Com es fabriquen els amortidors: components metàl·lics i processos

El procés de fabricació d’amortidors converteix l’acer certificat en components estampats, mecanitzats, soldats i recoberts, que després s’assemblen per formar un amortidor funcional. Aquesta guia està redactada per a enginyers i equips d’adquisicions de fabricants d’amortidors i proveïdors de suspensió de nivell 1 que avaluen rutes de fabricació, controls de qualitat i capacitat dels proveïdors.

Explica com es fabriquen els amortidors des de la perspectiva dels components metàl·lics: control de materials, preparació de tubs i barres, estampació, mecanització, soldadura, tractament superficial i inspecció. També inclou un estudi de cas de producció de Shaoyi i una llista de verificació dels elements a incloure en una sol·licitud de pressupost (RFQ).

Aportacions clau

• Els certificats de material i la traçabilitat per número de calor són la base per garantir components d’amortidors coherents.
• Els seients per a molles, les plaques de muntatge, les suportes i les cobertes depenen d’un formigat, perforació i calibratge controlats.
• Les unitats soldades de tub necessiten verificar la resistència de les unions i l’estanquitat abans de l’embarcament.
• La regulació de les vàlvules, el buidatge d’oli i la calibració de l’amortiment corresponen al fabricant de l’amortidor; el proveïdor de peces metàl·liques lliura components estructurals controlats amb registres.
• Una sol·licitud completa de preu (RFQ) i un nivell PPAP definit acullen el procés de pressupost i aprovació.

Què fa un amortidor i per què importen les seves peces metàl·liques

A mesura que la suspensió es mou, el pistó impulsa l’oli a través de passos de vàlvula calibrats. La resistència hidràulica converteix el moviment en calor i controla la compressió i la reacció. Tot i que les vàlvules defineixen les característiques d’amortiment, l’estructura metàl·lica que les envolta suporta les càrregues: posiciona la molla, fixa l’amortidor a la barra de direcció i al xassís, conté l’oli i protegeix la tija.

Per això, la qualitat dels components metàl·lics de l’amortidor es reflecteix directament en la durabilitat, el soroll i el rendiment de la garantia. Els errors dimensionals afecten l’alineació i la instal·lació de la molla, les soldadures febles poden trencar-se sota càrrega cíclica i els recobriments defectuosos provoquen corrosió a la base i als suports.

Components metàl·lics fonamentals i com es fabriquen cadascun

Les llistes de components varien segons el disseny, però la majoria d’amortidors per a vehicles de turisme inclouen les parts següents.

Les seccions següents expliquen cada trajecte amb més detall.

Materials primers seleccionats per la seva resistència, durabilitat i resistència a la corrosió

El control dels materials arriba abans de qualsevol conformació. Es confirmen la qualitat, el gruix, les propietats mecàniques, l'estat de la superfície i la traçabilitat abans que comenci la producció, perquè les variacions en aquesta fase es manifesten més endavant com a rebot, fissuració o qualitat de soldadura inconsistent.

Qualitats d'acer emprades per a tubs, barres i suports

Els seients de molla, les plaques de muntatge i els suports solen fer-se amb làmines d'acer de baix contingut de carboni o d'acer d'alta resistència deformable, seleccionades segons la profunditat de la conformació i la càrrega suportada per la peça. Els tubs exteriors i els tubs de reservori fan servir tubs d'acer de precisió. Les barres del pistó són de barra d'acer aliats que respon bé al temple per inducció.

Cada certificat de material ha d’indicar la composició química, la resistència a la tracció i la resistència al límit elàstic, l’allargament, la tolerància de gruix, l’estat de la superfície i el número de calor. En el cas dels tubs, la inspecció d’entrada comprova també el diàmetre, el gruix de la paret i la rectitud.

Alumini i aliatges especials en dissenys lleugers

L’alumini apareix en alguns dissenys lleugers i d’alt rendiment per reduir la massa no suspesa. Substituir una peça d’acer per una d’alumini modifica els límits de conformació, el mètode d’unió i el comportament davant la corrosió, de manera que cal revalidar les eines i el procés, i no només fer una substitució directa del material.

Certificacions del material i traçabilitat

La traçabilitat per número de calor abasta des de la bobina, barra o tub entrants fins a cada operació i, finalment, la peça enviada. Es conserven els certificats de fàbrica, els registres d’inspecció d’entrada, els registres de producció i les dades d’inspecció final, de manera que qualsevol problema en camp es pugui rastrejar fins al lot de material corresponent.

