Témata
Reklama

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.

Vybavení i pasivní bezpečnost způsobují naopak stálé větší požadavky na jejich hmotnost. Cesta ke snižování hmotnosti vede přes nové konstrukční materiály, novou konstrukci a nové nebo zdokonalené technologie jejich výroby.

Reklama
Reklama
Reklama

Požadavky na lisovnu budoucnosti

Používají se nejrůznější materiály, jejich kombinace a s tím související nové technologie výroby dílů a jejich spojování. Soutěží mezi sebou materiály, jako ocel, Al, plast a následně nejrůznější způsoby plošného, objemového tváření, lití, nejrůznější způsoby zpracování plastů CFK a SMC. Klasické tažení ustupuje těmto novým technologiím. Tváření vysokopevnostních materiálů přichází na svoje meze použití. Podrobný popis materiálů pro C třídu automobilů u firmy Mercedes a jejich vývoj je na obr. 1. Pro lisování budou i nadále používány transferové a tandemové linky. Stále ve větší míře se budou používat servolisy. Dílčí je problematika průběhu tvářecí síly, rozměry stolu, požadovaný počet tvářecích a střižných operací, zvýšení požadavků na údržbu lisů a střižných nástrojů a úspora energií. Nové materiály ze slitin hliníku povedou k novým požadavkům na technologii tváření za tepla. Zvýší se požadavky na management materiálů, jejich likvidaci a recyklaci. U zpracování slitin hliníku je třeba řešit problém nárůstků.

Obr. 1. Změny materiálů karoserií při přechodu ze stavební řady W203 na řadu 204 Obr. 2. Střední tvrdosti HV1 pro různé oceli a stupně ochlazování při konstantních podmínkách austenitizace, 5 min – čas austenitizace, 7 s – doba manipulace


Obr. 3. Zařízení pro konduktivní ohřev přístřihů
Pro zvětšení klikněte na obrázek

Použití plastů v hromadné výrobě

Pro použití plastů v hromadné výrobě vznikají zvýšené požadavky na crash, lakování a kvalitu povrchu karoserie. Firma Mercedes se přednostně zaměřuje na výrobu sekcí automobilů. Děje se tak i pro malosériovou výrobu. Záměna plechových výlisků prvky vyráběnými jinými technologiemi vede k nehospodárnému provozu lisovacích linek. S tím je třeba počítat již při projektování. Nutnost flexibilního pracovního provozu lisu, pracovních modulů, v závislosti na materiálu, technologii a sériovosti. Pro ocelové karoserie se jeví jako nejvhodnější cesta v používání plechových dílů o vysoké pevnosti tvářených za tepla. Do budoucna se předpokládá výrazný nárůst jejich použití. Se zpracováním vysokopevnostních ocelí nastupují problémy s okujemi, odpružením a rovnáním, s cenou materiálu a v neposlední řadě s dlouhými výrobními takty. Tyto problémy je nutné řešit.


Obr. 4. Část pro ohřev
Pro zvětšení klikněte na obrázek

Alternativní materiály pro tváření plechů za tepla

Řešení začíná u hledání vhodných alternativních materiálů pro tváření plechů za tepla. Běžně probíhá tváření vysokopevnostních ocelí po ohřevu za tepla s prudkým ochlazením v nástroji. Pro tyto aplikace byla vyvinuta ocel 22MnB5. Cílem bylo hledat jiné alternativní oceli pro stejné použití. K tomu byly vybrány oceli C35, C45 a 42 CrMo4 uvedené v tabulce 1. Pro různé parametry tváření za tepla byly sledovány struktury a mechanické vlastnosti. Výsledky byly porovnávány s ocelí 22MnB5, s = 1,0 a 1,5 mm. Ochranná vrstva byla použita. Pokud byly plechy s povrchovou úpravou AlSi, tak byly déle drženy na austenitizační teplotě. Bude do budoucna nutné řešit ohřev, transfer přístřihu k nástroji a varianty ochlazování. Austenitizační teplota a ochlazování jsou stejné jako pro 25MnB5. Na sledovaných vzorcích bylo v závislosti na rychlosti ochlazování sledováno zrno, tvrdost podle Vickerse 9,8 N (HV1), příklad je na obr. 2. Dále byly prováděny trhací zkoušky na trhačce firmy Dyna-Mess se SW od firmy Zwick. Sledován byl vliv teploty předehřevu a rychlosti ochlazování při dilatometrické zkoušce. Zkoušené plechy jsou použitelné a cenově výhodnější než z 22MnB5. Vedle ceny materiálu jsou předpoklady ke zkrácení výrobního cyklu. Je nutné dále provést zkoušky s reálnými díly, aby byla ověřena použitelnost materiálu.

