Lini Produksi Hot Stamping Berkecepatan Tinggi untuk Baja Kekuatan Ultra Tinggi (Aluminium)
Fitur utama
Lini produksi ini dirancang untuk mengoptimalkan proses manufaktur komponen otomotif melalui penerapan teknologi hot stamping. Proses ini, yang dikenal sebagai hot stamping di Asia dan press hardening di Eropa, melibatkan pemanasan material kosong hingga suhu tertentu, kemudian menekannya ke dalam cetakan yang sesuai menggunakan teknologi press hidrolik sambil mempertahankan tekanan untuk mencapai bentuk yang diinginkan dan menjalani transformasi fase material logam. Teknik hot stamping dapat diklasifikasikan menjadi metode hot stamping langsung dan tidak langsung.
Keuntungan
Salah satu keunggulan utama komponen struktural hot-stamped adalah kemampuan bentuknya yang sangat baik, yang memungkinkan produksi geometri kompleks dengan kekuatan tarik yang luar biasa. Kekuatan tinggi komponen hot-stamped memungkinkan penggunaan lembaran logam yang lebih tipis, mengurangi bobot komponen sekaligus mempertahankan integritas struktural dan ketahanan benturan. Keunggulan lainnya meliputi:
Operasi Sambungan yang Dikurangi:Teknologi hot stamping mengurangi kebutuhan akan operasi pengelasan atau penyambungan pengikatan, sehingga menghasilkan peningkatan efisiensi dan integritas produk.
Meminimalkan Springback dan Warpage:Proses hot stamping meminimalkan deformasi yang tidak diinginkan, seperti kelenturan dan lengkungan komponen, memastikan keakuratan dimensi yang tepat dan mengurangi perlunya pengerjaan ulang tambahan.
Lebih Sedikit Cacat Bagian:Komponen yang dicap panas memperlihatkan lebih sedikit cacat, seperti retak dan terbelah, dibandingkan dengan metode pembentukan dingin, sehingga menghasilkan peningkatan kualitas produk dan pengurangan limbah.
Tonase Tekan Bawah:Pengecapan panas mengurangi tonase pengepresan yang dibutuhkan dibandingkan dengan teknik pembentukan dingin, sehingga menghasilkan penghematan biaya dan peningkatan efisiensi produksi.
Kustomisasi Properti Material:Teknologi hot stamping memungkinkan penyesuaian sifat material berdasarkan area tertentu pada komponen, mengoptimalkan kinerja dan fungsionalitas.
Peningkatan Mikrostruktur yang Disempurnakan:Hot stamping menawarkan kemampuan untuk meningkatkan struktur mikro material, menghasilkan peningkatan sifat mekanis dan peningkatan daya tahan produk.
Langkah-langkah Produksi yang Disederhanakan:Hot stamping menghilangkan atau mengurangi langkah-langkah manufaktur perantara, sehingga menghasilkan proses produksi yang disederhanakan, peningkatan produktivitas, dan waktu tunggu yang lebih pendek.
Aplikasi Produk
Lini Produksi Hot Stamping Kecepatan Tinggi Baja Berkekuatan Tinggi (Aluminium) banyak digunakan dalam pembuatan komponen bodi putih otomotif. Ini mencakup perakitan pilar, bumper, balok pintu, dan rakitan rel atap yang digunakan pada kendaraan penumpang. Selain itu, penggunaan paduan canggih yang dimungkinkan oleh hot stamping semakin dieksplorasi dalam industri seperti kedirgantaraan, pertahanan, dan pasar negara berkembang. Paduan ini menawarkan keunggulan kekuatan yang lebih tinggi dan bobot yang lebih ringan yang sulit dicapai melalui metode pembentukan lainnya.
Kesimpulannya, Lini Produksi Hot Stamping Kecepatan Tinggi Baja (Aluminium) Kekuatan Tinggi memastikan produksi komponen bodi otomotif dengan bentuk kompleks yang presisi dan efisien. Dengan kemampuan bentuk yang unggul, operasi penyambungan yang lebih sedikit, cacat yang minimal, dan peningkatan sifat material, lini produksi ini memberikan banyak keuntungan. Aplikasinya juga mencakup manufaktur komponen bodi putih untuk kendaraan penumpang dan menawarkan potensi manfaat di bidang kedirgantaraan, pertahanan, dan pasar negara berkembang. Investasikan pada Lini Produksi Hot Stamping Kecepatan Tinggi Baja (Aluminium) Kekuatan Tinggi untuk mencapai kinerja, produktivitas, dan keunggulan desain ringan yang luar biasa di industri otomotif dan industri terkait.