Com afecten les propietats dels materials la vida útil per fatiga dels components

La resistència, la ductilitat, la duresa i la resistència a la corrosió determinen conjuntament la durada d’un component sotmès a càrregues cícliques. Un seient de molla format massa a prop del seu límit d’allargament, o un suport amb el revestiment deteriorat en una vora afilada, fallaran abans del previst en el disseny. Ajustar la qualitat del material a la severitat de la conformació i el sistema de revestiment a l’entorn és el primer pas per controlar la fatiga.

Com comença el procés de fabricació d’amortidors amb la preparació de tubs i barres

La preparació converteix el material certificat en peces en brut controlades. Per als tubs exteriors i als tubs de reserva, el procés consisteix en el tall precís de tubs, la conformació dels extrems quan cal, la neteja, la desburratge i la inspecció dimensional. Aquests tubs es tallen a partir de tubs d’acer precisos; no es formen per estampació profunda a partir de discos circulars. Per als eixos de pistó i els ulls de fixació, es tallen barres o fils a la longitud adequada, amb la tolerància necessària per a l’operació següent.

Tall de tubs i barres segons les especificacions

El tallat ha de produir extrems quadrats, longituds estables i mínimes escates. El diàmetre del tub, el gruix de la paret, la longitud i la rectitud es comproven al començament de cada lot i amb una freqüència definida després.

Neteja, endreçament i comprovacions dimensionals

La neteja elimina l’oli i les partícules que interferirien en la soldadura i el revestiment. L’endreçament i la manipulació cuidadosa redueixen la distorsió. Els calibradors, micròmetres i equips de mesura calibrats utilitzats durant el procés confirmen les dimensions crítiques abans que les peces passin a l’etapa següent.

Gestió d’escates, danys superficials i contaminació

El desburrat i la inspecció visual eviten que les làmines malmeses entrin en operacions posteriors. Les superfícies que entraran en contacte amb els segells o que quedin en les unions soldades es protegeixen contra abovellaments, ratllades i contaminació, ja que el procés d’muntatge del fabricant de l’absorbidor hi depèn.

Components estampats: seients per molles, plaques de muntatge, suports i cobertes

L’estampació de xapa metàl·lica produeix la majoria de les peces estructurals d’un amortidor: seients per molles, plaques superiors de muntatge, suports de nus de direcció, suports de fixació i cobertes protectores. La ruta adequada depèn de la geometria, el material, el gruix i el volum anual. Per a peces d’alt volum, serveis d'estampació automotriu basada en motlles progressius ofereix les dimensions més constants i el cost per peça més baix.

Estampació progressiva per a seients per molles, plaques de muntatge i suports

Un motlle progressiu combina tallat, doblegat, perforat, retallat i calibrat en una sola tira, de manera que cada cop de premsa produeix una peça acabada. Els seients per molles es formen i calibren per controlar l’alçada del seient i la superfície de contacte amb la molla. Els suports es perforan i doblegen per mantenir la posició i l’angle dels forats per a la soldadura posterior.

A la producció de Shaoyi, els seients per molles solen utilitzar 2.0mm de làmina.

Després de formar-se, les peces es netegen i s’inspeccionen per comprovar la planitud de les superfícies de muntatge, la posició dels forats, l’alçada i l’angle abans de passar a la soldadura o al revestiment.

Fabricació de cobertes contra el pols i tapades superiors

Les cobertes contra el pols i les tapades superiors es treuen de làmines i després es tallen. Els principals riscos són les fissures al radi de l’estrinyiment, les arrugues al rebaix i l’escassesa excessiva de la paret; per tant, la profunditat d’extracció, la pressió del sostre de la làmina i els radis de la matriu es configuren durant les proves de la matriu i es verifiquen en les primeres peces obtingudes.

Prevenció de fissures, arrugues i retroces elàstic

Els defectes habituals en la conformació de peces d’amortidors inclouen el retroces elàstic, la desviació de la posició dels forats, les fissures de conformació, les arrugues, les vores esmolades, l’escassesa i la distorsió. La simulació CAE de conformació abans de fabricar la matriu, les proves de la matriu, una estació de calibratge específica i la inspecció durant el procés són els principals controls. L’estudi de cas que apareix més endavant d’aquesta guia mostra com aquests controls van millorar el rendiment en una peça real.

Mecanitzat i conformació de barres per a ulls de muntatge i varetes de pistó

Els components fabricats a partir de barres o fils, en lloc de fulls, segueixen una ruta diferent. Els dos més importants són l’ull de muntatge i la barra del pistó.

