EN
Šaltai traukto plieno našumo pagerinimai automobilių taikymuose
Galių ir paviršiaus kietumo padidėjimas
Plieninės vielos šaltasis traukimas yra įtemptumo kietinimo metodas, kuris padidina plieno stiprumą padidindamas dislokacijų skaičių ir tankį plieno matricoje kambario temperatūroje, sukuriant slydimo pasipriešinimo barjeras. Šis metodas padidina plieno stiprumą 15–30 % lyginant su karštojo valcavimo plienu, taip pat padidinant paviršiaus kietumą visame plieno skerspjūvyje. Pakabos komponentams ir vairavimo komponentams skerspjūvio paviršiaus kietumo gerinimas reiškia, kad komponentai mažiau linkę deformuotis ir puikiai veikia dėvėjimosi sąlygomis, kas yra itin svarbu, kai svarbūs sukimo momentas ir ilgaamžiškumas.
Pagrindinių mikrodefektų ir grūdelių struktūros gerinimas.
Šaltuoju traukimo procesu metalo grūdeliai susilygina su traukimo kryptimi, o daugelis metalo tuščiųjų erdvių ir defektų, atsiradusių dėl pradinio jo sukietėjimo, visiškai pašalinami. Gauta mikrostruktūra yra vienalytė struktūra su nuosekliais mechaniniais savybėmis, kuri pagerina konstrukcijos vientisumą, ypač komponentams, kurie yra itin svarbūs automobilio saugai, pvz., stabdžių skriemulio ašims ir pavarų dėžės sinchronizatoriaus žiedams. Netrukdomoji bandymo metodika, pvz., ultragarsinis bandymas pagal ASTM E114 standartą, yra būdas tikrinti medžiagoje esančių defektų nebuvimą ir patvirtinti būtinuosius automobilių pramonės reikalavimus pagal IATF 16949 standartą.
Padidėjęs tarnavimo laikas ciklinės apkrovos sąlygomis
Dėl mikrostruktūros pagerėjimo, kurį turi šaltai traukiamasis plienas, ir paviršiaus vientisumo pagerėjimo šaltai traukiamasis plienas turi daug didesnį atsparumą įtempimų koncentracijai, todėl sumažėja nuovargio įtrūkimų skaičius. Tokioms detalėms kaip ašies velenai ir pavaros perdavimo pavara šaltai traukiamasis plienas gali išlaikyti nuovargio reiškinius žymiai ilgesnį laiką nei karštojo valcavimo plienas – daugiau nei milijoną apkrovos ciklų, kurie vyksta pavarų dėžėje. Pagal ISO 10823 reikalavimus atlikti bandymai parodė, kad šaltai traukiamasis plienas gali išlaikyti 40 % daugiau apkrovos ciklų nei karštojo valcavimo plienas toje pačioje pavarų dėžėje. Tai yra sprendimas eksploatacijoje kilusioms pavarų dėžės nuovargio sugadinimų problemoms.
Pagrindiniai aukštos išnaudojamosios trukmės automobilių komponentuose naudojami šaltai traukiamojo plieno markės
Teisingos rūšies pasirinkimas yra kritiškai svarbus projektuojant automobilių taikymo detalių, kad būtų pasiektas tinkamas stiprumo, kietumo ir apdirbimo lengvumo balansas. Pagrindinės plieno rūšys, naudojamos aukštos ištvermės taikymo srityse, yra vidutinio anglies kiekio ir mažaleginiai plienai. Šios rūšys išsiskiria tuo, kad gerai reaguoja į šaltą deformavimą ir lengvai apdorojamos tolesnėse terminėse apdorojimo operacijose.
Vidutinio anglies kiekio plienai (pvz., 1045 ir 1050): konstrukciniai rėmai ir pakabos jungtys.
