Tvárnenie za tepla

Technológia, varianty a priemyselné využitie

Tvárnenie plechu za tepla

Tvárnenie plechu za tepla je mimoriadne dôležité pre výrobcov áut a dodávateľov. Je vhodné pre všetky úrovne akosti ocele. Súčasti vyrobené touto metódou sú ľahšie a dosahujú lepšie hodnoty v crash testoch.

Tvárnenie za tepla je proces tvárnenia plechu, známy tiež ako lisovanie. Všetky procesy tvárnenia prebiehajú nad rekryštalizačnou teplotou použitého kovu. Počas tvárnenia plechu za tepla sa materiál regeneruje a zmäkčuje. To umožňuje vysoké ekvivalentné deformácie napriek nízkym tvárniacim silám. Tvárnenie za tepla zahŕňa niekoľko procesov ako kovanie, valcovanie za tepla a vytláčanie. Táto technológia tvárnenia je regulovaná DIN 8582 a podľa potreby umožňuje aj spracovanie vysokopevných materiálov. Proces je obzvlášť vhodný pre súčasti, ktoré musia odolávať vysokému zaťaženiu (valce, kľukové hriadele, ojnice, ozubené kolesá).

Rozdiely medzi tvárnením za tepla, za poloohrevu a za studena

Pri tvárnení plechov za poloohrevu sa používajú teploty, ktoré sa nachádzajú medzi teplotným rozsahom tvárnenia za tepla a tvárnenia za studena. Používatelia v priemysle kombinujú výhody oboch metód a výberom konkrétnej teploty tvárnenia sa snažia vyhnúť ich nevýhodám. Tvárnenie za poloohrevu vyžaduje nižšie sily tvárnenia ako studené tvárnenie. Ochladzované súčasti majú nižšie rozmerové tolerancie ako súčasti tvárnené za tepla. Pri studenom tvárnení prebieha tvárnenie pod rekryštalizačnou teplotou. Na dosiahnutie porovnateľnej ekvivalentnej deformácie sú potrebné vyššie sily tvárnenia. Výsledkom sú presné súčasti s nižšími rozmerovými toleranciami a dobrou povrchovou štruktúrou. Aby diel stuhol, ošetruje sa rekryštalizačným žíhaním.

Ako funguje tvárnenie plechu za tepla?

Tvárnenie plechu za tepla sa vykonáva nad rekryštalizačnou teplotou. To je teplota, pri ktorej kov počas tvárnenia rekryštalizuje na 100%. Rekryštalizačná teplota je 40% alebo 50% absolútnej teploty tavenia. Pri týchto teplotách sa eliminujú dislokácie v rámci mikroštruktúry: Vytvárajú sa nové zrná, tvrdosť materiálu klesá. Rozťažnosť materiálu počas tvárnenia za tepla možno znázorniť krivkou toku. Predstavuje vzťah medzi medzou klzu počas tvárnenia za tepla a príslušnou ekvivalentnou deformáciou. Medza klzu samotná je ovplyvnená pracovnou teplotou a rýchlosťou tvárnenia.

Napríklad tvárnenie za tepla pri hlbokom ťahaní sa vykonáva ako priame alebo nepriame tvárnenie plechu za tepla. Pri priamom tvárnení za tepla sa materiál pred prvým procesom tvárnenia zahreje v peci nad rekryštalizačnú teplotu. Materiál sa následne umiestni do lisu a do nástroja na hlboké ťahanie. Po plastickom vytvárnení materiálu sa ochladí v chladenej uzavretej matrici. Pre nepriame tvárnenie za tepla je typické, že k ohrevu dochádza až po prvom kroku tvárnenia, priamo nasledovanom konečným ťahaním a rýchlym chladením počas lisovania. Pre tvárnenie plechu za tepla sa zvyčajne používa oceľ legovaná bórom 22MnB5. Najlepšie možné správanie materiálu sa dosiahne premenou austenitu na martenzit.

Výrobcovia automobilov v poslednej dobe uprednostňujú túto techniku tvárnenia. Dôvodom je, že súčasti vyrobené touto technikou dosahujú vyššiu úroveň bezpečnosti pri náraze. Okrem toho špeciálne za tepla tvárnené a následne ochladené ocele znižujú hmotnosť vozidla. Pomocou tejto techniky výrobcovia automobilov vyrábajú bočné nosníky, výstuhy dverí, prahy, strešné rámy, strešné lišty, držiaky nárazníkov, ako aj stĺpiky A a B. Ocele sú potiahnuté špeciálnym hliníkovo-kremíkovým povlakom, aby na nich pri tvárnení za tepla v peci nevznikali okoviny. Na udržanie konzistentne vysokej výrobnej kvality sú súčasti podrobené procesu zabezpečenia kvality. To sa vykonáva automaticky pomocou optickej meracej techniky.

Aké sú výhody a nevýhody tvárnenia za tepla?

Výhodami tvárnenia za tepla sú:

žiadne tuhnutie a vysoká tvárnosť materiálu
nízky spätný ráz (springback)
možnosť výroby zložitejších tvarov
dobrá rozmerová stabilita vďaka nízkemu zvyškovému napätiu
ľahšie súčasti vďaka menším hrúbkam stien
nutné sú len nízke sily tvárnenia
vhodné pre všetky akosti ocele

Hlavné nevýhody:

povrch je mierne pokrytý okovinami kvôli vysokej pracovnej teplote (nutné následné spracovanie!)
v najhoršom prípade môže dôjsť k pokriveniu súčasti
väčšie rozmerové tolerancie
pec zvyšuje náklady na energiu
tvorba otrepov

Jednoduché meranie súčastí tvárnených za tepla

Doteraz meranie vysokopevných plechových súčastí, napr. vo výrobe karosérií, vyžadovalo fyzické upínacie prípravky. Tento individuálny prístup bol príčinou vyšších nákladov. Technológia Virtual Clamping a univerzálne nastavenie v 3D meracom stroji ScanBox nahrádzajú fyzické upínacie prípravky. To vedie k úsporám nákladov a výraznému zrýchleniu výrobných procesov.

Ďalšie informácie

Zdieľať túto stránku