Технология за лазерно охлаждане: Ефикасно решение, революционизиращо производството на автомобилни форми
В областта на производството на автомобилни форми, традиционните процеси на охлаждане (като охлаждане с пламък и индукционно охлаждане) често се борят да отговорят на изискванията за висока прецизност и кратки цикли на формите в ерата на Индустрия 4.0, поради проблеми като голяма термична деформация, нестабилна твърдост и дълги цикли на обработка. Разчитайки на своите основни предимства на „локална висока температура, бързо само-охлаждане и минимална деформация“, технологията за лазерно закаляване не само разрешава болните точки на традиционните процеси, но също така оптимизира работните процеси и намалява производствените разходи. Тя се превърна в основна технология за повърхностно укрепване на автомобилни форми (напр. матрици за изтегляне на тел, вложки за подстригване на матрици за подрязване) и осигурява ключова подкрепа за автомобилната индустрия за посрещане на персонализирани и интелигентни изисквания.
Разрешаване на проблеми с деформацията и прецизността на традиционното закаляване за автомобилни форми
Традиционните процеси на закаляване са склонни да причиняват значителна термична деформация на автомобилните форми поради техния широк диапазон на нагряване и неконтролируема скорост на охлаждане. Например, изпъкналата R позиция на матрици за изтегляне на тел или повърхности с голям поток от ламарина изискват висока устойчивост на износване, но конвенционалното охлаждане с пламък може да причини деформация на матрицата над 0,1 mm. Това налага допълнителни корекционни процеси, които не само удължават цикъла (увеличавайки средно с 15 дни на комплект), но също така лесно водят до колебания на твърдостта (±5HRC).
Лазерното охлаждане използва лазерен лъч с висока-плътност на мощността (10⁴-10⁷W/cm²), за да се фокусира върху нагряването на повърхността. Скоростта на самоохлаждане на матрицата достига над 5000 градуса /s, със зона на топлинно въздействие (HAZ) от само 0,1-2,0 mm, а деформацията може да се контролира в рамките на 0,05 mm. След като беше приложено лазерно закаляване върху калъпа на вътрешния панел на вратата на определен модел превозно средство, сканирането със синя светлина не показа отклонение в прецизността на повърхността и твърдостта на изпъкналата R област беше стабилно поддържана при 58-62HRC. Изискванията за качество бяха изпълнени без необходимост от допълнителни процеси на корекция.
Прецизно приложение на лазерно охлаждане върху вложки на автомобилни форми
Повърхностното закаляване на вложките за автомобилни форми (напр. вложки за подстригване на матрици за подрязване, вложки за оформяне на матрици за формоване) е от решаващо значение за осигуряване на прецизността на рязане и формоване на матриците. Когато традиционното закаляване с пламък се използва за обработка на вложки, лесно възникват два основни проблема: първо, деформацията е голяма (средно 0,15 mm), изискваща вторична обработка за елиминиране на деформацията и по този начин удължаване на производствения цикъл; второ, когато зоната на охлаждане на формоващите вложки е голяма, е вероятно да настъпи темпериране, което да доведе до неквалифицирана повърхностна твърдост (под 50HRC).
Лазерното закаляване перфектно решава горните проблеми чрез дизайна на работния процес на "закаляване след крайна обработка". След като лазерно охлаждане беше приложено към определена вложка за подрязване, деформацията беше намалена до 0,02 mm, елиминирайки необходимостта от вторична обработка; равномерността на твърдостта е подобрена до ±1HRC и е избегнат рискът от темпериране. Това напълно отговаря на изискванията на пластините за висока прецизност и висока устойчивост на износване.
Лазерното закаляване оптимизира работните потоци: Подобряване на ефективността и намаляване на разходите на автомобилни форми
Ядрото на оптимизацията на лазерното закаляване за обработка на автомобилни форми се крие в реорганизирането на последователността от „закаляване“ и „финална обработка“, което значително съкращава работния процес и намалява разходите.
Традиционният работен процес за гасене на пламък е:Повърхностна груба обработка → Полу{0}}завършена обработка → Закаляване с пламък → Обработка за елиминиране на деформация → Монтажно сглобяване → Повърхностна обработка → Отстраняване на грешки → Доставка, което включва много процеси и дълъг цикъл.
Обратно, работният процес на лазерно закаляване е опростен до:Повърхностна груба обработка → Полу{0}}завършена обработка → Монтажно сглобяване → Повърхностна обработка → Лазерно закаляване → Отстраняване на грешки и монтаж, намалявайки над 30% от процесите.
При практическо приложение, след като голяма фабрика за автомобилни форми прие лазерно закаляване, производственият цикъл на матрицата беше съкратен от 60 дни на 42 дни, а ефективността на обработката беше подобрена с повече от 30%. В същото време консумацията на енергия при лазерно охлаждане е само 1/5 от тази на пламъчното охлаждане. В комбинация с 3-5 пъти удължаване на експлоатационния живот на формата, цялостната производствена цена е намалена с повече от 50%.
Лазерното охлаждане подобрява качеството на повърхността: отговаря на високите изисквания за автомобилни форми в рамките на Индустрия 4.0
В ерата на Индустрия 4.0 производителите на оригинално оборудване (OEM) имат значително по-високи изисквания към качеството на повърхността и прецизната стабилност на автомобилните форми. Поради неравномерното нагряване, традиционното охлаждане на пламъка често причинява разлики в стъпките на повърхността (средно 0,08 mm) на формите след крайната обработка, което води до неквалифицирано качество на повърхността. Въпреки това, лазерното охлаждане с минимална деформация може да се извърши, след като повърхността на формата е напълно завършена-обработена, като основно се избягва проблемът с разликите в стъпките.
Формите, обработени с лазерно охлаждане, имат равномерна твърдост на повърхността (±1HRC) и ниска грапавост (под Ra0.8μm), което може да отговори на строгите стандарти на клиентите за прецизност на сглобяване на покриващи части. Междувременно неговата характеристика да не изисква охлаждаща среда като вода или масло също отговаря на изискванията за опазване на околната среда на автомобилната индустрия, като допълнително се адаптира към концепцията за зелено производство на Индустрия 4.0.
Лазерното закаляване води до бъдещата тенденция в производството на автомобилни форми
Със своите основни предимства на „минимална деформация, висока твърдост, кратък цикъл и ниска цена“, технологията за лазерно закаляване не само решава много проблеми на традиционните процеси на топлинна обработка за автомобилни форми-, но демонстрира значителна стойност при локално укрепване на матрици за изтегляне на тел, прецизен контрол на вложките и цялостно подобряване на ефективността на работния процес.
На фона на трансформацията на автомобилната индустрия към дигитализация, интелигентност и персонализация, технологията за лазерно закаляване може не само да отговори на изискванията на производителите на оригинално оборудване за кратки цикли на формоване и високо качество, но и да намали цялостните разходи. В бъдеще със сигурност ще се прилага по-широко в областта на производството на автомобилни форми и ще се превърне в ключова сила, движеща технологичното надграждане на индустрията.