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激光工艺优化轿车加工:让热冲压东西更耐久

文章出处:daxin989 人气:发表时间:2020-03-09 16:41

激光工艺优化轿车加工:让热冲压东西更耐久
 
 
 
虽然激光加工现在现已广泛参与到轿车出产中,并且树立了其良好的位置,但是每年持续不断开发出的新激光技能,正在让轿车这一激光使用的核心商场范畴进一步受益。
 
 
 
激光及其衍生的一些技能,例如金属3D打印和一些轻质资料(如塑料等)的焊接技能,正在让轿车制作商们能够针对性地对其出产的零件进行调整,或许考虑选用新的结构设计。
 
 
 
同样地,怎么优化当前轿车工业中运用的出产工艺和零件对从业者们来说是十分重要的,这也是当前正值开发过程的许多新的外表处理技能正在寻求处理的问题。
 
 
 
制作更耐磨的热冲压东西
 
 
 
 
热冲压成型是一种先将坯料加热至一定温度,然后用冲压机在相应的模具内进行冲压并保压淬火,以得到所需外形并一起完成金属资料相变的一种资料成型方法。
 
 
 
Felix Spranger和他在德国联邦资料研讨与测验学院(BAM)焊接技能系的搭档共享了他们运用激光外表处理来处理热冲压模具在轿车出产中运用时的持续性问题。经过热冲压,能够使高强度钢板(通常是22MnB5硼锰钢)被制成具有高刚度和低重量的组件。近年来,该技能已越来越多地被轿车OEM制作商使用于出产车辆的车身结构中的轻型组件上。
 
 
 
 
图一:激光植入工艺原理(来历:BAM)
 
 
 
 
 
为了保证腐蚀防护一起避免构成氧化皮,所用于加工的钢板均涂有Al-Si层。但是,依据Spranger的说法,为了让这种涂层有用地构成,需求把钢加热到800℃以上,所以这很可能会导致所用成型东西上的大量粘合剂磨损,除了会大大降低了钢板的运用寿命以外,还会降低运用它们所制成的零件的涂层质量。”
 
 
 
他继续说,“因此,热冲压模具的返工会需求花费大量时间和本钱。制作业有必要想办法避免这种情况,由于在传统的冲压车间中,这是一个十分首要的问题。”二手冲床回收
 
 
 
研讨人员们方案运用一种称为激光植入的技能来处理这个问题,该技能首要为——运用脉冲激光在外表内使外表部分分散出钛化合物(例如TiN,TiC,TiB2等钛化合物制成)的硬陶瓷颗粒,来发生微结构然后表现出耐磨功能。经过运用激光植入技能,就能够在冲压东西的外表上发生圆顶状的微结构,特别当运用TiB2颗粒时,能够提供高达1600维氏的硬度值。依据Spranger的研讨,这些微结构已被证明在减少成形东西的磨损方面十分有用。
 
 
 
 
图2. 在热压条件下进行测验之前和之后以及植入东西和惯例东西的比较。(上为激光植入,下为传统植入)
 
 
 
 
 
他评论说:“经过选用适宜的激光植入外表纹路,咱们能够改善冲压过程中的冲突功能,由于咱们能够把东西和板材之间的资料接触控制在这些离散点上。所以由于高硬度的东西外表,让磨料减少了磨损,然后使金属成型过程愈加经济。”
 
 
 
激光植入是一项特别的技能创新,通常是将两种截然不同的用于外表处理的方法(外表纹路化和资料优化)结合到一个处理过程中。“这也是咱们在这里研讨出的新发现——一起具有纹路和耐磨功能,”Spranger说。“咱们现已在BAM开发了这项技能四年了,目前是该范畴唯一的研讨机构。咱们与Friedrich-Alexander大学的厄兰根-纽伦堡制作技能研讨所的搭档们一起,由于对改善冲压过程中冲突功能的激烈志愿,咱们正在全面地开发该技能以更好地用于热冲压模具。对于轿车行业中成型东西的用户,咱们看到了使用此项技能的巨大潜力。”
 
 
 
为了完成该过程,研讨人员将通常小于10μm的硬质陶瓷颗粒喷涂到东西外表。然后,他们运用IPG的脉冲光纤激光器将粒子部分分散,以1.5-15ms的脉冲持续时间,60-180W的脉冲功率和100μm左右的光斑直径工作。Spranger说:“有了这些激光参数,咱们就能够创立各种外表纹路,例如圆顶形或环形结构。”
 
 
 
 
图3. 在AISI D2东西钢上制作的一个圆顶形TiB2植入物的横截面(来历:BAM)
 
 
 
运用激光植入能够发生多种外表纹路,这也让该技能能够适用于除改善成型东西以外的其他使用。例如,用激光植入创立的环形结构可被用于涉及润滑剂的机械使用中,由于润滑剂可存储在环的凹口中,随后可去除接触点之间的任何磨损碎屑。Spranger承认:“咱们能够在覆盖广泛的使用上运用此技能,除了成型东西,咱们还期望能够帮助其他复杂一系列的东西,例如切削东西和齿轮。”
 
Spranger及其搭档方案将在未来几年内将其项目扩展到工业中。“目前咱们没有任何工业合作伙伴,但是咱们将寻觅一些合作伙伴参与到未来的进程中。”他总结表示,“咱们既在寻觅能够引入该技能进入行业的激光公司,也在寻觅终端用户,特别是那些在能够切切实实使用该技能的轿车行业中的终端用户。”
 

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