Témata
Reklama

Inovativní zápustky pro tváření ozubených kol za tepla

11. 05. 2011

Nová koncepce zápustek, vyvíjená v Schuler Cartec pro výrobu ozubených kol a věnců s vyšší jakostí tvářením za tepla, výrazně zjednodušuje výrobní proces, omezuje drahé obrábění a šetří náklady využitím možností pěchování za tepla.

Pro každého výrobce je jedním z nejdůležitějších cílů zjednodušení výrobních procesů. Šetří se čas a náklady, roste spolehlivost a jakost produkce. Se zvláště zajímavým příkladem nyní přichází konstrukce nástrojů firmy Schuler Cartec. Na příkladu nástroje pro tváření tenkostěnných ozubených kol a věnců s vnějším ozubením pro startéry ilustruje novou technologii.

Technologie pro near-net shape

Stávající technologií se ozubený věnec s vnějším ozubením vyrábí 16 operacemi ze dvou částí. Podle nové koncepce postupového tvářecího nástroje se stejný díl vyrobí sedmi rozdílnými operacemi spolehlivým procesem při jediném průchodu transferovým lisem. Cílem vývoje však nebylo jen vlastní zjednodušení výroby. Použitím pěchovacího procesu za tepla však výrazně stoupne jakost a technická úroveň na near-net shape výrobek. Nová koncepce procesu s integrací operací tváření za tepla probíhá s vysokou spolehlivostí, umožňující kompaktní technologii výroby.

S prvním pokusným nástrojem byly úspěšně provedeny provozní zkoušky v podmínkách blízkých sériovému provozu a nástroj byl přihlášen k patentování. To je zřejmě důvod, proč původce v informaci neuvádí bližší údaje dotýkající se know-how procesu.

Sedm operací na jednom lisu

Jako první krok se vyrobí přesný kruhový rondel jako výchozí polotovar. Ten se druhým krokem hluboce táhne na plochý kalíšek a ve třetím kroku děruje. Jako čtvrtý krok následuje indukční ohřev na kovací teplotu pro pěchování za tepla, jímž se v pátém kroku vytvoří lem s vnějším ozubením. Šestým krokem je kalibrace věnce a přesné děrování. Po něm věnec vystupuje z lisu jako hotový výrobek a cíle vývoje je dosaženo.

Přednostmi procesu tváření za tepla proti obrábění zubů jsou nepřerušený tok vláken v zubech, nízké rozměrové a tvarové deformace, zvýšení pevnosti a tuhosti věnce, zkrácení výrobního procesu tenkostěnného věnce (jehož výroba stávajícími technologiemi je zvláště náročná), nižší materiálová náročnost a vhodnost užití pro jiné materiály mimo ocel, pro bronz, mosaz a hliník.

Letos prototyp, za rok hromadná výroba  

Tvářecí proces je mimořádně flexibilní a vhodný pro ozubená kola a věnce průměrů od 40 do 400 mm a tloušťky stěny 1 až 10 mm. Rozdílná vnější a vnitřní ozubení nepředstavují problém. Aplikační možnosti sahají od automobilových a traktorových motorů až po lodní motory, kde typickým příkladem jsou věnce startérů s vnějším přímým ozubením.

Náročný prototyp postupového nástroje bude připraven letos po optimalizaci ohřevu na tvářecí teplotu a rychlosti tváření. Po úspěšném ověření bude technologie pro hromadnou výrobu nabídnuta v roce 2012. Po prvních sondách koncem roku 2010 se objevil zájem prvních zákazníků z automobilového průmyslu, kteří hledají možnost nasazení rychlého a efektivního procesu. Vývoj přinesl mimo jiné i nové poznatky o konstrukci zápustek, kde získané know-how může být nabídnuto k využití pro jiné aplikace.