Ulls de muntatge: encapçalament en fred respecte a forjat respecte a mecanitzat

Un ull de muntatge es pot fabricar de tres maneres. La tria depèn del volum, de la geometria i de la càrrega.

Shaoyi admet les tres rutes mitjançant estampació a fred ,forja , i Freshener per maquinari CNC , de manera que la ruta pot canviar a mesura que un programa passa de prototip a producció.

Ruta de la barra del pistó: De barra estirada en fred a superfície cromada

La ruta estàndard de la barra del pistó és barra estirada en fred → enduriment per inducció → esmolat → cromatge → polit. L’enduriment per inducció produeix una capa resistente al desgast. L’esmolat controla el diàmetre, la rectitud i la redonesa. El cromatge aporta resistència al desgast i a la corrosió, i el polit genera l’acabat superficial necessari per al contacte amb les juntes.

La conformació en fred o l’estrènyer s’utilitzen només per a geometries extremes específiques, com ara la reducció de diàmetre on es fixa el pistó.

Filets, ranures i superfícies de contacte amb les juntes

Els filets i les ranures es mecanitzen segons el plànol. Al bastó, el pla de control estableix límits per a la rugositat, el gruix del cromatge, l’adherència i els defectes permesos. Les ratllades, les depressions, el descamament o la visibilitat del substrat porten a la rebutjació.

Verificació dimensional

Les màquines de mesura per coordenades (CMM), els calibradors calibrats, els analitzadors de rugositat i les inspeccions visuals s’assignen a cada característica pel pla de control, i els resultats s’enregistren per garantir la traçabilitat.

Tubs i conjunts soldats que fixen l’estructura dels amortidors

La soldadura uneix el tub als ulls de fixació, als suports de nus, als seients de molla i als components del reservori. El procés ha de controlar la posició de les unions, la mida de la soldadura, la penetració, la deformació i l’estanquitat. Shaoyi fabrica conjunts soldats d’amortidors en línies automatitzades mitjançant soldadura amb protecció de gas (MIG/MAG), per arc i làser.

Fixació d’ulls de fixació, suports i components del reservori

Després del tall del tub i de la preparació dels extrems, les plantilles posicionen cada peça abans de la soldadura. La seqüència de soldadura es programa per limitar la deformació, i les comprovacions posteriors a la soldadura confirmen la posició dels suports, l’alineació dels ulls i la longitud total.

Selecció del mètode de soldadura

Control de les zones afectades per la calor i de la deformació per soldadura

L’aportació de calor, l’emprèsament i la seqüència es validen per a cada unió. Una aportació excessiva de calor debilita la zona afectada per la calor i deforma els tubs de paret prima, de manera que els paràmetres de soldadura s’enregistren i les dimensions després de la soldadura es comproven respecte del plànol.

Prova de penetració i resistència de la soldadura

La qualitat de la soldadura es verifica mitjançant proves d’arrencada, examinació macroscòpica de la penetració i mostres destructives amb una freqüència definida. S’apliquen mètodes no destructius, com ara les proves ultrasòniques, per partícules magnètiques i per penetració, quan l’especificació ho exigeix.

Prova d’estanquitat de cambres de pressió soldades

Per a les cambres soldades, Shaoyi normalment realitza proves d’estanquitat amb aire a pressió d’uns 0,5 MPa (5 bar), essent la pressió de prova real i la taxa de fuita admisible definides segons l’especificació del client.

Els tractaments de superfície protegeixen les peces metàl·liques del desgast i la corrosió

Cada component rep una ruta de revestiment adaptada al seu substrat i a la seva funció. Aquesta ruta defineix el tractament previ, el tipus de revestiment, el gruix, l'adherència i l'enmascarament.

Cromat per a les barres del pistó

La barra del pistó es cromada després d’emmotllar-se i es polit després. El gruix del cromat, l’adherència i la rugositat es controlen amb molta precisió, ja que la barra passa pel segell durant tota la vida de l’absorbidor.

Fosfat, recobriment electrolític, recobriment en pols i pintura

Els cossos exteriors, els seients de molla i les suportes solen rebre un tractament previ amb fosfat, seguit d’un recobriment electrolític, i de vegades també un recobriment superior en pols o pintura. El recobriment electrolític arriba a les concavitats i als cantons interiors que els mètodes de projecció no cobreixen, fet que és crucial en seients conformats i suportes soldades, on normalment comença la corrosió.

Desburrat i rentat abans del recobriment

Les escates, l’oli, el refrigerant i les partícules es retiren abans de revestir. Les vores afilades són un punt comú d’inici de la fallada del revestiment, per tant, els paràmetres de desburrat i neteja es controlen i enregistren.

