات هذه التقنية أن تقلل بشكل فعال من وزن BIW ، وتقليل استهلاك الطاقة ، وتقليل التلوث البيئي ، وتحسين الأداء الاقتصادي للسيارة.في الوقت الحالي ، وفقًا لمتطلبات قوة هيكل الجسم ، يتم تطبيق تقنية التشكيل على الساخن بشكل أساسي لإنتاج مكونات عالية القوة مثل المصدات الأمامية والخلفية ، وأعمدة A ، وأعمدة B ، وأعمدة C ، وعوارض تقوية السقف ، وإطارات القنوات السفلية ، أقواس لوحة القيادة ، الألواح الداخلية للأبواب ، عوارض تصادم الأبواب ، إلخ (انظر الشكل 1).يمكن أن تصل نسبة الأجزاء المشكَّلة على الساخن في BIW للمركبة بأكملها إلى أكثر من 45٪.

في الوقت الحاضر ، تم استخدام تقنية التشكيل الساخن على نطاق واسع في شركات تصنيع السيارات في الداخل والخارج.استخدمت كبرى شركات تصنيع السيارات المحلية على نطاق واسع الأجزاء المشكَّلة على الساخن لإنتاج وتصميم نماذج المركبات.بلغ عدد الأجزاء المشكَّلة على الساخن المستخدمة في السيارة الواحدة بشكل عام من 6 إلى 10 ، ووصل أكبر عدد من طرازات المركبات إلى 24.

ومع ذلك ، فإن تقنية الختم الساخن وتكنولوجيا القوالب هذه احتكرتها الشركات الأجنبية لفترة طويلة.قوالب التشكيل الساخنة المستخدمة من قبل معظم الشركات المصنعة مستوردة وباهظة الثمن.هذه المرة ، تعاونا مع معهد Wuhan لأبحاث الحديد والصلب لتطوير قالب التشكيل الساخن للعمود B وأجزاء لسيارة ركاب معينة من شركة Dongfeng باستخدام الحديد والصلب Wuhan WHT1500HF.تقدم هذه الورقة تطوير قالب التشكيل الساخن والأجزاء باستخدام العمود B كمثال.

تطوير أجزاء التشكيل الحراري للركيزة B
مادة تقييم التشكيل على الساخن لأجزاء العمود B هي فولاذ WHT1500 بسمك 1.80 مم.تظهر الخواص الميكانيكية للمواد في الجدول 1 ، وتظهر معلمات اختبار عملية التشكيل الساخن في الجدول 2 ، ويظهر منحنى الخصائص الميكانيكية في الشكل 1.
تحليل عملية التشكيل الحراري

1. شروط الحدود
تم اعتماد بنية القالب الفردي ، أي أن يموت الإناث في الأعلى ، ويموت الذكر في الأسفل ، واتجاه الختم كما هو موضح في الشكل 3
حالة الحدود: درجة الحرارة الأولية للورقة 800 درجة مئوية ، ووقت نقل الورقة لا يزيد عن 3.5 ثانية ؛وقت انتظار الورقة على القالب قبل التثبيت هو 3.5 ثانية ؛الخلوص بين القالب والحامل الفارغ هو 1.5 × سمك المادة ؛ضغط الحامل الفارغ هو 1T ؛سرعة التشكيل والتثبيت 150 مم / ثانية ؛ضغط الإمساك أثناء التبريد هو 400 طن ؛درجة الحرارة الأولية للقالب هي 100 درجة مئوية على السطح و 20 درجة مئوية من الداخل.

1. شروط الحدود
تحليل القولبة
يتم فتح الجزء الفارغ بواسطة Pamstamp للحصول على الورقة ، ويتم تحليل وحدة التشكيل في Pamstamp.في محاكاة التشكيل ، تقع المنطقة الرقيقة القصوى على جانب النصف السفلي من العمود المحايد (MAX-23٪ كما هو موضح في الشكل) ، وتقع المنطقة السميكة في مقدمة المنطقة الوسطى السفلية من العمود المركزي كما هو موضح في الشكل (+ 23.2٪ كما هو موضح في الشكل 4).وفقًا لهذا الموقف ، فقد تقرر الانتباه إلى هذه المنطقة أثناء معالجة القالب وتصحيح الأخطاء.

3. تحليل محاكاة عملية التشكيل
في وحدة تشكيل Pamstamp ، راقب حالة تشكيل الصفائح المعدنية أثناء حركة القالب.يوضح الشكل 5 أن القالب العلوي يبعد 40 مم ، 20 مم ، 5 مم عن المركز الميت السفلي وآخر جزء تم تشكيله.عند 5 مم من القالب العلوي إلى المركز الميت السفلي ، يمكن العثور على تجعد تحت العمود الأوسط.في مرحلة تصحيح الأخطاء للقالب ، سيتم هنا ضغط قوي.