Apa itu hot stamping?
Hot stamping, juga dikenal sebagai press hardening di Eropa dan hot press forming di Asia, adalah metode pembentukan material di mana benda kerja dipanaskan hingga suhu tertentu, kemudian dicap dan didinginkan di bawah tekanan dalam cetakan yang sesuai untuk mencapai bentuk yang diinginkan dan menginduksi transformasi fasa pada material logam. Teknologi hot stamping melibatkan pemanasan lembaran baja boron (dengan kekuatan awal 500-700 MPa) hingga mencapai keadaan austenitisasi, memindahkannya dengan cepat ke cetakan untuk proses stamping berkecepatan tinggi, dan mendinginkan komponen di dalam cetakan dengan laju pendinginan lebih dari 27°C/detik, diikuti dengan periode penahanan di bawah tekanan, untuk mendapatkan komponen baja berkekuatan ultra-tinggi dengan struktur martensit yang seragam.
Keuntungan hot stamping
Peningkatan kekuatan tarik akhir dan kemampuan untuk membentuk geometri yang kompleks.
Mengurangi berat komponen dengan menggunakan lembaran logam yang lebih tipis dengan tetap menjaga integritas struktural dan kinerja tabrakan.
Mengurangi kebutuhan untuk operasi penyambungan seperti pengelasan atau pengikatan.
Meminimalkan bagian yang kembali ke bentuk semula dan melengkung.
Lebih sedikit cacat pada bagian seperti retak dan pecah.
Kebutuhan tonase pengepresan lebih rendah dibandingkan dengan pembentukan dingin.
Kemampuan untuk menyesuaikan sifat material berdasarkan zona bagian tertentu.
Mikrostruktur yang ditingkatkan untuk kinerja yang lebih baik.
Proses manufaktur yang disederhanakan dengan lebih sedikit langkah operasional untuk mendapatkan produk jadi.
Keunggulan ini berkontribusi terhadap efisiensi, kualitas, dan kinerja keseluruhan komponen struktural yang dicap panas.
Detail lebih lanjut tentang hot stamping
1. Stamping Panas vs Stamping Dingin
Hot stamping merupakan proses pembentukan yang dilakukan setelah lembaran baja dipanaskan terlebih dahulu, sedangkan cold stamping merupakan proses pencetakan langsung pada lembaran baja tanpa pemanasan terlebih dahulu.
Proses stempel dingin memiliki keunggulan yang jelas dibandingkan stempel panas. Namun, proses ini juga memiliki beberapa kelemahan. Karena tekanan yang dihasilkan oleh proses stempel dingin lebih tinggi dibandingkan dengan stempel panas, produk yang diproses dengan stempel dingin lebih rentan retak dan pecah. Oleh karena itu, diperlukan peralatan stempel yang presisi untuk proses stempel dingin.
Proses hot stamping melibatkan pemanasan lembaran baja pada suhu tinggi sebelum proses stamping dan pendinginan secara bersamaan di dalam cetakan. Proses ini menghasilkan transformasi mikrostruktur baja secara menyeluruh menjadi martensit, menghasilkan kekuatan tinggi berkisar antara 1500 hingga 2000 MPa. Akibatnya, produk hot stamping menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan produk cold stamping.
2.Aliran Proses Hot Stamping
Proses hot stamping, juga dikenal sebagai "pengerasan tekan", melibatkan pemanasan lembaran berkekuatan tinggi dengan kekuatan awal 500-600 MPa hingga suhu antara 880 dan 950°C. Lembaran yang telah dipanaskan kemudian dengan cepat dicap dan di-quench di dalam die, mencapai laju pendinginan 20-300°C/detik. Transformasi austenit menjadi martensit selama proses quenching secara signifikan meningkatkan kekuatan komponen, memungkinkan produksi komponen yang dicap dengan kekuatan hingga 1500 MPa. Teknik hot stamping dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori: hot stamping langsung dan hot stamping tidak langsung.
Dalam proses hot stamping langsung, benda kerja yang telah dipanaskan sebelumnya langsung dimasukkan ke dalam cetakan tertutup untuk proses stamping dan quenching. Proses selanjutnya meliputi pendinginan, pemangkasan tepi dan pelubangan (atau pemotongan laser), serta pembersihan permukaan.