Proves de rovell i resistència a la corrosió

La prova de boira salina verifica el sistema de revestiment segons l’estàndard del client, amb una durada d’exposició definida i criteris d’acceptació de rovell blanca o rovell vermella. Per a les peces amortidoras revestides per electrorrevestiment, Shaoyi normalment utilitza 480 hores com a durada de referència típica de la prova, segons l’especificació del client. Els requisits funcionals, com ara l’adherència, el gruix del revestiment i la resistència a la corrosió, tenen prioritat sobre l’aspecte estètic.

Què fa el fabricant d’amortidors respecte al que fa el proveïdor de metall

Un amortidor combina components de diversos proveïdors, i la claredat en les responsabilitats accelera la cotització i l’aprovació. Normalment, el fabricant d’amortidors realitza la muntatge de les piles de vàlvules, els segells, el buidatge d’oli, la càrrega de gas, el tancament del tub i la calibració de la força d’amortiment. El proveïdor de components metàl·lics subministra peces amb toleràncies dimensionals controlades, recobertes i documentades per a aquest muntatge.

El tipus de construcció també determina quins tubs subministra el proveïdor. Un amortidor de doble tub utilitza un tub interior de treball i un tub exterior de reserva, mentre que un d’única tubuladura utilitza un sol tub de treball amb un pistó flotant. Qualsevol d’aquests dissenys pot estar carregat amb gas.

Estudi de cas: Placa superior de muntatge per a la suspensió frontal d’un vehicle de passatgers

En un projecte recent de Shaoyi, vam fabricar una placa superior de muntatge d’amortidor per a la suspensió frontal d’un vehicle de passatgers. La peça està feta d’acer laminat en fred DC04 (EN 10130), de 2,0 mm d’escorça, amb una resistència a la tracció de 270–350 MPa, i la demanda és de 320.000 unitats anuals.

El procés va des de l’alimentació de bobina fins a l’estampació progressiva, conformació, perforació, retallada, calibratge, neteja i inspecció, en una premsa mecànica de 250 tones amb una matriu progressiva d’una sola cavitat fabricada per nosaltres taller intern de motlles d'estampació .

Al llançament, la línia funcionava a 18 cops per minut amb un rendiment del primer pas del 93,1 %. Els principals rebutjats provenien de la recuperació elàstica, la desviació de la posició dels forats, les fissures durant la conformació i les vores afilades. Durant quatre setmanes, l'equip va fer tres canvis:

• S'ha afegit una etapa de preconformació abans de perforar.
• S'ha afegit una estació de calibratge per controlar la planitud de la superfície de muntatge, la posició dels forats, l'alçada total i l'angle de conformació.
• S'ha optimitzat la disposició de la tira.

Per als compradors, el resultat pràctic és la capacitat i el cost. La mateixa premsa i la mateixa matriu ara produeixen aproximadament un 22 % més de peces per hora amb menys residus, i la taxa total de rebutjament ha baixat del 6,9 % al 1,8 %, una reducció d’aproximadament tres quarts.

El control de qualitat i l’automatització mantenen la producció d’amortidors coherent

La coherència prové de les portes d’inspecció a cada etapa i dels registres que permeten al client visualitzar-les.

Portes d’inspecció des del material entrant fins al producte acabat

Els registres habituals inclouen certificats de material, informes dimensionals, resultats d’inspecció de soldadures, dades d’assaig d’arrencada, informes de revestiment i d’assaig de salmorra, i dades d’assaig d’estanquitat.

Proves destructives i no destructives

Les seccions macroscòpiques i les proves d’arrencada verifiquen la resistència de les soldadures en mostres, mentre que els mètodes ultrasons, de partícules magnètiques i per penetració comproven les soldadures sense destruir la peça.

Control estadístic de processos, PFMEA i accions correctives

Els gràfics SPC segueixen en temps real les dimensions crítiques, la PFMEA identifica els riscos abans del llançament i l'MSA confirma que els instruments de mesura són capaços. Quan una característica es desvia, el pla de reacció activa la contenció, l'anàlisi de l'arrel del problema i l'acció correctiva.

Embalatge, identificació i PPAP

Les peces s'identifiquen i s'embalen per evitar danys durant el transport i mantenir la traçabilitat fins al lot de producció. El paquet PPAP, que inclou el flux de procés, la PFMEA, el pla de control, l'MSA, les dades de capacitat i els resultats d'inspecció, proporciona al client la documentació necessària per a l'aprovació.

