iCAx开思网

标题: 高强钢的冷冲压成型 [打印本页]

作者: 设备维修相关 时间: 2013-7-15 14:11
标题: 高强钢的冷冲压成型
精益生产、绿色生态
高性能润滑剂可提供一种更高性能的膜以保护金属免于断裂、压裂或被焊接到模具上。好的润滑剂还能够减少摩擦热量，使金属流动不间断并能控制起皱或断裂。
汽车工业的迅猛发展为国民经济和社会发展发挥了重要作用。但受能源短缺、环境污染等问题的影响，该行业发展之矛盾也日益凸显。展望未来，该行业的发展只有建立在自然、生态、节能、安全等背景下，其发展才可持续。
在此背景下，汽车轻量化以及高强钢的应用成为了重要发展方向。但受高强钢板材强度的提高，传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下，目前国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺，主要是利用高温奥氏体状态下，板料的塑性增加，屈服强度降低的特点，通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究，目前该技术被国外厂商垄断，国内发展缓慢。
据调查统计，部分汽车品牌高强钢的应用不断扩大，有些车型的车身框架高强度钢的应用已达90%。
一、高强钢特点及成型问题分析
根据美国钢铁学院能量部的研究，即使高强度钢降低部分数值其拉伸还是要比传统的冷板困难得多。高强钢的延展率只有普通钢材的一半 (如下图1)
[attach]1173506[/attach]
同时，当材料被冲压成形时，会变硬，不同的钢材，变硬的程度不同（如下图2）。一般高强度低合金钢只略有20MPa增加，不到10％。注意：双相钢的屈服强度有140MPa增加，增加了40％多！金属在成形过程中，会变得完全不同，完全不像冲压加工开始之前。这些钢材在受力后，屈服强度增加很多。材料较高的屈服应力加上加工硬化，等于流动应力的大大增加。因此，开裂、回弹、起皱、工件尺寸、模具磨损、微焊接磨损（如下图3）等成为了高强钢成型过程中的问题焦点。
[attach]1173507[/attach]

[attach]1173508[/attach]
基于高强钢的特点和特性，如果不能改变金属流动和减少摩擦，那么高强度钢（HSS）的开裂和质地不均性都可能引起部件报废率的上升。这种材料所具有的高千磅力每平方英寸(KSI)（测量屈变力的单位）、增强的回弹、加工硬化的倾向以及在升高的成型温度下运行对于模具来说都是一个挑战。

二、高性能润滑技术对高强钢冷冲压成型的重大意义
润滑影响成型性这是不争的事实。因此，高性能润滑剂可提供一种更高性能的膜以保护金属免于断裂、压裂或被焊接到模具上。好的润滑剂还能够减少摩擦热量，使金属流动不间断并能控制起皱或断裂。
针对这一问题，美国IRMCO公司作为世界知名从事润滑研究制造的专业公司，自三十年前就已成功研发的新型水基润滑技术解决了高强钢的成型问题。下面，结合多年来的研究和使用从润滑角度并结合该润滑技术的特点谈一下看法和意见。如下：
其一，严酷条件下的润滑保障。
1、由于高强钢的屈服力大，要屈服它比一般板材需要更多的能量，这种能量除了变形以外，很大程度上是板材与模具间推撞（摩擦）。因此，随着金属在冲压模具中变形温度会不断升高，油基润滑油都会变薄，有些情况下会达到闪点或者烧着（冒烟），润滑失效。而IRMCO高分子聚合物极温润滑剂中含有抗极压物并具有“热寻性”而且会粘到金属上，随着温度的升高在模具和板材表面形成一个坚韧的保护屏障，从而降低摩擦和温度，以帮助工件更好的延展，以此来控制摩擦和金属流动；同时保护金属不会过热，发黑而拉裂和粘接。（如下图4）
[attach]1173509[/attach]
同时，根据实际试验中的问题，我们在实验室里复制现场试验的结果。不同配方的油基和常规（肥皂）为基础的合成润滑剂，在高强钢上不能正常工作。废品率和模具磨损（擦伤）失控。（如下图5）
[attach]1173510[/attach]
双相钢DP600-UHSS超高强钢试验报告
美国绿叶技术实验室对IRMCO产品和汽车行业通过认证的拉伸油以及合成润滑剂，在美国DP780超高强度钢上进行了成型对比实验。采用了俄亥俄州立大学的茵特拉根(Interlaken)拉伸成型测试法。这种方法被证实用于测试实际结果非常准确。IRMCO达到的数值是145 比汽车行业通过认证的拉伸油的115和合成润滑剂的110 超过了25%。数值越大说明成型能力越好（如下图6）。
[attach]1173511[/attach]
2、由于冲压过程中会产生温度，同时由于油的热容量比较大，热扩散比较差。而IRMCO水基润滑剂因温度产生形成水蒸气带走热量，不但有效的降低了温度，保护了模具，而且因温度所产生的微焊接磨损将得到有效的控制。同时还可以提高冲次。