4. تحليل مجال درجة الحرارة
يتم الحصول على توزيع درجة الحرارة للجزء في لحظة التكوين عندما يكون القالب العلوي عند النقطة الميتة السفلية من خلال وحدة التحليل في وحدة Pamstamp.من أجل الحصول على هيكل مارتينسيت أخيرًا ، يمكن ملاحظة أن درجة حرارة الجزء أعلى من 665 درجة مئوية من خلال المحاكاة ، والتي تتوافق مع المعيار وتفي بشروط تحويل التبريد.

5. توزيع المارتينسيت في الأجزاء المروية
قم بإجراء التحليل ، كما هو موضح في الشكل 6 أ ، يتم إخماد الأجزاء بعد 10 ثوانٍ في القالب ، وتم تحويل أكثر من 90٪ من الأجزاء إلى مارتينسيت باستثناء تأثير موضع الحامل الفارغ ؛لأن الحامل الفارغ سيتم قطعه عن طريق القطع بالليزر.يوضح الشكل 6 ب درجة حرارة الاحتفاظ بالضغط (10 ثوانٍ).عند اكتمال الجزء ، تكون درجة حرارة السطح أقل من 200 درجة مئوية ، وتكون درجة الحرارة عند الحامل الفارغ أعلى ، وهو ما يتوافق مع توزيع مارتينسيت.

6. ملخص تحليل القابلية للتشكيل
(1) تظهر نتائج التحليل أن جزء العمود B يتم إنتاجه عن طريق التشكيل الساخن WHT1500 ، وأن العملية ممكنة.
(2) المنطقة الموجودة أسفل الجزء هي منطقة خطر تجعد المواد.يوصى بزيادة قوة الضغط وتقليل إزالة القالب للتحكم في تدفق المواد.
(3) الشرائح الموجودة في الجزء العلوي من الجزء معرضة بشكل كبير للتشقق.يوصى بتقليل حجم الصفائح المعدنية.
تصميم القالب

1. عملية تصميم قالب الختم الساخن
تظهر عملية تصميم قالب الختم الساخن في الشكل 7.
2. تصميم هيكل القالب
(1) يجب أن تكون مادة القوالب ذات الختم الساخن من الصلب المقولب الساخن H13.
(2) حساب وتخطيط قناة مياه التبريد
① صيغة حساب قناة التبريد

حيث ، mw هي كتلة الماء المتدفق عبر القالب في وحدة الزمن (kg / h) ؛N هو عدد الأنابيب ؛Qw هو تدفق مياه التبريد لأنبوب واحد (m3 / h) ؛ρ W هي كثافة مياه التبريد عند درجة حرارة معينة (كجم / م 3) ، 1000 كجم / م 3 ؛D هو قطر فتحة مياه التبريد (م) ؛V هي سرعة تدفق مياه التبريد (م / ث) ؛Tu هي وحدة الوقت ، 3600 ثانية.
حيث ، Re هو رقم رينولدز ؛V هي اللزوجة الحركية (m2 / s) ، V = 1.3077 عند 10 ℃ × 10-6m2 / s。
② تصميم قناة التبريد
قطر أنبوب التبريد 10-14 مم ؛المسافة المركزية بين الأنابيب المجاورة هي 17 ~ 20 مم ؛يجب أن تكون المسافة الدنيا من مركز الأنبوب إلى الملف الشخصي أكثر من 15 مم.أنظمة التبريد لكل ملحق مستقل عن بعضها البعض ، وقنوات التبريد بين الإدخالات المجاورة غير متصلة ببعضها البعض.

الخاتمة
من خلال ممارسة استخدام الصلب المحلي للتشكيل على الساخن لتطوير قوالب تشكيل ساخنة وأجزاء لمصنع المحرك الرئيسي ، تعلمنا وأتقننا قواعد التغيير لتقنية القوالب ذات الختم الساخن وتنظيم التدفئة والتبريد ، واكتسبنا بعض الخبرة العملية.أثناء البحث والتطوير لقالب التشكيل الساخن للعمود B في سيارة الركاب ، تم الانتهاء من تصميم هيكل القالب للجزء من خلال تحليل تشكيل CAE للجزء ، ومحاكاة تغيير قوة الجزء في مجال درجة الحرارة والتحقق من قوة القالب.بعد تصحيح الختم الساخن لتشكيل القالب ، التحليل المعدني واختبار الشد للأجزاء ، يتم ضمان بنية الأجزاء وقوتها لتلبية المتطلبات المتوقعة.تظهر النتائج أن تطبيق قالب التشكيل الحراري المصمم والمصنع للعمود B من سيارة الركاب يلبي المتطلبات الفنية للمنتج.