Témata
Reklama

Moderní způsoby spojování dílů karoserií

Dnešní moderní koncepce stavby automobilů je nemyslitelná bez stále narůstajícího významu šetření s používanými surovinami, kratšími časy pro vývoj a cenově přijatelnou výrobu.

Poslední platí zejména pro země s vysokými mzdovými požadavky. To všechno jsou důvody, proč se auta a jejich komponenty musejí rychle vyrábět při příznivých cenách a při nižších nárocích na spotřebu všech potřebných zdrojů surovin a energie. Úspory materiálu a optimalizace výrobního procesu méně postihují přírodu a zvětšují ochranu životního prostředí, bezpečnost silniční dopravy a chodců.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Průběh spojování plechů metodou Rivtac

Snižování hmotnosti

Stále vyšší nároky na výrobky nutí konstruktéry ke snižování hmotnosti vozu, za současného zvyšování jeho životnosti. Ve stavbě automobilů se z těchto důvodů stále více prosazuje stavba lehkých konstrukcí. Jednou z možností jejich naplnění jsou vysokopevnostní oceli. Ty zvyšují pevnost karoserie a crashovou pevnost při snížení její hmotnosti. Při použití běžných hlubokotažných ocelí je toto vyloučené. Díky bezpečnosti a rostoucím požadavkům na pohodlí a vybavenost hmotnost narůstá. To je v rozporu se stálými tlaky na ochranu životního prostředí – snižování CO2 ve spalinách. Také v budoucnu v souvislosti se stavbou elektromobilů je lehká karoserie bezpodmínečně nutná. Důvodem k tomu je zejména hmotnost baterií. Ve stavbě lehkých konstrukcí se stále více budou uplatňovat modulární systémy prostřednictvím používání dutých profilů. Jednou z těchto platforem jsou ScaLight Koncept, ILIPT-Koncept a EDAG-Light-Car. Modularizace jednotlivých stavebních skupin umožňuje paralelizaci montážních kroků a zvyšuje hospodárnost stavby karoserií. Smíšené konstrukce umožňují optimální využití jednotlivých vlastností různých materiálů. V těchto smíšených konstrukcích se používají kombinace vysokopevnostních ocelí, Al, Mg a plasty zpevněné vlákny.

Obr. 2. Řez spojem Rivtac s kritérii pro hodnocení kvality spoje

Nové spojovací technologie

Všechny tyto koncepty požadují nové, flexibilní spojovací technologie. Často jsou spojované díly přístupné pouze z jedné strany a je nutné je provádět bez operací předděrování. Navíc tato spojovací technologie musí být vhodná k automatizaci ve velkosériové výrobě. Tyto metody spojování se dají použít i pro povlakování nosných rámů z uzavřených profilů. Jedná se zejména o použití v konstrukci EDAG-Light-Car. Ze současných technik spojování se dá použít přímé sešroubování, spojování slepými nýty a klinčování. Při přímém sešroubování dělá problémy vysoká pevnost spojovaných dílů. Při spojování slepými nýty dělá problémy případné předděrování a náklady a provedení pro nastavení přesné spojovací polohy u plně automatizovaného spojování. Při klinčování je problémem povrchová deformace a tím je nevhodné pro použití při spojování pohledových dílů. Do budoucna se jeví jako nejvhodnější „Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen“ – spojování vysokorychlostním nastřelováním svorníků-nýtů. To je označováno Rivtac a nejlépe splňuje požadavky kladené na spoje. Energie potřebná pro nastřelení se získává v nastřelovacím zařízení od pístu v pneumatickém válci. Spojovací díl se podobá hřebíku, který se vysokou rychlostí zarazí do spojovaných dílů. Postačí k tomu přístup z jedné strany. Je to nerozebíratelné spojení. Postup spojování je patrný na obrázku 1. První pozice je nasazení, druhá je natlačení, třetí protlačení a čtvrtá utažení spoje. Spoj je blíže popsán na obrázku 2. Tímto způsobem lze spojovat oceli, Al, Mg umělé hmoty, vícevrstvé materiály. Spojení může probíhat současně s lepením (obr. 3). Při něm nedochází k vytlačení lepidla a jeho tloušťka je rovnoměrná. Schéma nastřelovacího zařízení je na obrázku 4.

