Примена и развој на технологија за ласерско гаснење на површината во термичка обработка на калапи во автомобилската индустрија

Со брзиот развој на автомобилската индустрија и континуираниот напредок во производствените капацитети, автомобилските калапи станаа критична процесна опрема во автомобилското производство. Нивниот квалитет и перформанси директно ја одредуваат прецизноста, животниот век и ефикасноста на производството на автомобилските компоненти. Меѓу различните технологии за зајакнување на површините, ласерското стврднување на површините привлече значително внимание во последниве години поради неговите предности, вклучувајќи висока густина на енергија, брзо загревање/ладење, минимална деформација и еколошка прифатливост. Овој труд има за цел систематски да ги испита тековните апликации, клучните предизвици и идните трендови во развојот на технологијата за ласерско стврднување во производството на автомобилски калапи.

I. Основен принцип и карактеристики на технологијата за ласерско гаснење

Ласерското гаснење е процес што користи високоенергетски ласерски зраци за брзо загревање и ладење на метални површини, постигнувајќи зајакнување на површината преку стврднување со фазна трансформација. Оваа технологија се одликува со мала зона погодена од топлина, минимална деформација на работното парче, нема потреба од средство за ладење и лесна контрола на длабочината и распределбата на стврднатиот слој. Особено е погодна за сложено структурирани автомобилски калапи со барања за голема прецизност, како што се калапи за штанцање, калапи за вбризгување и калапи за леење под притисок. Во производството на автомобилски калапи, ласерското гаснење не само што значително ја подобрува тврдоста на површината, отпорноста на абење и цврстината на замор на калапите, туку и ефикасно ја одржува цврстината на подлогата на калапот, со што се продолжува работниот век и се намалуваат трошоците за одржување.

II. Специфични сценарија за примена во автомобилски калапи

Автомобилските калапи, особено калапот за печатење големи покривни листови, лиењето со вбризгување на внатрешни делови и калапот за леење делови со под притисок, се главното бојно поле за технологијата за ласерско гаснење за да ја покаже својата сила.

1. Сечилото и површината на напрегање на клучот на печатната матрица се зајакнати

Штамбните матрици на каросеријата на автомобилот и структурните делови (како што се вратите, капаците на моторот и надолжните греди) се огромни по големина и скапи по вредност. Сечилото на матрицата за кастрење, реброто за влечење на матрицата за влечење и аголот на конвексната и конкавната матрица се подложени на силно триење и удари за време на работата, што е лесно за абење.

Апликација: Ласерското гаснење се користи за локално зајакнување на критичните области, создавајќи фино стврдната зона на површината на сечилото со тврдост што достигнува HRC 58-62. Ова значително ја зголемува отпорноста на абење за неколку пати, ефикасно спречувајќи кршење и абење на сечилото, со што значително се продолжува циклусот на одржување на калапот и работниот век. На пример, ласерски гасен сет матрици за кастрење на панели од автомобилска каросерија може да го продолжи својот животен век на мелење од 100.000 на над 500.000 штампани делови.

2. Отпорност на површинска корозија и отпорност на замор на шуплината на калапот при леење со калап
Површината на шуплината на калапот од леење со под притисок од алуминиумска легура, како што се телото на цилиндерот на моторот и куќиштето на менувачот, е склона кон пукнатини од термички замор, губење на топење и ерозија под постојано чистење на стопен метал на висока температура и висок притисок.

Апликација: Ласерското гаснење на шуплините на калапите за леење со притисок произведени од H13 и други калапни челици отпорни на топлина значително ја подобрува површинската тврдост на високи температури, отпорноста на термички замор и отпорноста на ерозија на стопен метал. Рафинираната мартензитна структура ефикасно го спречува создавањето и ширењето на пукнатини, продолжувајќи го животниот век на калапот за 1-2 пати, а воедно одржувајќи конзистентен квалитет на леење.

3. Подобрете ја отпорноста на абење и перформансите на декалапирање на калапот за вбризгување
Калапот за вбризгување на пластични делови како што се деловите за ентериер на автомобили и светилките, подвижните делови како што се игличките за исфрлање, каналите за проток, лизгачите и површините на шуплините се еродираат од пластика зајакната со стаклени влакна долго време, што лесно може да доведе до преголеми димензии и намалена завршна обработка на површината.

Апликација: Ласерското гаснење на овие површини ја подобрува отпорноста на абење, а воедно одржува минимална деформација што го зачувува високопрецизното вклопување на калапот. Зацврстениот слој, исто така, ја намалува адхезијата на пластиката, ги подобрува перформансите на расклопување, ја намалува употребата на средство за одвојување и ја подобрува ефикасноста на производството со супериорен квалитет на површината.

4. Онлајн поправка и преработка на калапи

За скапи калапи кои се истрошени или оштетени локално поради неправилно работење, вкупната цена на замена е исклучително висока. Ласерското гаснење може да се користи како последен процес на поправка.

Апликација: По завршувањето на ласерското обложување и другата адитивна поправка, на површината за поправка и нејзиниот спој се спроведува третман со ласерско калење, што може да ја зголеми тврдоста на површината за поправка и на матрицата на ист или дури и повисоко ниво, да ги врати нејзините сервисни перформанси, да оствари ниски трошоци и висок квалитет на преработка на калапи, со што ќе се заштедат многу трошоци.

III. Трендови и перспективи во развојот на технологијата

Со континуираниот напредок во ласерската технологија, контролните системи и науката за материјали, ласерското гаснење покажува огромен потенцијал за идното производство на автомобилски калапи. Од една страна, опремата за обработка со ласер со висока моќност и повеќе оски ќе стане пораспространета, овозможувајќи интелигентно и целосно автоматизирано гаснење на површината преку машински вид и системи за онлајн мониторинг. Од друга страна, со интегрирање на ласерските процеси со третмани за претходно загревање и пост-загревање, тенденциите за пукање можат ефикасно да се потиснат за предизвикувачки материјали како што се челик со висока содржина на јаглерод и леано железо, со што се проширува опсегот на применливи материјали. Понатаму, симулациите на виртуелниот процес на гаснење базирани на технологијата на дигитални близнаци значително ќе ги намалат експерименталните трошоци и ќе ја зголемат ефикасноста на развојот на процесот. Во комбинација со големи податоци и облачни платформи, се очекува далечинското одржување на работењето и споделената оптимизација на процесите на ласерско гаснење да станат изводливи во иднина.

Технологијата за ласерско гаснење на површината се појавува како клучно решение во термичката обработка на калапи во автомобилската индустрија. Како што индустријата се насочува кон производство на лесни и високоцврсти материјали, оваа техника мора да постигне пробиви во стабилноста на процесот, прилагодливоста на материјалите и интелигентните системи за контрола. Преку длабока интеграција на соработката помеѓу индустријата, академијата и истражувањето и интердисциплинарната соработка, технологијата за ласерско гаснење ќе игра сè поважна улога во секторот за автомобилски калапи, обезбедувајќи робусна поддршка за унапредување на висококвалитетниот развој на автомобилската индустрија за производство.