Производство на телата от ламарина чрез метално штамповане: Технически наръчник

Накратко

Производство на метални каросерни панели чрез штамповане включва прецизни процеси с висока мощност, които превръщат листов метал в аеродинамични и структурни автомобилни компоненти. За разлика от стандартните скоби, панелите за кузова изискват специализирана уредба от тип "Клас А", за да се осигурят безупречни, бездефектни външни повърхности. Промишлеността все повече преминава от традиционния стоманен материал към алуминиеви сплави с висока якост, за да се намали теглото на превозното средство, което изисква напреднала трибология и компенсация на еластичното връщане при проектирането на матриците.

За инженерите по автомобили и служителите по набавяне ключовите моменти за вземане на решение са свързани с избора на подходящата технология за матрици — обикновено трансферни матрици за големи панели и прогресивни матрици за по-малки структурни части — както и проверката на доставчиците според тяхната способност да поддържат строги стандарти за качеството на повърхността при производство под високо натоварване.

Избор на процес: Трансферни срещу прогресивни матрици

Производството на каросерни панели се определя от геометрията, размера и обема на детайла. Докато стандартното щанцоване може да използва просто изрязване, каросерните панели изискват сложни процеси с много етапи. Двете доминиращи технологии са щанцоване с прехващащ умиращ и прогресивно щанцоване, като всяка от тях служи за различни инженерни нужди.

Щанцоване с прехващащ умиращ: Стандарт за големи панели

За големи повърхностно-критични компоненти като капаци, врати, покриви и фенерчета, щанцоването с прехващащ умиращ е индустриалният стандарт. В този процес детайлът се отделя от металическата лента рано в цикъла и механично се прехвърля между станциите чрез автоматизирани пръсти или релси. Това позволява свободно манипулиране на детайла под всеки ъгъл, което е от съществено значение за дълбоко изтегляне и сложна контурна обработка, без ограниченията на носеща лента.

Прогресивно щанцоване: Скорост за структурни части

Прогресивното штамповане на матрицата захранва непрекъсната лента от метал през няколко станции, като частта остава прикрепена към лентата до окончателното отрязване. Този метод е по-бърз и по-рентабилен за по-малки, с голям обем структурни компоненти като стълбове, подкрепления и скоби. Въпреки това, свързването с лентата ограничава възможността за въртене на частта за сложни геометрични форми, което я прави по-малко подходяща за големи външни панели.

Избор на материал: Стомана срещу алуминий

Избор на материал в производство на метални каросерни панели чрез штамповане е балансиране между формируемост, разходи и намаляване на теглото. Търсенето на по-висока горивна ефективност и удължаване на пробега при електрическите превозни средства (EV) ускори прилагането на леки материали, което принципно промени параметрите на штамповането.

Преходът към алуминий

Алуминиевите сплави (серии 5000 и 6000) все повече се предпочитат за затварящи елементи (капаци, багажници), тъй като осигуряват намаляване на теглото до 40% в сравнение със стоманата. Въпреки това алуминият създава значителни производствени предизвикателства. Той има по-голяма склонност към "връщане след деформация" — еластичността на метала, която го кара да се върне към първоначалната си форма след оформянето — което изисква преувеличено закривяване при конструирането на матриците. Освен това алуминият е по-податлив на залепване (адхезия към инструмента), което изисква специализирани смазки и матрици с PVD покритие, за да се предотврати разкъсване.

Високоякостна стомана с висока якост (AHSS)

Въпреки нарастването на използването на алуминий, стоманата остава доминираща за компонентите на касата за безопасност поради по-голямата си якост на опън. Съвременните стомани от „трето поколение“ предлагат компромис – висока якост при подобрена формоустойчивост. Производителите често използват хладнопресована желязна методи за допълнително втвърдяване на тези материали, макар това да увеличава необходимата тонажна мощност от пресовата линия.

Постигане на повърхностно качество от „клас А“

Характерната особеност на производството на каросерни панели е изискването за повърхностно качество от „клас А“. Повърхност от клас А се отнася до видимата външна обвивка на автомобила, която трябва да бъде математически перфектна и свободна от всякакви естетически дефекти. За разлика от вътрешните конструктивни части (клас Б) или скритите скоби (клас В), панелите от клас А трябва да отразяват светлината равномерно, без вълни или изкривявания.