AISI 1045 ir 1050 plienai, kuriuose atitinkamai yra 0,45 % ir 0,60 % anglies, užtikrina labai aukštą takumo stiprį (20–30 % stiprio padidėjimas po šalto traukimo), išlaikydami gerą plastšumą šaltajam deformavimui. Dėl sumažėjusių vidinių tuštumų susidariusi smulkioji γ grūdelių struktūra leidžia pasiekti idealų kietumo ir smūginės kietaisios pusiausvyrą normalizuojant arba kalant ir temperuojant. Šie plieno rūšių žymenys dažnai naudojami valdymo rankenoms, vairavimo sukabintuvams ir važiuoklės laikikliams, nes jie užtikrina numatytą takumo stiprį veikiant nejudamoms ir kintamosioms apkrovoms.
Lydiniai plienai (pvz., 4140, 4340 ir 8620): variklio vožtuvai, pavaros ir perdavimo velenai.
Lydiniai plienai padidina kietinamumą šiluminės apdorojimo metu dėl sąmoningai įdedamų chromo, molibdeno ir nikelio priemaišų, taip pat padidina stiprumą. Šaltai traukti plienai 4140 ir 4340 paprastai naudojami aukštos apkrovos variklio vožtuvams ir pavarų заготовкам. Povandeninės (karburizuotos) 8620 rūšies plieno išorinis sluoksnis yra kietas, o vidinis – stiprus, todėl jis naudojamas pastovios greičio (CV) jungčių velenams. Svarbu pažymėti, kad šaltasis traukimas sukuria naudingas, suspaudžiamąsias likutines įtempis plieno paviršiuje, todėl nuovargio riba padidėja net iki 40 % lyginant su karštojo valcavimo plienais po tinkamo šiluminio apdorojimo. Tai atitinka SAE standartus J403 ir J1086 kritiniams sukimosi komponentams.
Pagrindinės automobilių pritaikymo sritys, kuriose šaltai trauktas plienas parodo reikšmingus privalumus
Vairavimo kolonos, ašies velenai ir valdymo rankenos: tikslumas, patikimumas ir ilgaamžiškumas
Šaltai trauktas plienas turi matmeninę stabilumą, paviršiaus vientisumą ir nuovargio atsparumą, būtinus vairavimo kolonų, ašies velenų ir valdymo rankenų gamybai. Valdymo rankenos ir velenai turi būti pagaminti su labai tikslia tolerancija (±0,005 colio arba geresne), kad būtų sumažinta žaizdžiavimo galimybė. Paviršiai turi būti deformacinio kietumo padidinimo būdu sustiprinti, kad būtų atsparūs šlytimo dilimui, kuris vyksta guminių įdėklų sąlyčio vietose. Šaltai trauktas plienas turi be defektų, orientuotą ir optimalaus dydžio grūdelių struktūrą, kuri kontroliuoja įtrūkimų plitimą dėl kartotinių sukimo ir lenkimo įtempių. Realūs pavyzdžiai – OEM techninės specifikacijos pirmosios pakopos tiekėjams, pvz., Ford WSS-M1A367-B4 ir GM 6887M. Šios specifikacijos reikalauja šaltai traukto 1045 ir 4140 plieno valdymo rankenoms ir ašies velenams automobilių užpakalinėms pakaboms su tikslu pasiekti 200 000 mylių (ar daugiau) tarnavimo trukmę.
Automobilių taikymuose šaltai traukto plieno patvarumo pranašumų kiekybinis įvertinimas prieš karštai valcuotą plieną
Inžinieriai, vertinantys medžiagas saugos kritinėms aplikacijoms, naudoja našumo skirtumus. Šaltai traukta plieno savybės pagerėja dėl nuolatinės mikrostruktūros pokyčio ir liktinių įtempimų, atsirandančių deformuojant medžiagą kambario temperatūroje. Šiuos privalumus patvirtina šie duomenys:
Savybė Šaltai trauktas plienas Karšto valcavimo plienas Privalumai automobilių taikymams
Tempiamasis stipris ~ 20 % aukštesnis žemesnis Leidžia išlaikyti didesnius apkrovimus pakabos jungtyse ir ašies velenose bei sumažina nuolatinės deformacijos tikimybę, kai automobilis užvažiuoja ant borto arba įvažiuoja į duobę
Paviršiaus kietumas 25–40 HRC, iki 40 % aukštesnis 15–25 HRC Realiojo pasaulio našumas, susijęs su ilgaamžiškumu pakabos sistemos jungtyse, sumažina sistemos priežiūros išlaidas ir padidina vairavimo bei pakabos sistemos tarnavimo laiką
Matmenų tikslumas ±0,005 colio ±0,030 colio Nuolatinis matmenų tikslumo lygis lemia mažesnį ir nuolatinį vibracijos bei triukšmo lygį
Nuovargio gyvavimo trukmė 40 % didesnė. Švelnesnis įtrūkio susidarymo vėlavimas vairavimo kolonose ir pusėse ašyse yra būtinas, kad būtų įvykdyti OEM gamintojų reikalavimai dėl patikimumo – 10 metų ir 240 000 km.