Obr. 3. Průběh spojování Rivtac společně s lepením

Obr. 4. Schéma nastřelovacího zařízení

Ruční mobilní nebo robotizovaná zařízení

Ke spojování nastřelováním se dají použít ruční mobilní zařízení anebo robotizovaná stacionární zařízení. Proces vstřelování lze kontrolovat pomocí detekce vstřelovacích sil v závislosti na zdvihu – poloze při nastřelování.

Obr. 5. ScaLight vozidlo spojené díly metodou Rivtac


Obr. 6. Skelet karoserie
Možné případy použití metody Rivtac jsou u stavby karoserií ScaLight-Fahrzeug a EDAG-Light-Car. První je na obrázku 5. Jedná se o spojování podlahy automobilu z ocelového plechu 0,8 a 1,5 mm s ocelovým rámem z profilů o tloušťce 2 mm. Spojení je provedeno na třiceti místech v kombinaci slepením. V druhém případě EDAG-Light-Car je již vidět další vývoj. Vedle použití profilů jsou zde použity smíšené konstrukce. Hrubá karoserie je na obrázu 6. Jde o použití vysokopevnostních ocelí, protlačovaných Al profilů, Al odlitků a organoplechů – nekonečnými vlákny spojené termoplastické umělé hmoty. Pohon automobilu bude elektrický. Odpadá zde výfukový systém a kardanová hřídel. Pohon se děje pomocí motorů umístěných v nábojích kol. Proud se přenáší pomocí ohybných kabelů. Odpadá řada prostorů v karoserii a vzniká tak prostor pro umístění baterií. Sníží se těžiště a je možné sedadla umístit výše. Tím se výhodně umožní konstruovat rám z podélných a příčných nosníků ve směru jízdy. Nabízí se tak možnost změny délek nosníků a tím i konstrukční délky vozidla, to znamená, že lze splnit individuální požadavky zákazníků. EDAG-Light-Car představuje inovativní konstrukci pro budoucnost z protlačovaných profilů, s předním a zadním příčníkem.

Jako spojovací systém na místech, kde se střídají materiály, lze použít spojovací systém Rivtac od firmy Böllhoff v kombinaci s lepením. Je to v místech napojení hliníkových B sloupků a hliníku v zadní části na ocelové profily podběhů. Potah ocelového rámu bude proveden pomocí Rivtac společně s lepením. Povlakované stavební díly mohou být např. v případě mezistěn z organoplechů (organické uzlové plechy), podlaha, opěry sedadel a rám střechy z Al plechů.

Literatura:

1) Sborník EFB Hochfeste und hybride Materialien, Bad Boll 29-30. 3. 2011 ISBN 978-3-86776-363-9.
2) //www.scalight.de
3) //www.edag-light-car.com

Doc. Ing. Jan Šanovec, CSc.

jan.sanovec@fs.cvut.cz

FS ČVUT v Praze, Ústav strojírenské technologie

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 121025
Datum: 17. 10. 2012
Rubrika: Trendy / Spojování a dělení
Autor:
Firmy
Související články
Komodita Machine Tool je japonskou jistotou. Jak dlouho?

Japonsko. U Evropana tato destinace stále vyvolává pocit neznáma a určitého tajemna. Je to země kruté historie ovlivněné přímo i nepřímo lidskými rozhodnutími, jenž zanechaly v celé řadě generací znatelný šrám projevující se uzavřeností a prvotní osobní nedůvěřivostí a i určité váhavosti projevující se například z obavy ze sdělení negativního názoru spoluřečníkovi, aby se případně necítil uražen. V komunitě Japonců jste pokaždé udivováni obrovskou vzájemnou úctou a respektem. Budiž jejich chování vzorem pro ostatní národy.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Perspektivní metoda spojování materiálů

Článek pojednává o progresivní technologii spojování - přivařování svorníků - a má za úkol přiblížit tento způsob svařování širší veřejnosti.

