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高弹性极限钢铝板的新型校平和剪切技术

2019-11-01 14:24:36 来源:
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导读:
文|法格市场部
由于燃油车辆排放的立法和社会关切,以及电动汽车市场的发展,汽车制造业已经来到了一个变革的时代。在这个寻求可持续发展的时期,各大钢厂都在开发高强度钢板,在近十年来已经从第一代发展到了第三代,铝合金材料技术也一样在发展。其共同的技术特征就是高弹性极限值,使其在具备相同强度下重量更轻。
然而,这些材料也提出了加工工艺的一系列要求。面对这些挑战,法格塞达进行了一系列针对新型高弹性极限材料的校平和剪切工艺的研发,目的是提高加工此类新材料的生产能力和效率,增加产品的高附加值。
法格塞达通过这些研发项目获得了大量的新知识,并将新的校平和剪切技术应用到已有的产品目录。这些技术进步在法格塞达校平机和剪切机的试验线上验证,并在新的工业化生产线上得到应用。这些研发还将继续进行,以满足持续增长的市场需求。
随着轻量化材料需求的持续增长,特别在汽车制造领域,可以预见短期内的第三代高强钢和新铝合金材料的应用增长。新材料技术的发展对加工工艺带来了新的挑战,更高弹性极限的材料要求更大难度的校平或剪切。
特别需要指出的是,校平机以正常操作状态加工高强度钢是非常困难的,有以下几个原因:
⑴材料需要进一步的变形以获得最小的校平塑性变形量,也就是说校平辊需要进一步渗透材料。
⑵材料内部应力的均匀分布比普通材料更重要,直接影响成形后的反弹。
⑶由于高强度的特性,校平机需要比普通设备更大的校平力、扭矩和装机功率。因此需要更大承载的设备支撑所需的校平力。
而且,第三代超高强钢对剪切提出了更高的要求。另一方面,这类材料在剪切时易断裂,需要大吨位的设备实现所需要的剪切力。而且由于材料的超强回弹性,极易在剪切之后出现变形。
为了迎接这些新挑战,法格塞达在该领域进行了一系列的校平和剪切工艺的研发工作。
I-Motion新校平理念
应用于高弹性极限材料的法格塞达新型校平机是一台强大的设备。为加工高强度材料配置的辊盒以及多动力辊子(I-Motion)实现了传统校平机性能极限的突破。新型I-Motion校平机具有以下突出性能优势:
多动力校平(I-Motion)的优势
能耗大幅降低:
多动力校平辊减少了带料与辊子间的滑动,提升了加工效率。根据不同带料类型和塑性特征,可以实现5%~15%的能耗降低。
预防过载:
新系统更均匀地向辊子分配扭矩,从而使最大扭矩值有效降低20%~50%。由此有效避免了加工特殊性质材料容易产生变速机构的断裂的风险。
校平能力提升:
由于降低了核心校平辊的扭矩(入口处),可以加工高弹性极限材料,不增加万向节扭矩超出上限的风险,从而提升了校平机的校平能力。
提高了零部件的可用寿命以及校平质量:
校平辊之间的扭矩分配:校平辊扭矩均匀分配,减少了压力集中,延长机械部件的寿命。而且,减少了带材与辊子间的滑动,减少校平辊的磨损,从而提升带料的校平质量。
多动力校平(I-Motion)提高了校平辊扭矩的分配
 
多动力校平机提升校平力
 
法格塞达校平和剪切工艺的研发
法格塞达自2011年和2015年起分别与蒙特拉贡大学与柯尼科研究中心进行金属板材校平工艺和剪切工艺的研发。近年来,通过与不同的研发机构和公司合作,一起参加西班牙和欧盟的赞助科研计划。在这一领域,法格塞达作为项目牵头人联合阿洛米塔尔公司和佛吉亚公司一同参与欧洲基金会的FLATBEND的碳钢开发项目,还有获得瑞典钢铁制造商SSAB公司和西班牙钢材服务商钢宝利公司合作支持的研发项目。


校平工艺的研发成果

近年来,在校平机实验线和工业线获得的研究成果已经在交付设备上得到使用并大获成功。
 
校平机实验线
通过大量的高性能材料的研究,提供与实际加工工艺过程类似的工况,从而帮助我们了解它们的物理表现。特别是第一代和第三代高强度钢、新型铝合金、不锈钢材料等都已经被分析研究并且其技术特性和工艺要求得到确定。
包申格效应的演变和不同钢材料的规则硬化


 

  
高性能材料的循环特性
校平效应演变的不同模拟
 
校平过程的数字模拟和分析模型
新校平工艺的开发使材料的应用范围更广,使其能为高强度钢材料服务(采用前述的I-Motion技术)


剪切工艺的主要研发

针对于剪切线产品,法格塞达在刀刃设备根据不同带材的加工参数优化方面积累了大量经验(刀刃间隙,穿透力和角度)。与设备尺寸一起确保用户生产的剪切质量。
研究更大范围材料的剪切力计算规则(横向和纵向),包括高弹性极限钢材料,铝合金和不锈钢等。


剪切力计算分析的实验机

剪切参数的影响分析:间隙,穿透力和速度。
 
对核心承载力和耐磨损部件进行分析,例如工作辊和万向轴节。特别加工高弹性极限材料导致负载升高时。
 
剪切参数的影响
分析刀刃的寿命以及对剪切质量的影响。
 
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