Предотвратяване и откриване на дефекти

Постигането на това ниво на качество изисква почти стерилна среда в производствената зона за штамповане. Дори микроскопична прашинка, попаднала в матрицата, може да причини „бели точици“ или вдлъбнатина по панела, като го направи негоден. Чести дефекти, срещу които инженерите водят борба, включват:

• Пореста кора: Грапава повърхност, причинена от неправилен размер на зърното в суровината или прекомерно разтегляне.
• Лудеринг (следи от разтягане): Видими линии на течност, които се появяват, когато металният предел на овличане е надвишен неравномерно.
• Следи от усукване: Вдлъбнатини, причинени от свиване на материала върху вътрешни ребра или издатини.

Производителите от висшата лига използват автоматизирани оптични системи за проверка и „полиране“ — ръчен процес, при който квалифицирани майстори трият повърхността с абразивен камък, за да подчертаят области с по-високо или по-ниско ниво, невидими с просто око. Този акцент върху детайлите е, което отличава обикновен автомобилно щамповане цех от специализиран производител на кариrosерийни панели.

Фактори за разходи и квалификация на доставчици

Икономиката на щамповането се определя от амортизацията на инструменти и цикълно време. Първоначалните капиталови разходи за комплект клас А трансферни матрици могат да достигнат милиони долари. Поради тази причина изборът на доставчик не се свежда само до цена на брой; той е въпрос на възможности през целия жизнен цикъл.

Свързване на прототипа с производството

Основно ограничение за производителите на автомобили е преходът от прототипи с меки инструми към масово производство с твърди инструми. Доставчици, които могат да управляват и двата етапа, значително намаляват риска. Например, производители като Shaoyi Metal Technology ускоряват този напредък, като предлагат възможности, които се мащабират от бързо прототипиране до високотомнос производство. Фабриката им поддържа пресови мощности до 600 тона и отговаря на стандарта IATF 16949, осигурявайки, че строгите контроли за качество, разработени по време на прототипния етап, се запазват, когато производството се увеличи на милиони единици.

Ключови критерии за оценка

При одитиране на потенциален партньор за телата на панели, екиповете за набавяне трябва да проверят:

• Тонаж на преса и размер на легло: Разполагат ли с преси над 1000 тона, необходими за производството на цели странични панели или капак на каросерията от единичен елемент?
• Симулационен софтуер: Използват ли AutoForm или Dynaform за прогнозиране на остатъчната деформация и изтъняване преди рязане на стоманата?
• Вторични операции: Могат ли да извършват хем-валиране (сгъване на ръба на външния панел върху вътрешния) и роботизирана сглобка?

Заключение

Овладяване производство на метални каросерни панели чрез штамповане изисква сливане на металургичната наука, прецизното инженерство и строг контрол на качеството. Докато дизайновете на превозните средства стават все по-аеродинамични и по-леки, зависимостта от напреднали методи за формоване на алуминий и перфектни повърхности от клас А ще продължава да нараства. Успехът в тази област зависи от партньорство с производители, които не само разполагат с необходимата инфраструктура с висока товароносимост, но също така демонстрират дълбоко разбиране на трибологията на матриците и намаляването на дефектите.

Често задавани въпроси

1. Каква е разликата между повърхности от клас А и клас Б при штамповката?

Повърхнините от клас A са видимите външни части на превозно средство (капаци, фенерони, врати), които изискват безупречна, огледална повърхност, подходяща за боядисване. Повърхнините от клас B са вътрешни или конструктивни компоненти (дънни панели, вътрешни рамки на врати), при които допустими са малки естетически несъвършенства като следи от инструменти или вълнистост, стига да се запази конструктивната цялост.

2. Защо алуминият се използва все по-често при съвременните кариности?

Алуминият тежи приблизително една трета от теглото на стоманата, което значително подобрява икономичността на горивото при ДВГ превозни средства и удължава обсега на електрическите превозни средства. Въпреки че е по-скъп и по-труден за штамповане поради ефекта на възвръщане (spring-back), спестяването на тегло оправдава разходите при премиум и EV модели.

3. Каква тонажност на пресата е необходима за штамповане на кариности?

Пробиването на големи панели за кариерата обикновено изисква масивни хидравлични или механични преси, често с усилие от 1000 до 3000 тона или повече. Това високо усилие е необходимо, за да се формира металът в сложни форми без разкъсване, особено при работа със сплави с висока якост.