Paviršiaus apdorojimas: mažas Ra (0,4–0,8 µm) lygumas. Mažesnė korozija po dengimo, mažesnis trinties koeficientas judančiuose komponentuose. Šios privalumų savybės veikia sinergiškai: šaltai trauktos ašies valgos iš tiekėjų, sertifikuotų pagal IATF 16949 standartą, laboratorinėse bandymų sąlygomis nuolat viršija 1,2 mln. įtempimo ciklų – žymiai daugiau nei karšto valcavimo plieno nustatytais 800 000 ciklų etalonu.
Kaip ir šaltai traukti valdymo rankenėliai, karšto valcavimo valdymo rankenėliai išlaiko sukryžminimą ribose, nustatytose specifikacijoje, net po 96 000 km dirbtinės sunkios kelio sąlygų simuliacijos. Po šio atstumo karšto valcavimo valdymo rankenėlių geometrija pradeda keistis. Nors karšto valcavimo valdymo rankenėliai puikiai tinka neekstremalioms aplikacijoms, pvz., atraminėms skersinėms konstrukcijoms ir kėbulo sustiprinimams, šaltai traukti valdymo rankenėliai turi būti naudojami taikymuose, kur reikalingas automobilio saugumas ir ilgaamžiškumas.
Dažniausiai užduodami klausimai
Koks yra šaltai traukiamojo plieno pagrindinis privalumas automobilių taikymuose?
Šaltai traukiamasis plienas yra stipresnis, kietesnis ir tvaresnis nei karšto valcavimo plienas. Dėl šių savybių šaltai traukiamasis plienas turi būti naudojamas automobilių taikymuose, kur reikalaujama aukščiausio saugumo lygio.
Kaip šalto traukimo procesas pagerina plieno savybes?
Plieną šaltai traukiant pasiekiamos pageidautinos mechaninės savybės dėl pagerintos grūdelių struktūros, sustiprinto deformacinio kietėjimo ir sumažėjusių įtempimo koncentracijų.
Kokie yra pagrindiniai automobilių taikymai šaltai traukiamajam plienui?
Dėl savo tvirtumo ir atsparumo šaltai traukiamasis plienas naudojamas automobilių taikymuose, tokiuose kaip valdymo rankenos, pakabinimo jungtys, ašies velenai, vairavimo stulpeliai, variklio vožtuvai ir pavaros.
Kaip šaltai traukiamasis plienas lyginamas su karšto valcavimo plienu atsižvelgiant į nuovargio gyvavimo trukmę?
Šaltai trauktas plienas turi 40 % didesnį nuovargio gyvenamąjį laiką lyginant su karštu valcuotu plienu. Šis pagerinimas sumažina gedimo tikimybę eksploatacijos metu reikalaujančiose aplikacijose.
Kurie plieno markės naudojamos aukštos ištvermės automobilių detalėms?
Aukštos ištvermės automobilių detalėms naudojamas vidutinio anglies kiekio plienas 1045 ir 1050 markių, taip pat kai kurios lydinių plieno markės 4140, 4340 ir 8620. Šie plienai tinka automobilių aplikacijoms dėl jų puikių mechaninių savybių ir tinkamumo šiluminėms apdorojimo procesams.