Ing. Alexandr Abušinov

abusinov@seznam.cz

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 110501
Datum: 11. 05. 2011
Rubrika: Výroba / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Požadavky na lisy a nástroje při výrobě převodovek

Stoupající požadavky na redukci CO2 ve výfukových plynech automobilů vedly k jejich narůstající hybridizaci a elektrifikaci. Z těchto důvodů se výrazně zvyšují nároky na plechové díly nejenom v konstrukci karoserií osobních automobilů, ale také v jejich pohonech. Jsou to především požadavky na kvalitu a rozměrovou přesnost. Zvyšuje se komplexnost těchto dílů, a proto také nabývají na významu nároky na tvářecí stroje a nástroje.

Trendy ve výrobě plochých polotovarů tvářených za tepla

Využití plechových dílů tvářených za tepla patří dnes již běžně k produkci karoserií osobních automobilů a od jejich prvního nasazení nás dělí bezmála dvacet let. Tento trvalý trend souvisí s požadavkem na maximální zužitkování pohonných hmot a s tím spojené i redukce samotné hmotnosti karoserie. Dalším aspektem jsou limity snižující objemy škodlivých exhalací při spalování paliva, které nutí dlouhodobě producenty osobních i užitkových vozidel hledat alternativní konstrukční řešení. Emisní limity nastavené Evropskou unií, platné od roku 2020, stanovují průměrnou emisi všech modelů v nabídce na 95 g CO2.km-1. To odpovídá spotřebě 3,54 litru nafty či 4,06 litru benzinu na sto kilometrů.

První krok od ohraňovacího lisu k servo-elektrické ohýbačce

Požadavky na trhu se mění a zpracovatelé stále více čelí situacím, kdy jsou velké série a objemy nahrazeny potřebouči poptávkou vyrábět malé série, navíc postavené na bázi just-in-time dodávek.

Související články
Aditivní výroba ve tváření plechů

Trojrozměrný (3D) tisk, označovaný také jako aditivní výroba (additive manufacturing - AM), zaznamenal v poslední době značný rozvoj. Touto technologií je umožněna výroba i velmi tvarově komplikovaných trojrozměrných produktů. Objekty nebo výrobky jsou vytvářeny z podkladu digitálních 3D modelů nebo jiných elektronických datových zdrojů. Aplikační možnosti 3D tisku se s ohledem na progresivní vývoj této technologie jeví jako neomezené.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Trendy v tváření: Víceosá řídicí technika pro válcování profilů

Na příkladu novodobého stroje k výrobě nosníků nákladních automobilů profilováním lze vysvětlit výrobní řetězec konstrukce výrobku, konstrukce nástrojů, simulace výroby, vývoj regulace i praktické ověření v průmyslové výrobě.

Lehké konstrukce automobilů - vlákny zesílené sendvičové plechy

Předchozí články z našeho seriálu zpravidla vždy představovaly nové možnosti, postupy a trendy v oblasti redukce hmotnosti karoserií. Jednou z těchto cest je využití hybridních materiálů a tzv. inteligentních smíšených konstrukcí. Motivace je kromě legislativy silně umocněna i nástupem elektromobility. V následujícím příspěvku se věnujeme vývoji a použití vlákny zesílených sendvičových plechů.

Lehké konstrukce automobilů – využití hořčíku

Využití hořčíku a jeho slitin v automobilovém průmyslu má poměrně dlouhou tradici, sahající až do roku 1920, kdy byl tento materiál prvně použit v konstrukci sportovních vozů. O několik desetiletí později se objevil i v komerčních vozech, například u typu Volkswagen Beetle, kde jeho obsah činil téměř 20 kilogramů. Nicméně do popředí zájmu se tento specifický materiál dostává v posledních letech v souvislosti s nárůstem ekologických a legislativních požadavků na provoz vozidel.

Efektivní procesy ve skladu i ve výrobě

Lisování, řezání laserem, ohraňování – seznam výrobních prací v průmyslu zpracování plechu je dlouhý. Stále více výrobců proto zadává tyto úkoly tzv. job shopům (výrobním dílnám), aby se mohli koncentrovat na svůj hlavní předmět činnosti. Požadavky na výrobní podniky jsou odpovídajícím způsobem vysoké. Kromě flexibility a rychlosti je základním předpokladem dobrý poměr ceny a výkonu. Aby mohly pracovat efektivně a se ziskem, jsou job shopy stále více odkázány na optimálně koordinované a automatizované procesy ve skladování a ve výrobě. Moderní metody zásobování a centralizace celé skladové logistiky přitom nabízejí mnoho výhod.

