در سال های اخیر اندازه وسایل نقلیه و وزن آنها افزایش داشته که بخشی از آن نتیجه نصب قطعات الکترونیکی و عایق بندی صدا (صداگیر) و غیره بوده که ادامه آن مغایر با هدف کاهش مصرف سوخت بود. همزمان با آن خودروسازان استراتژی و سیاست های تبلیغاتی خود را که قبلا بر پایه عملکرد موتور بود، تغییر داده و بیشتر بر ایمنی وسایل نقلیه تمرکز کردند. افزایش تست سنجش استحکام برپایه Euro NCAP در اروپا به کار گرفته شد و نیاز به توسعه در این حوزه افزایش یافت. به همین علت شرکت Sofedit فرانسه تحقیقات خود را در زمینه کاهش وزن بدنه خودروها، با استفاده از فولاد سخت شده آغاز کرد. از آنجا که استفاده از فولادهای با استحکام بسیار بالا برای شکل دهی و فرم پذیری قطعات پیچیده، کاری دشوار می نمود، استفاده از فولادهای مخصوص با قابلیت خود سخت شونده به عنوان راه حلی راه گشا، مورد توجه قرار گرفت.

تاریخ استفاده از Hot Stamping از فرانسه و سال 1999 با ساخت بازوی اتصال سپر خودرو رنو مدل لاگونا -که برنده پنج ستاره تست Euro Ncap شد- با استفاده از یک کوره و یک پرس نمونه سازی آغاز شد. متعاقب آن، با عقد قراردادهایی از سوی پژو به منظور ساخت بازوی سپر برای 607 و سیتروئن CS، این روش به عنوان یک نوآوری در خودروسازی مطرح شد. بعدها قطعات دیگر پرسی نظیر: بازوی سپر و تقویت ستون جلویی اتاق با شیوه Hot Stamping ساخته شد. از آن پس، شرکت Sofedit تصمیم به راه اندازی خط و توسعه و تعمیم این نوآوری و تکنولوژی گرفت.

فرایند و روش عمل:
Sofedit از فولادهای خود سخت شونده با مشخصه 22Mnb5ALSi که دارای استحکام کششی 600Mpa بوده و در کوره هایی طویل با دمای 900 درجه سانتی گراد حرارت دیده و ساختار آستینیتی دارد، استفاده کرد. تنظیم ساختار و گرم کردن فولاد، این اطمینان را می دهد که نفوذ خوب و پوشش مناسب برای روی لایه های ماده، جهت جلوگیری از دست دادن کربن صورت پذیرفته است. این پوشش، مواد را از خورد گی و سایش محافظت می کند.

در این روش، پس از فرایند حرارت دهی، ورق به سمت قالب و پرس هدایت می شود. ورق، درون قالب که دارای سیستم خنک کننده (در حدود 10 درجه سانتی گراد) است، تغییر شکل مورد نظر را یافته و ساختار فولاد، از آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود و استحکام کششی آن به بیشتر از 1500 Mpa می رسد.

اتصال اجزا نیز به کمک فرایندهای جوشکاری (جوش نقطه ای، MAG welding، جوش لیزری) صورت می گیرد. سپس، قطعات با رنگ (غوطه وری- کاتودیک) پوشش داده می شوند.

یکی از مزایای اصلی این فرایند، یکنواختی و حفظ ژئومتری (شکل هندسی) قطعه است با اجرای این شیوه، هیچ نوع فشار داخلی که معمولاً در قالب های فرم که با روش سرد تولید می شوند و حالت دفرمگی در قطعه ایجاد می کنند، وجود ندارد. به همین دلیل contact surface های دقیقی برای اتصال قطعات به یکدیگر به وجود می آید. این تکنولوژی، برای قالب های تریم و پانچ نیز کاربرد داشته و به عنوان متد و روشی جدید در کنار قالب های سردکار، مطرح است.

کاربرد تکنولوژی Hot Stamping در خودرو:
اطمینان از استحکام بالا در تصادفات به ویژه ضربات به طرفین خودرو، سازندگان را به استفاده از Hot Stamping ترغیب کرده است. شکل زیر نشان دهنده اجزای بدنه قابل تولید با این روش است. میزان تولید سالانه این فولاد، در حال حاضر 600 تن است که پیش بینی می شود به بیشتر از 150 هزار تن در سال 2008 برسد.

شرکت های رنو، پژو و سیتروئن اولین مشتریان Sofedit بودند. بعدها، شرکت های امریکایی و آلمانی نیز به آنها پیوستند.

محصول/ فرایند تحقیق و توسعه:
شرکت Sofedit برای بهبود جذب و انتقال ضربه به دیگر اجزای بدنه، راه حل های زیر را ارائه داده است:
1- استفاده از تیلوربلانک Tailor blank (فلزات با گریدها و ضخامت های مختلف)

2- استفاده از ورق های چندتکه Patchwork (چندین ورق با گریدها و ضخامت های مختلف) که با روش های نقطه جوش Spot welding، پرچ Clinching و لیزر به هم متصل می شوند. برای کاهش هزینه و بهبود روش، می توان از جوشکاری پیوسته نیز استفاده کرد

استفاده از برجستگی های درون قطعه در خلال فرم دهی به منظور ازدیاد مقاومت قطعه

در این روش استفاده از کوره های هیبریدی که ترکیبی از روش گرم کردن ورق با روش القایی و سنتی است برای کاهش فضای مورد نیاز کوره، در نظر گرفته شد.

همچنین، از فلز روی که هدایت گرمایی بالایی دارد برای کاهش زمان فرایند استفاده می شود و امکان کوتاه شدن زمان Stop قطعات در روی پرس کمتر می گردد.

منبع: http://www.sanatekhodro.com/Template3/News.aspx?NID=1378

برای بهتر شدن و سهولت فرایند طراحی، نرم افزار Hot Stamping نیز به بازار عرضه شده است. این نرم افزار، امکان مدنظر گرفتن خواص مکانیکی و ساختار مواد مختلف در خلال فرایند Hot Stamping و سرد کردن را به وجود آورده و می تواند به راحتی سطوح سخت شده و باریک شدن ورق را پیش بینی کند. استفاده از این نرم افزار در کاهش هزینه و زمان نیز موثر بوده است.