קו ייצור הטבעה חמה במהירות גבוהה עבור פלדת אלומיניום בעלת חוזק גבוה במיוחד

3. הציוד העיקרי להטבעה חמה כולל תנור חימום, מכבש עיצוב חם ותבניות הטבעה חמה

תנור חימום:

תנור החימום מצויד ביכולות חימום ובקרת טמפרטורה. הוא מסוגל לחמם לוחות בעלי חוזק גבוה לטמפרטורת התגבשות מחדש בתוך זמן מוגדר, ולהגיע למצב אוסטניטי. עליו להיות מסוגל להסתגל לדרישות ייצור אוטומטיות רציפה בקנה מידה גדול. מכיוון שניתן לטפל בבילט המחומם רק על ידי רובוטים או זרועות מכניות, התנור דורש טעינה ופריקה אוטומטיות עם דיוק מיקום גבוה. בנוסף, בעת חימום לוחות פלדה לא מצופים, עליו לספק הגנה מפני גז כדי למנוע חמצון פני השטח ודקרבוניזציה של הבילט.

מכבש חם לעיצוב:

מכבש ההדפסה הוא ליבת טכנולוגיית ההטבעה החמה. עליו להיות בעל יכולת הטבעה ואחיזה מהירים, וכן להיות מצויד במערכת קירור מהירה. המורכבות הטכנית של מכבשי עיצוב חמים עולה בהרבה על זו של מכבשי הטבעה קרה קונבנציונליים. נכון לעכשיו, רק חברות זרות מעטות שולטות בטכנולוגיית התכנון והייצור של מכבשי הדפסה כאלה, וכולן תלויות ביבוא, מה שהופך אותן ליקרות.

תבניות הטבעה חמה:

תבניות הטבעה חמה מבצעות הן שלבי עיצוב והן שלבי קירור. בשלב העיצוב, לאחר שהבילט מוזן לחלל התבנית, התבנית משלימה במהירות את תהליך הטבעה כדי להבטיח את השלמת יצירת החלק לפני שהחומר עובר את הטרנספורמציה של הפאזה המרטנזיטית. לאחר מכן, היא נכנסת לשלב הקירור והקירור, שבו החום מחומר העבודה בתוך התבנית מועבר ברציפות לתבנית. צינורות קירור המסודרים בתוך התבנית מסירים באופן מיידי חום דרך נוזל הקירור הזורם. הטרנספורמציה המרטנזיטית-אוסטניטית מתחילה כאשר טמפרטורת חומר העבודה יורדת ל-425 מעלות צלזיוס. הטרנספורמציה בין מרטנזיט לאוסטניט מסתיימת כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-280 מעלות צלזיוס, וחומר העבודה מוציאים ב-200 מעלות צלזיוס. תפקיד האחיזה של התבנית הוא למנוע התפשטות תרמית והתכווצות לא אחידות במהלך תהליך הקירור, מה שעלול לגרום לשינויים משמעותיים בצורה ובמידות החלק, מה שמוביל לגרוטאות. בנוסף, זה משפר את יעילות העברת התרמית בין חומר העבודה לתבנית, ומקדם קירור וקירור מהירים.

לסיכום, הציוד העיקרי להטבעה חמה כולל תנור חימום להשגת הטמפרטורה הרצויה, מכבש עיצוב חם להטבעה מהירה והחזקה עם מערכת קירור מהירה, ותבניות הטבעה חמה המבצעות הן שלבי העיצוב והן שלבי הקירוי כדי להבטיח עיצוב חלקים תקין וקירור יעיל.

מהירות הקירור של תהליך הקירור לא רק משפיעה על זמן הייצור, אלא גם על יעילות ההמרה בין אוסטניט למרטנזיט. קצב הקירור קובע איזה סוג של מבנה גבישי ייווצר והוא קשור לאפקט ההתקשות הסופי של חומר העבודה. טמפרטורת הקירור הקריטית של פלדת בורון היא כ-30 מעלות צלזיוס לשנייה, ורק כאשר קצב הקירור עולה על טמפרטורת הקירור הקריטית ניתן לקדם את היווצרות המבנה המרטנזיטי במידה הגדולה ביותר. כאשר קצב הקירור נמוך מקצב הקירור הקריטי, מבנים לא מרטנזיטיים כמו בייניט יופיעו במבנה התגבשות חומר העבודה. עם זאת, ככל שקצב הקירור גבוה יותר, כך ייטב, כך קצב הקירור גבוה יותר יוביל לסדיקה של החלקים הנוצרים, ויש לקבוע את טווח קצב הקירור הסביר בהתאם להרכב החומר ותנאי התהליך של החלקים.

מכיוון שתכנון צינור הקירור קשור ישירות לגודל מהירות הקירור, צינור הקירור מתוכנן בדרך כלל מנקודת מבט של יעילות העברת חום מרבית, כך שכיוון צינור הקירור המתוכנן מורכב יותר, וקשה להשיגו באמצעות קידוח מכני לאחר השלמת יציקת התבנית. על מנת להימנע מהגבלות על ידי עיבוד מכני, בדרך כלל נבחרת שיטת שמירת תעלות מים לפני יציקת התבנית.

מכיוון שהוא פועל לאורך זמן בטמפרטורה של 200℃ עד 880~950℃ בתנאי קור וחום קשים לסירוגין, חומר התבנית להטבעה חמה חייב להיות בעל קשיחות מבנית ומוליכות תרמית טובות, ויכול לעמוד בפני חיכוך תרמי חזק שנוצר על ידי הבילטים בטמפרטורה גבוהה ובאפקט הבלאי השוחק של חלקיקי שכבת התחמוצת הנושרים. בנוסף, חומר התבנית צריך להיות בעל עמידות טובה בפני קורוזיה לנוזל הקירור כדי להבטיח זרימה חלקה של צינור הקירור.

חיתוך ופירסינג

מכיוון שחוזק החלקים לאחר הטבעה חמה מגיע לכ-1500MPa, אם משתמשים בחיתוך וניקוב, דרישות הטונאז' של הציוד גדולות יותר, ובלאי קצה החיתוך חמור. לכן, יחידות חיתוך לייזר משמשות לעתים קרובות לחיתוך קצוות וחורים.