Fiture1: mode pemrosesan hot stamping--hot stamping langsung
Dalam proses hot stamping tidak langsung, langkah pra-pembentukan dingin dilakukan sebelum memasuki tahap pemanasan, hot stamping, pemangkasan tepi, pelubangan, dan pembersihan permukaan.
Perbedaan utama antara proses hot stamping tidak langsung dan hot stamping langsung terletak pada disertakannya langkah pra-pembentukan dingin sebelum pemanasan pada metode tidak langsung. Pada metode hot stamping langsung, lembaran logam langsung dimasukkan ke dalam tungku pemanas, sementara pada metode hot stamping tidak langsung, komponen pra-bentukan dingin dimasukkan ke dalam tungku pemanas.
Alur proses hot stamping tidak langsung biasanya melibatkan langkah-langkah berikut:
Pra-pembentukan dingin--Pemanasan-Stempel panas--Pemangkasan tepi dan pelubangan-Pembersihan permukaan
Fiture2: mode pemrosesan hot stamping--hot stamping tidak langsung
3. Peralatan utama untuk hot stamping meliputi tungku pemanas, mesin press pembentukan panas, dan cetakan hot stamping
Tungku Pemanas:
Tungku pemanas dilengkapi dengan kemampuan kontrol pemanasan dan suhu. Tungku ini mampu memanaskan pelat berkekuatan tinggi hingga mencapai suhu rekristalisasi dalam waktu tertentu, mencapai keadaan austenitik. Tungku ini harus mampu beradaptasi dengan kebutuhan produksi kontinu otomatis berskala besar. Karena billet yang dipanaskan hanya dapat ditangani oleh robot atau lengan mekanis, tungku ini memerlukan pemuatan dan pembongkaran otomatis dengan akurasi posisi yang tinggi. Selain itu, saat memanaskan pelat baja tanpa lapisan, tungku ini harus menyediakan perlindungan gas untuk mencegah oksidasi permukaan dan dekarbonisasi billet.
Mesin Press Pembentuk Panas:
Mesin press merupakan inti dari teknologi hot stamping. Mesin press ini harus memiliki kemampuan stamping dan holding yang cepat, serta dilengkapi dengan sistem pendingin cepat. Kompleksitas teknis mesin press hot forming jauh melampaui mesin press cold stamping konvensional. Saat ini, hanya sedikit perusahaan asing yang menguasai desain dan teknologi manufaktur mesin press tersebut, dan semuanya bergantung pada impor, sehingga harganya menjadi mahal.
Cetakan Hot Stamping:
Cetakan hot stamping melakukan tahap pembentukan dan pendinginan. Pada tahap pembentukan, setelah billet dimasukkan ke dalam rongga cetakan, cetakan dengan cepat menyelesaikan proses pencetakan untuk memastikan penyelesaian pembentukan komponen sebelum material mengalami transformasi fase martensit. Kemudian, cetakan memasuki tahap pendinginan dan pendinginan, di mana panas dari benda kerja di dalam cetakan secara terus-menerus ditransfer ke cetakan. Pipa pendingin yang terpasang di dalam cetakan langsung menghilangkan panas melalui aliran pendingin. Transformasi martensit-austenitik dimulai ketika suhu benda kerja turun hingga 425°C. Transformasi antara martensit dan austenit berakhir ketika suhu mencapai 280°C, dan benda kerja dikeluarkan pada suhu 200°C. Peran penahan cetakan adalah untuk mencegah pemuaian dan penyusutan termal yang tidak merata selama proses pendinginan, yang dapat mengakibatkan perubahan signifikan pada bentuk dan dimensi komponen, yang mengakibatkan skrap. Selain itu, hal ini meningkatkan efisiensi perpindahan termal antara benda kerja dan cetakan, sehingga mempercepat pendinginan dan pendinginan.
Singkatnya, peralatan utama untuk hot stamping meliputi tungku pemanas untuk mencapai suhu yang diinginkan, mesin pres pembentukan panas untuk stamping cepat dan penahanan dengan sistem pendingin cepat, dan cetakan hot stamping yang melakukan tahap pembentukan dan pendinginan untuk memastikan pembentukan komponen yang tepat dan pendinginan yang efisien.