Konduktivní ohřev

Vysokopevnostní ocelové plechy se před tvářením ohřívají na 950 °C. Následuje prudké ochlazení ve tvářecím nástroji. Lze tak docílit pevnosti až 1 500 MPa a nízký sklon k zpětnému pružení. Ohřev probíhá až ve čtyřicet metrů dlouhých pecích konvekcí, vedením tepla a zářením. Pece jsou drahé zařízení, potřebují hodně místa a energie. Jsou již snahy odpadní teplo z pecí dále využívat. Dobrou alternativou je konduktivní ohřev. Při něm se na ohřívaný přístřih položí dvě elektrody a těmi prochází přímo elektrický proud. Dochází k významným úsporám energie a k nižším počátečním investicím. Kratší časy ohřevu snižují vznik okujení. Vzrůstá tak tažnost při zachování pevnosti. Pokusy již byly provedeny s ohřevem čtyřhranných polotovarů, výztuh dveří a B-sloupků. Bylo třeba řešit celkovou konstrukci zařízení, jeho elektrické části, pneumatiku, vodní chlazení, obsluhu na PC apod. Dále následovaly praktické zkoušky. Z nich vyplynuly možnosti využití do budoucna, použitelnost, i koncepce odstupňovaného ohřevu. Celková fotografie zkušebního zařízení je na obr. 3, detailní pohled na ohřívací část je na obr. 4. V návaznosti se dělají zkoušky s konduktivním ohřevem na více místech současně, tedy pro více přístřihů. Cyklus ohřevu lze předem volit a automatizovat. Zkoušky vytvrzování se budou dále dělat po ohřevu v průmyslově používaném nástroji.

doc. Ing. Jan Šanovec, CSc.
Použitá literatura: Umformen, Schneiden, Verbiden im Leichtbau, EFB, Tagungsverband T36, Hannover 2013. ISBN 978-3-86776-400-1. Str. 13 Abb. 2

jan.sanovec@fs.cvut.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 140111
Datum: 12. 02. 2014
Rubrika: Trendy / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Češi v říši středu a snů

Česká expozice společné účasti na veletrhu CIMT je stejně jako v předchozích ročnících realizovaná specializovaným úsekem a. s. Veletrhy Brno a organizovaná pod patronací Ministerstva průmyslu a obchodu ČR. Nutno podotknout, že letošní expozice, i když po dlouhé době beze strojů, byla po designové stránce s ohledem na její kompaktnost velmi povedená. Možná právě proto, že ji netříštily volné otevřené plochy kolem stroje.

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?

Výzvy při lisování hliníku

Vzhledem k neustále se zvyšujícím požadavkům na snižování spotřeby paliv automobilovém průmyslu, musí výrobci hledat cesty ke snižování hmotnosti automobilů všech produktových řad. Vedle používání ocelí AHSS a UHSS jsou hliníkové slitiny velmi atraktivní a životaschopnou možností pro výrobce. Novější typy oceli mohou být zpracovány podobným způsobem původně používaným po generace. Hliníkové materiály mají mnoho výhod i nevýhod oproti oceli, které musí být pečlivě zváženy.

Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 9. a 10. díl: Jak se staví odborníci k e-mobilitě

V minulém díle našeho seriálu jsme dali prostor pověřenci ministra dopravy pro čistou mobilitu Mgr. Janu Bezděkovskému pro vyjádření se k jednotlivým problematickým aspektům, které s sebou přináší deklarovaný úplný přechod na elektromobilitu. V tomto díle jsme s podobnými otázkami oslovili odborné garanty našeho seriálu – prof. Macka a Ing. Morkuse –, již na ně velmi obšírně odpověděli. Zároveň tímto rozhovorem s odborníky, kteří náš seriál dozorovali, připomínkovali jednotlivé díly a motivovali nás k tvorbě dalších, seriál Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu končí. Snad svůj účel – jímž bylo představit některé problematické stránky úplného přechodu na elektromobilitu a předložit je k další diskuzi – splnil.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 4. díl: Jaké jsou limity lithiových baterií

Stěžejní součást bateriových elektrických vozidel představuje trakční baterie, soustava navzájem propojených sekundárních (nabíjecích) galvanických článků, které v podobě chemické energie akumulují tu elektrickou, již z baterie získává elektromotor. Protože se jako jedna z nevýhod elektrických vozidel oproti těm konvenčním uvádí poměr uložené energie a hmotnosti akumulátorů, tedy jejich relativně nízká specifická energie, zaměříme se v tomto díle našeho seriálu právě na ni, představíme si některé možnosti jejího navýšení a zmapujeme důsledky, jaké může pro mobilitu mít.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Modernizace laboratoře pro měření emisí

Od listopadu 2011 je v Roztokách u Prahy otevřen objekt VTP Roztoky. Objekt o celkové ploše 4 200 m2 využívá pro k realizaci svých aktivit zejména Centrum vozidel udržitelné mobility (CVUM), založené při ČVUT v Praze, Fakultě strojní. Budova vznikala právě na základě požadavků vědeckých a akademických pracovníků z ČVUT, kteří hledali nové laboratorní a kancelářské prostory se záměrem vytvořit špičkové výzkumné pracoviště a navázat tak na projekty Výzkumných center spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka I, II, úspěšně řešené v  letech 2000 až 2011 pod vedením prof. Jana Macka. Záměr se podařilo realizovat také díky synergii projektů, využitých pro financování výstavby objektu a následně vybavení jednotlivých laboratoří. V loňském roce, sedm let po oficiálním otevření, byla realizována přístavba a obnova emisního vybavení v laboratoři s válcovou brzdou.

Formárenský veletrh se blíží

Již třetí ročník formárenského veletrhu Moulding Expo v druhé polovině května bude hostit výrobce forem a nástrojů a dodavatelé potřebných technologií ve Stuttgartu. Pořadatelé sezvali novinářskou obec do slovinské Lublaně, kde prozradili několik detailu o blížícím se veletrhu. Součástí tiskové konference byla také návštěva místních nástrojáren a výzkumného centra pro formárenství.

Válcová laboratoř pro měření emisí

Měřením emisí se Škoda Auto zabývá již více než šedesát let. Spolu s vývojem motorů a vozidel a stále se zpřísňující legislativou vznikla potřeba vybudovat Emisní centrum Jih. Základní kámen tohoto centra byl položen v Mladé Boleslavi v létě 2016 a letos v květnu byl otevřen první ze tří měřicích boxů, vybavený nejmodernějšími technologiemi. Celková investice se vyšplhala k 15 milionům eur.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Vždy se snažíme konkurenci předběhnout

Špičkový výzkum a transfer high-tech technologií do medicínské, průmyslové a environmentální praxe s důrazem na mezinárodní spolupráci je hlavním cílem Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM), vědecko-výzkumného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.

Fórum strategického manažera v deseti zastaveních, Luboš Malý, Brück AM

V novém seriálu chceme oslovovat naše top manažery a hledat u nich tajemství jejich úspěchu, jež by mohlo být inspirací pro ostatní, kteří se na podobnou dráhu vydávají či již po ní jdou. Strategie prvního kroku často bývá přelomová – iniciuje další, následující kroky, rozhoduje a ovlivňuje činy budoucí a v žádném případě ji nelze podcenit.

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