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

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?

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.

Související články
Tvářecí a výrobní procesy ve stavbě lehkých karoserií

Stále rostoucí nároky na zmenšování hmotnosti karoserií osobních automobilů a užitkových vozidel vytvářejí tlak na jejich konstruktéry a na výrobní technologie.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Lisy na lamely elektromotorů

V červnu, nejprve v závodě v Göppingenu a posléze v Berlíně na výstavě Coil Winding Expo, představila skupina Schuler svůj první vysokorychlostní lis řady Smartline SA-S pro vysekávání lamel vysoce energeticky účinných elektromotorů.

Možnosti technologie CNC ohýbání profilů

Technologie CNC ohýbání za studena v sobě skýtá přesně to, co současné požadavky trhu žádají - umožňuje vytvářet poměrně flexibilním způsobem designově zajímavé tvary ve výborné kvalitě za příznivých nákladů.

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.

Lehčí a čistější řezání vysoce pevných dílů

Automobilový průmysl řeší u karoserií především nízkou hmotnost a bezpečnost při nárazu. Proto se na vybrané části karoserie používají vysoce pevné ocele schopné tváření za tepla. Typickým příkladem je nový VW Golf VII. Při řezání vysoce pevných ocelí se s výhodou používá laser.

Technologie pro lehké automobilové konstrukce

Snižování dopadů automobilů na životní prostředí žádá stále lehčí konstrukce; úspora 100 kg hmotnosti sníží spotřebu paliva o 0,3 l a o 7,5 g emisí CO2 na 100 km. Také elektromobily potřebují lehčí díly, např. z uhlíkových kompozitů, aby pro vyšší dojezd vyvážily těžké baterie, jejichž vylehčování se zatím mnoho nedaří.

Komplexní obrábění rotačních dílů

Následující článek poskytuje reference rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků. V dnešním vydáním přineseme pohled z laakirchenského závodu na výrobu rotačních dílů Miba Gleitlager Austria GmbH a v příštím vydání reportáž ze salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber specializující se od kusové až po sériovou výrobu dílů a sestav.

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.

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 %.

Použité pneumatiky - kam s nimi?

Na začátku byl skvělý vynález: pneumatika. Byla vynalezena v devatenáctém století, úžasně zlepšovala vlastnosti jízdních kol a její vynález byl patentován. Později našla uplatnění především v automobilovém a leteckém průmyslu a dnes tvoří každodenní součást našeho života.

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.

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