Kecepatan pendinginan quenching tidak hanya memengaruhi waktu produksi, tetapi juga memengaruhi efisiensi konversi antara austenit dan martensit. Laju pendinginan menentukan jenis struktur kristal yang akan terbentuk dan terkait dengan efek pengerasan akhir benda kerja. Suhu pendinginan kritis baja boron sekitar 30℃/s, dan hanya ketika laju pendinginan melebihi suhu pendinginan kritis, pembentukan struktur martensit dapat dipromosikan secara maksimal. Ketika laju pendinginan kurang dari laju pendinginan kritis, struktur non-martensit seperti bainit akan muncul dalam struktur kristalisasi benda kerja. Namun, semakin tinggi laju pendinginan, semakin baik, semakin tinggi laju pendinginan akan menyebabkan retak pada bagian yang terbentuk, dan kisaran laju pendinginan yang wajar perlu ditentukan sesuai dengan komposisi material dan kondisi proses bagian tersebut.
Karena desain pipa pendingin berkaitan langsung dengan besarnya kecepatan pendinginan, pipa pendingin umumnya dirancang berdasarkan efisiensi perpindahan panas maksimum. Oleh karena itu, arah pipa pendingin yang dirancang lebih kompleks dan sulit dicapai dengan pengeboran mekanis setelah pengecoran cetakan selesai. Untuk menghindari kendala akibat pemrosesan mekanis, metode penyediaan saluran air sebelum pengecoran cetakan umumnya dipilih.
Karena dapat beroperasi dalam jangka waktu lama pada suhu 200℃ hingga 880~950℃ dalam kondisi dingin dan panas yang ekstrem, material cetakan hot stamping harus memiliki kekakuan struktural dan konduktivitas termal yang baik, serta mampu menahan gesekan termal yang kuat yang dihasilkan oleh billet pada suhu tinggi dan efek keausan abrasif dari partikel lapisan oksida yang jatuh. Selain itu, material cetakan juga harus memiliki ketahanan korosi yang baik terhadap cairan pendingin untuk memastikan kelancaran aliran pipa pendingin.
Pemangkasan dan penindikan
Karena kekuatan komponen setelah hot stamping mencapai sekitar 1500MPa, jika pemotongan tekan dan pelubangan digunakan, kebutuhan tonase peralatan akan lebih besar, dan keausan mata potong die akan serius. Oleh karena itu, unit pemotongan laser sering digunakan untuk memotong tepi dan lubang.
4. Jenis umum baja hot stamping
Performa sebelum dicap
Performa setelah dicap
Saat ini, mutu umum baja hot stamping adalah B1500HS. Kekuatan tarik sebelum stamping umumnya berkisar antara 480-800MPa, dan setelah stamping, kekuatan tariknya dapat mencapai 1300-1700MPa. Dengan kata lain, pelat baja dengan kekuatan tarik 480-800MPa dapat mencapai kekuatan tarik sekitar 1300-1700MPa melalui proses hot stamping.
5. Penggunaan baja hot stamping
Penerapan komponen hot-stamping dapat meningkatkan keamanan tabrakan mobil secara signifikan dan mewujudkan bobot ringan bodi mobil berwarna putih. Saat ini, teknologi hot-stamping telah diterapkan pada komponen bodi mobil penumpang berwarna putih, seperti pilar A, pilar B, bumper, balok pintu, rel atap, dan komponen lainnya. Lihat gambar 3 di bawah untuk contoh komponen yang cocok untuk diringankan bobotnya.
gambar 3: Komponen bodi putih cocok untuk hot stamping
Gbr. 4: Lini Mesin Press Hot Stamping 1200 Ton Jiangdong Machinery
Saat ini, solusi lini produksi pengepres hidrolik stempel panas JIANGDONG MACHINERY telah sangat matang dan stabil, dalam bidang pembentukan stempel panas Tiongkok termasuk dalam level terdepan, dan sebagai wakil ketua unit cabang permesinan tempa Asosiasi Mesin Perkakas Tiongkok sekaligus unit anggota Komite Standardisasi Permesinan Tempa Tiongkok, kami juga telah melaksanakan pekerjaan penelitian dan penerapan stempel panas berkecepatan sangat tinggi nasional untuk baja dan aluminium, yang telah memainkan peran besar dalam mempromosikan perkembangan industri stempel panas di Tiongkok dan bahkan dunia.