Související články
Spojování a dělení trubek laserem

Nejenom elektronika a komunikační zařízení se svými novými iPady, iPhony a tablety jde cestou technologických inovací. Stejným směrem se ubírá i vývoj strojírenských technologií. V  MM Průmyslovém spektru chceme ukázat na vybraných technologiích, případně na jejich navazujících operacích, inovační pokrok, jaký byl za poslední dobu vykonán. Toto vydání časopisu je zaměřené na spojování a tvarové dělení, proto jsme o názor na jednu z technologií z tohoto oboru, technologii spojování a řezání trubek dutých i otevřených profilů, požádali pana Romana Haltufa, ředitele firmy Trumpf Praha.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Směry rozvoje technologií tváření při výrobě karoserií

Stálé požadavky na snižování emisí oxidu uhličitého vyžadují soustavné snižování hmotnosti automobilu. U konvenčních pohonů automobilů lze jít jedině cestou lehčích karoserií. Lehké konstrukce vyžadují zachování crashových vlastností jako u ocelových karoserií.

Trh výroby drátů a trubek

Na düsseldorfském výstavišti bude druhý dubnový týden 2014 opět představen obor technologie zpracování a opracování drátů a kabelů, resp. trubek a rour na veletrzích wire a Tube. Bližší informace k této akci jsme vám přinesli v prosincovém vydání MM Průmyslového spektra, ale jelikož se následně konala tisková konference organizátora Messe Düsseldorf, jenž tradičně dodává hodnotné analýzy a statistická data k daným oborům, přinášíme vám výběr toho nejzajímavějšího.

Modulární závitník snižuje náklady na nástroje

Recept na úspěch modulárního závitníku spočívá v kombinaci hlavy se závitem ze slinutého karbidu s tuhou ocelovou stopkou. Spojení je konstruováno jako rozebiratelné. V praxi je tak možné zvýšit řeznou rychlost oproti závitníkům z ocele více než dvakrát a současně snížit náklady na nástroje o 50 %.

Technologie zpracovaní profilů a plechu

Společnost Stierli-Bieger i Prinzing se zabývají výrobou strojů pro zpracování kovu s více jak 30. letou tradicí. Výrobce strojů Stierli se specializuje na výrobu horizontálních lisů pro ohýbání a rovnání kovových profilů, společnost Prinzing se zaměřuje na výrobu strojů ke tváření plechu. V Česku jsou oba výrobci zastoupeni společností Bickel and Wolf.

Vláknový laserový řezací systém

LVD rozšiřuje svou řadu laserových řezacích systémů zavedením vysoce rychlostního vláknového laserového řezacího systému Electra FL.

Hledání úspor energií na tvářecích strojích

Každá operace provozovaná na výrobních strojích je spojena s určitými energetickými ztrátami. Pro stanovení jejich velikosti s cílem jejich následného snížení je možné použít různých metod. Článek ukazuje jednu z těchto možností, prediktivní stanovení energetické bilance, spolu s vybranými příklady výsledků těchto analýz.

Ekodesign a systematické řízení dopadů na životní prostředí

Ve všech technických oborech se v posledních letech po vyslovení sousloví udržitelný rozvoj a ochrana životního prostředí vrací ozvěnou jadrný a úderný termín - princip prevence, preventivní přístup, předběžná opatrnost apod. Mnoho firem má v současné době zavedeny systémy environmentálního managementu, ať už EMAS nebo ISO 14001.

Technologie formování rohů

Společnost ACF Engineering & Automation, zastoupená v Česku firmou Bickel and Wolf, spol. s. r. o., uvedla na trh stroj pro formování rohů dveří a krytů za studena, který odstraňuje typické operace jako svařování a broušení.

Nové tvářecí technologie pro výrobu karoserií

V současné době jsme svědky stálého, ale pochopitelného zvyšování požadavků na konstrukci karoserií osobních automobilů. Jsou to požadavky na konstrukční, ekonomická a ekologická zlepšování.

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