其二、工具涂层的性能与润滑剂质量紧密联系。
传统的物理气相沉淀（PVD）和化学气相沉淀涂层（CVD）外部需要润滑发挥最大性能。IRMCO指出：“热扩散工艺可以减少摩擦磨损的问题。通过热扩散所产生的碳化钒可以形成耐久性、坚硬的表面，在苛刻的成形和冲压模面时，会极大的提高工具的使用寿命。如果使用的润滑剂无法承受高温、磨损和先进高强钢的加工硬化性，价值会大幅降低。因此，使用可满足高强钢需求的润滑剂，是达到涂层使用寿命最大化的关键。”
根据IRMCO技术的先进行及多年的应用经验，高强钢冲压模具无需花费高昂的涂层费用，就可以满足生产需要，并可以延长模具寿命。从（右图7）可以看出IRMCO润滑技术对模具的保护作用。冲压三千个工件后，工件表面质量及模具表面得到明显的改观（表面划痕明显减少）。
[attach]1173512[/attach]
其三、高性能润滑可以使工件质量更加稳定。
模具间隙及模具的几何设计等是实现工件尺寸精度的重要内容。因此，这直接关系到对金属材料和润滑剂技术要求。如果间隙越小、越紧摩擦力越大，对润滑剂的要求也越高，但工件的成型精度也相对越高。由于IRMCO可以较好的控制摩擦和金属流动，所以可以保证工件质量更加稳定。

三、IRMCO在部分高强钢部件上的应用
某大型底盘件企业生产的控制臂（NMS摇臂），板材材质FB780，板材厚度4mm，七工位级进冲压模具，采用IRMCO测试在保证工件质量的同时，同等环境条件下与油基润滑剂比较，模具工作温度下降10-20℃。在此，需要重点说明的是温度降低意味着摩擦力的减小，这不仅可以保护模具，而且可以提高冲次。工件图片如下：
[attach]1173513[/attach]
[attach]1173514[/attach]
四、建立在IRMCO应用下的新的生产工艺流程
IRMCO高性能环保润滑剂不仅可以解决高强钢、重冲、深拉伸等的成型问题，而且可以减少润滑油50%-75%的用量，更重要的是它可以对目前冲压行业的生产工艺带来重大改善和优化，以减少更多能源、资源的消耗和对环境的污染。优化后的工艺如下：
[attach]1173515[/attach]
1、冲压成型：IRMCO产品和渗碳模具兼容，所含聚合物的热寻性在冲压温度升高时强力保证润滑膜层。降低了模具的工作温度，延长了模具寿命，同时可有效提高冲次和工件表面质量。
2、焊点焊接：不需任何处理就可以直接进行焊接，不但不会产生虚焊、假焊，而且不会产生有毒油烟和刺激异味，同时可以减少至少25%的焊接烟雾，不仅极大提高了工作效率的，而且保证了工人的安全和工件洁净并利于搬运，节省手套、棉纱等用量。
3、常温水洗：可以使用26.7~43℃清水进行清洗，大幅度降低能耗；可以使清洁池内沉淀物减少75%和75%的清洗用水；可直接排放，并达到对鱼类无害的标准，污水排放量的减少使处理费用降低。
4、磷化处理：由于易于清洗，可以使工件达到高清洁度，全面提高磷化效果。
5、电泳涂装：IRMCO 产品和电泳漆兼容，同时工件高清洁度增强了电泳涂装的质量。
6、面漆喷漆：IRMCO 产品可以与电烤漆和粉漆完全兼容。工件的高清洁度提高了喷漆附着力，漆可以喷得更薄，同时喷漆表面无气孔、流淌现象。

六、结束语
时至今日，金属成型开始面临新的变化，同时也面临着诸多的问题，美国IRMCO三十年来一直致力于高性能环保润滑剂的开发与研究，在这三十年中她不仅解决了重载、深拉伸以及高强钢等板材工件的成型质量和模具寿命问题，更重要的是为环保以及减少更多资源的消耗做出了重大贡献。
新的调查发现，金属成型润滑剂只占生产总成本的约0.5%，但其直接关联80项费用和影响总成本70%的费用高低，可以消除因用油所带来的至少10%的生产成本的增加，看似一个在生产大天枰上无法称重的物质却决定着整个生产价值链。无论是工件的成型质量及废品、模具寿命、生产效能、大量的脱脂、清洗以及表面处理所需的能耗、还有生产环境和排污问题等无不与传统油基润滑剂的使用有着直接的关系。
“精益生产、绿色生态”是未来汽车制造的发展趋势。IRMCO高性能无油润滑技术正是这一进程中不可或缺的重要组成部分，它不仅可以识别生产过程中的浪费，是生产过程的优化者，同时它又不止步于生产过程本身，还有社会效益，并符合公共利益。