Llista de comprovació per a la sol·licitud de preu (RFQ) de components d'amortidors

Inclou els següents elements a la vostra RFQ per obtenir una oferta precisa en la primera ronda:

• plànol 2D i model 3D, amb el nivell de revisió
• Qualitat i gruix del material, o diàmetre i gruix de paret del tub
• Volum anual i rampa prevista
• Especificació del revestiment i requisit d'assaig de boira salina
• Requisits de soldadura, incloent-hi la pressió de prova d’estanqueïtat i el límit de taxa de fuga
• Mètodes d’assaig i criteris d’acceptació, com ara la força d’arrancament i les dimensions crítiques
• Requisits d'embalatge i etiquetatge
• Mètode de traçabilitat
• Nivell PPAP requerit
• Registres d’inspecció exigits amb cada enviament

Carregueu els vostres plànols i especificacions mitjançant el nostre pàgina de contacte per sol·licitar un pressupost. L’equip d’enginyeria de Shaoyi proporciona una anàlisi tècnica en un termini de 12 hores.

Conclusió

El procés de fabricació d’amortidors vincula la traçabilitat dels materials, l’estampació, la preparació de tubs, la mecanització, la soldadura, el tractament superficial i la inspecció. Per al proveïdor de components metàl·lics, cada pas ha de coincidir amb el plànol, el pla de control i els registres que el client necessita per a l’aprovació.

La millor manera d’avaluar un proveïdor de peces estampades personalitzades per a l’automoció i conjunts soldats és examinar les proves: com controlen els defectes de conformació, com verifiquen les soldadures i els recobriments, i quina aparença tenen les seves dades abans i després d’una millora.

PMF

Quins materials i gruixos són habituals per als seients de molla?

Els seients de molla solen fer-se amb làmines d'acer de baix contingut de carboni o d'alta resistència deformables. A la producció de Shaoyi, el gruix típic és  2,00 mm – 3,00 mm . El grau final i el gruix depenen de la càrrega, la geometria i la severitat de la conformació; per tant, la sol·licitud de pressupost ha d’especificar la certificació del material, les propietats de tracció i la tolerància de gruix.

Com es prova l’estanquitat després de la soldadura del tub exterior?

Les cambres soldades es proven mitjançant mètodes de decréixement de pressió d’aire o de fuita d’heli. L’especificació defineix la pressió de prova, el temps d’estabilització i de manteniment, el límit de taxa de fuita, la calibració de l’equipament i el pla de mostreig. La penetració de la soldadura, la resistència de la unió i la seva posició es verifiquen per separat.

Quan s’ha d’utilitzar l’embossat a fred per a un ull de fixació?

La conformació en fred és adequada per a ulls de muntatge d’alta volumetria amb geometria compacta i simètrica, i una qualitat de filferro adequada, on la conformació gairebé definitiva estalvia material i temps de mecanitzat. La forja o el mecanitzat són opcions millors per a geometries complexes, seccions més grans, volums més baixos o eliminació substancial de material.

Com s’ha d’especificar el recobriment del varell del pistó?

Indiqueu el procés: barra estirada en fred, tempestatge per inducció, rectificat, cromat, i polit. L’especificació del plànol o del recobriment ha de donar el diàmetre, la rectitud, la redonesa, la rugositat, el gruix del recobriment, l’adherència, la resistència a la corrosió, les zones que cal protegir (mascarar), i els defectes permesos, com ara porus, desclosions, ratllades o sustrat exposat.

Quins documents PPAP ha de proporcionar el proveïdor?

Un paquet típic inclou el flux de procés, l’anàlisi PFMEA, el pla de control, l’estudi MSA, les dades de capacitat, els certificats de material, els informes dimensionals, els informes de soldadura i de recobriment, els resultats d’assaig, els detalls d’embalatge i el mètode de traçabilitat, al nivell PPAP que demana el client.

Qui realitza la calibració de les vàlvules, l’oli, el gas i la força d’amortiment?

El fabricant d’amortidors realitza el muntatge de la pila de vàlvules, el farciment d’oli, la càrrega de gas i la calibració de la força d’amortiment. El proveïdor de metall subministra tubs controlats, suports, seients, cobertes, ulls de muntatge i varetes, juntament amb els registres d’inspecció requerits.

Quins registres de qualitat ha de conservar un proveïdor?

Registres de materials entrants, paràmetres de procés, inspecció dimensional, inspecció de soldadures, informes de revestiment i de prova de salmorra, resultats d’assaigs de desenganxament, dades d’estanquitat, registres de no conformitats, accions correctives i traçabilitat d’embarcaments, conservats durant el període de retenció exigit pel client.