خط تولید پرس گرم پرسرعت برای فولاد فوق العاده مقاوم (آلومینیوم)

۳. تجهیزات اصلی برای مهر زنی داغ شامل کوره گرمایشی، پرس فرمینگ داغ و قالب‌های مهر زنی داغ است

کوره گرمایشی:

کوره گرمایشی مجهز به قابلیت‌های گرمایش و کنترل دما است. این کوره قادر است صفحات با استحکام بالا را در مدت زمان مشخصی تا دمای تبلور مجدد گرم کند و به حالت آستنیتی برسد. این کوره باید بتواند با الزامات تولید مداوم خودکار در مقیاس بزرگ سازگار شود. از آنجایی که شمش گرم شده فقط توسط ربات‌ها یا بازوهای مکانیکی قابل جابجایی است، کوره نیاز به بارگیری و تخلیه خودکار با دقت موقعیت‌یابی بالا دارد. علاوه بر این، هنگام گرم کردن صفحات فولادی بدون پوشش، باید محافظت گازی را برای جلوگیری از اکسیداسیون سطحی و کربن‌زدایی شمش فراهم کند.

پرس فرمینگ داغ:

این پرس، هسته اصلی فناوری مهرزنی گرم است. این دستگاه باید قابلیت مهرزنی و نگه‌داری سریع و همچنین مجهز به سیستم خنک‌کننده سریع را داشته باشد. پیچیدگی فنی پرس‌های شکل‌دهی گرم بسیار فراتر از پرس‌های مهرزنی سرد مرسوم است. در حال حاضر، تنها تعداد کمی از شرکت‌های خارجی بر طراحی و فناوری ساخت چنین پرس‌هایی تسلط دارند و همه آنها به واردات وابسته هستند که باعث گرانی آنها می‌شود.

قالب‌های مهرزنی داغ:

قالب‌های قالب‌گیری داغ، هر دو مرحله شکل‌دهی و کوئنچ را انجام می‌دهند. در مرحله شکل‌دهی، پس از ورود شمش به حفره قالب، قالب به سرعت فرآیند قالب‌گیری را تکمیل می‌کند تا از تکمیل تشکیل قطعه قبل از تبدیل فاز مارتنزیتی ماده اطمینان حاصل شود. سپس، وارد مرحله کوئنچ و خنک‌سازی می‌شود، جایی که گرمای قطعه کار داخل قالب به طور مداوم به قالب منتقل می‌شود. لوله‌های خنک‌کننده که در داخل قالب قرار گرفته‌اند، فوراً گرما را از طریق مایع خنک‌کننده در حال جریان، حذف می‌کنند. تبدیل مارتنزیت-آستنیتی زمانی آغاز می‌شود که دمای قطعه کار به ۴۲۵ درجه سانتیگراد کاهش یابد. تبدیل بین مارتنزیت و آستنیت زمانی پایان می‌یابد که دما به ۲۸۰ درجه سانتیگراد برسد و قطعه کار در دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد خارج شود. نقش نگهدارنده قالب، جلوگیری از انبساط و انقباض حرارتی ناهموار در طول فرآیند کوئنچ است که می‌تواند منجر به تغییرات قابل توجه در شکل و ابعاد قطعه شود و منجر به ضایعات شود. علاوه بر این، راندمان انتقال حرارت بین قطعه کار و قالب را افزایش می‌دهد و کوئنچ و خنک‌سازی سریع را ارتقا می‌دهد.

به طور خلاصه، تجهیزات اصلی برای مهر زنی گرم شامل یک کوره گرمایشی برای دستیابی به دمای مطلوب، یک پرس شکل‌دهی گرم برای مهر زنی سریع و نگه داشتن آن با سیستم خنک کننده سریع و قالب‌های مهر زنی گرم است که هر دو مرحله شکل‌دهی و کوئنچ را برای اطمینان از تشکیل صحیح قطعه و خنک سازی کارآمد انجام می‌دهند.

سرعت خنک‌سازی کوئنچ نه تنها بر زمان تولید تأثیر می‌گذارد، بلکه بر راندمان تبدیل بین آستنیت و مارتنزیت نیز تأثیر می‌گذارد. سرعت خنک‌سازی تعیین می‌کند که چه نوع ساختار کریستالی تشکیل خواهد شد و با اثر سخت‌کاری نهایی قطعه کار مرتبط است. دمای بحرانی خنک‌سازی فولاد بور حدود 30 درجه سانتیگراد بر ثانیه است و تنها زمانی که سرعت خنک‌سازی از دمای بحرانی خنک‌سازی بیشتر شود، تشکیل ساختار مارتنزیتی می‌تواند به بیشترین حد خود برسد. هنگامی که سرعت خنک‌سازی کمتر از سرعت بحرانی خنک‌سازی باشد، ساختارهای غیر مارتنزیتی مانند بینیت در ساختار کریستالی قطعه کار ظاهر می‌شوند. با این حال، هرچه سرعت خنک‌سازی بالاتر باشد، بهتر است، سرعت خنک‌سازی بالاتر منجر به ترک خوردن قطعات تشکیل شده می‌شود و محدوده سرعت خنک‌سازی معقول باید با توجه به ترکیب مواد و شرایط فرآیند قطعات تعیین شود.

از آنجایی که طراحی لوله خنک‌کننده ارتباط مستقیمی با اندازه سرعت خنک‌کننده دارد، لوله خنک‌کننده عموماً از منظر حداکثر راندمان انتقال حرارت طراحی می‌شود، بنابراین جهت لوله خنک‌کننده طراحی‌شده پیچیده‌تر است و پس از اتمام ریخته‌گری قالب، دستیابی به آن با حفاری مکانیکی دشوار است. به منظور جلوگیری از محدود شدن توسط پردازش مکانیکی، روش رزرو کانال‌های آب قبل از ریخته‌گری قالب عموماً انتخاب می‌شود.

از آنجایی که قالب‌های قالب‌گیری حرارتی برای مدت طولانی در دمای 200 تا 880 تا 950 درجه سانتیگراد و تحت شرایط شدید سرما و گرما کار می‌کنند، جنس قالب باید از استحکام ساختاری و رسانایی حرارتی خوبی برخوردار باشد و بتواند در برابر اصطکاک حرارتی شدید ایجاد شده توسط بیلت در دمای بالا و اثر سایشی ذرات لایه اکسید افتاده مقاومت کند. علاوه بر این، جنس قالب باید مقاومت خوبی در برابر خوردگی در برابر مایع خنک‌کننده داشته باشد تا جریان روان لوله خنک‌کننده تضمین شود.

پیرایش و سوراخ کردن

از آنجا که استحکام قطعات پس از مهر زنی گرم به حدود 1500 مگاپاسکال می‌رسد، در صورت استفاده از برش و پانچ پرس، تناژ مورد نیاز تجهیزات بیشتر و سایش لبه برش قالب جدی است. بنابراین، اغلب از واحدهای برش لیزری برای برش لبه‌ها و سوراخ‌ها استفاده می‌شود.