作者: osmozx2010 时间: 2014-8-14 23:23
学习了

作者: jacen 时间: 2014-10-10 09:24
本帖最后由 jacen 于 2014-10-10 10:06 编辑

2014（第三届）国际交通运输装备轻量化峰会
[attach]1208241[/attach]
大会背景
   随着全球城市化、工业化程度的不断深入，汽车、轨道交通、航空和船艇等交通运输产业取得了长足的发展。与此同时，能源短缺和环境污染的问题也日趋严重，人们的节能环保意识日益加强，世界各国致力于推动低能耗低排放交通工具的发展，轻量化已成为未来交通运输装备制造业发展的必然趋势。
   在轻量化产业发展新形势下，各大汽车、轨道交通、航空和船艇等交通运输装备生产厂商纷纷开始思考如何“瘦身减重”，如何推动高强钢、轻合金、碳纤维复合材料及工程塑料等新型轻质材料的大规模应用，解决材料应用过程存在的成型、连接技术及加工工艺问题，有效降低新材料应用的成本，以尽快在市场竞争中占据主导，成为未来轻量化技术发展的焦点问题。

大会简介
   为了把握全球绿色经济和轻量化战略发展方向，促进轻质材料在交通运输装备领域的应用，加强国内外行业间的信息共享，在连续两年成功举办“国际交通运输装备轻量化峰会”的基础上，“2014（第三届）国际交通运输装备轻量化峰会”将于12月4-5日在上海再次隆重召开。本届峰会以“轻量化和我们的绿色未来”为主题，探讨汽车、轨道交通、航空和船艇四大交通运输领域轻量化发展未来趋势，剖析国内外轻量化设计典型案例，比较不同轻质材料应用前景及优势，开展产品的轻量化设计技术、材料应用技术和制造技术的一体化，提升加工制造工艺水平，促进产、学、研、用一体化合作共赢等热点议题。峰会同期还将举行新产品展示会以供企业产品推广与贸易洽谈。来自国内外政府职能部门、行业协会、主机厂、一二级供应商、产业园区、高校及科研机构等的500余人将参与本届峰会，共同推进中国交通运输装备轻量化产业的快速发展。

时间地点
时间：2014年12月4-5日
地点：中国·上海

组织机构
联合主办单位：上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心、南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心、西南交通大学交通运输装备轻量化研究所、中国航空学会结构设计与强度分会、上海船舶工业行业协会、《先进制造业》全媒体
承办单位：上海闻鼎信息科技有限公司,闻泰会展服务(上海)有限公司
支持单位：德国弗劳恩霍夫协会、机械科学研究总院、德国中小企业联合会、上海有色金属行业协会、上海市压铸技术协会、吉林省汽车工程学会、江苏省轨道交通产业技术协会、江苏省航空航天学会、上海市汽车工程学会汽车测试专业委员会、中国机械工程学会铸造分会铸铁及熔炼技术委员会
特别支持媒体：第一压铸网

组织委员会
[attach]1208242[/attach]
大会主席：丁文江，中国工程院院士，轻合金国家工程研究中心主任

与会对象
国内外政府职能部门、行业协会、产业园区、主机厂、一二级供应商、高校及科研机构等交通运输装备轻量化产业链上的相关企事业单位负责人及院士、专家、学者等。

主题与报告内容
主题：轻量化和我们的绿色未来
报告主要内容：
1.轻量化材料发展机遇与挑战
2.轻合金技术发展助力交通运输装备制造业升级
3.新形势下复合材料发展及应用过程中所面临的问题
4.CAE技术在轻量化结构设计和多材料应用方面取得的最新进展
5.钢铝接合紧固技术的最新进展及多材料设计的成本平衡策略
6.钛及钛合金制造、加工及应用技术新进展
7.超轻镁锂合金的研究与应用进展
8.交通装备用大断面和复杂断面铝合金挤压成型技术介绍及案例分析
9.基于量产的碳纤维复合材料零部件制造工艺
10.金属与塑料复合材料在航空座椅方面的应用
11.改性塑料帮助汽车制造商降低成本

参展范围
1.汽车、轨道交通、民用飞机、船艇及其零部件的轻量化新产品与相关技术；
2.交通运输领域、材料和装备领域的地方产业园区；
3.高校及科研机构研究成果；
4.金属材料：高强度钢、特殊钢材、激光焊拼钢板等；铝合金、镁合金、镁铝合金、钛合金等；铜、钛、镁等；
5.非金属材料：改性塑料；通用工程塑料；工程塑料及成型材料；塑料合金；车用塑性材料：聚氨脂、聚脂、树脂及固化剂等；车用玻璃材料；车用橡胶材料；车用胶粘剂；车用摩擦材料；车用硅胶材料；零部件制造用化学品和材料；
6.材料成型技术与设备、加工技术与设备；
7.原材料及材料检测设备；
8.涂层和表面处理；
9.设计与仿真软件提供商及其他相关单位。

官方网站：https://www.lightweightchina.com大会组委会秘书处联系方式：
王先生：021-51757707
传真：021-51757702
邮箱：TELS@wintimechina.com

欢迎光临 iCAx开思网 (https://www.icax.org/)