Lehké konstrukce automobilů - použití lisů ve výrobě hybridních dílů

V předchozích článcích ze seriálu Lehké konstrukce automobilů o možném použití nových materiálů pro stavbu lehkých konstrukcí a jejich aplikacích na karoseriích osobních automobilů nebyly zpravidla detailně rozebrány možnosti výroby těchto specifických materiálů. Uvedeme je v tomto článku.

Lehké konstrukce automobilů - sendvičové materiály

O prodejnosti a úspěšnosti vozidla v silném konkurenčním prostředí dnes rozhoduje z velké míry tvar a funkčnost karoserie. Mezi technickým vybavením jednotlivých výrobců dnes není propastný rozdíl a proto první, čím automobil promlouvá k zákazníkovi, jsou právě silueta vozu, linie hran, elegance i vizuální dynamika. Na karoserii jsou proto kladeny náročné požadavky v řadě případů z hlediska technologie výroby protichůdné.

Lehké konstrukce automobilů - hybridní materiály

Automobilový průmysl je specifické odvětví, které je významně poháněno společenskými tlaky na ekologický provoz vozidel, tedy na snižování emisní zátěže i obecné spotřeby pohonných hmot a kontinuální vývoj elektromobility. Tyto trendy se dotýkají jak konstrukce vozu, tak i technologické zpracovatelnosti jednotlivých komponentů. Jenom v horizontu 10 let se předpokládá redukce dílů z oceli o 20 % a jejich nahrazení speciálními materiály na bázi kompozitu.

Lehké konstrukce osobních automobilu - použití hliníku

Kontinuální trend v oblasti snižování hmotností karoserií osobních vozů je důsledkem tlaku na eliminaci CO2 do roku 2020 až na 95 g.km-1. Konstrukční úpravy v oblasti hnacích agregátů nebo náprav vozů jsou do určité míry také možné, nicméně stále častěji obtížně realizovatelné. Již od 80. a 90. let se v konstrukci vozu využíval hliník a plastové hmoty, nicméně dominantním materiálem je i nadále ocel.

Lehké konstrukce karoserií osobních automobilů

Rostoucí požadavky na snižování spotřeby pohonných hmot a emisní limity vytvářejí soustavný tlak na snižování hmotnosti karoserií. Druhou alternativou, která se nadále rozvíjí, je rozšířené nasazení alternativních hybridních pohonů automobilů, zejména kombinace spalovacích motorů s elektropohony. Nedodržení emisních limitů osobních automobilů 95 g/100 km by mělo být od roku 2020 navíc finančně postihováno. Jak ukazují aktuální problémy koncernů Volkswagen Group a Citroen, je tato problematika rozšířena ještě o NOx. Je však zřejmé, že se to týká prakticky všech výrobců osobních i nákladních vozů. Tato problematika je zásadní s ohledem na vyráběné množství. V konstrukci letadel, raket a vesmírné techniky je řada nových výrobních technologií již delší dobu používána. Je to nejenom otázka vhodných materiálů, jejich dostupnosti a možností použitých výrobních technologií. V souvislosti s lehkými konstrukcemi všechny tyto oblasti stojí před dlouhodobým a zásadním rozvojem.

Zvýšení produktivity, efektivity a kvality kovových výlisků

Výrobní společnost ANC Components a výzkumná společnost Comtes FHT spolupracují na výzkumném projektu Eureka s cílem zefektivnit výrobní proces a zvýšit produktivitu a kvalitu přesně lisovaných dílců a plně eliminovat dodatečné sekundární operace. Výsledky ze čtyř etap zmíněného projektu přinášejí rentabilitu technologie přesného střihu a konkurenční výhodu společnosti ANC Components v této oblasti. Řešení projektu bylo již dříve prezentováno ve vydání MM 10/2012, MM 1, 2/2015 a dále v Hutnických listech 4/2013.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit