SHRNUTÍ

Výběr optimálního maziva pro automobilové stříhání je kritické inženýrské rozhodnutí, které závisí na třech hlavních proměnných: materiálu polotovaru (konkrétně hliník karoserie vs. vysokopevnostní ocel), způsobu aplikace (kontaktní válce vs. nekontaktní postřik) a kompatibilitě po procesu. Moderní výroba automobilů stále více upřednostňuje chlorové rozpustné oleje nebo technologie na bázi horkého tavení, aby zvládly tribologické nároky slitin hliníku, zároveň zajišťující svařitelnost v následných procesech a soulad s environmentálními předpisy. Ke z prevence selhání jako například zatvrdnutí nebo hydraulického zaseknutí musí inženýři přizpůsobit viskozitu kapaliny (<20 cSt pro lehké tváření) rychlosti lisu a povrchové topografii materiálu. Nakonec správná volba vyvažuje snížení tření s jednoduchostí čištění a likvidace.

Kritické faktory výběru: materiálové a procesní proměnné

Základem výběru maziva je interakce mezi materiálem polotovaru a lisy pro tváření. Různé kovy reagují velmi odlišně na tření a teplo, což vyžaduje různé chemické složení. V automobilovém průmyslu je nejvýraznější rozdíl mezi hliníkovými slitinami a ocelmi s vysokou pevností.

Hliníkové karosárie (BIW) obvykle využívají slitiny řad 5xxx a 6xxx, které mají sklon ke zatírání – poruše, při níž se hliník přichytává na povrchu nástroje. Pro boj s tímto jevem musí maziva disponovat silnými vlastnostmi hraničního mazání. Zatímco dříve byly běžná minerální oleje, průmysl se posunul směrem k nezamastněným rozpustným olejům a emulsím. Tyto kapaliny poskytují potřebnou bariérovou ochranu bez těžkého zbytku, který komplikuje následné svařování. Naopak Oceli s vysokou pevností (AHSS) vytvářejí obrovské teplo a tlak, často vyžadující přísady pro extrémní tlaky (EP) (např. síru nebo fosfor), aby nedošlo k poškození nástroje.

Viskozita je dalším technickým parametrem, který nelze opomenout. Běžnou chybou při rychlostním stříhání je výběr příliš hustého maziva. Například běžná oleje pro válcovny často mají viskozitu přibližně 40 cSt při 40 °C . Ačkoli jsou účinné pro ochranu proti korozi během skladování, tato tloušťka může způsobit „hydraulický efekt“ při stříhání, kdy kapalina nemůže dostatečně rychle uniknout z dutiny nástroje, čímž se zabrání tomu, aby polotovar přesně kopíroval geometrii nástroje. Pro přesné tváření se upřednostňují kapaliny s nižší viskozitou (často <20 cSt ), aby byl zajištěn správný tok kovu a zabráněno lepení polotovarů k sobě kvůli povrchovému napětí.

Rychlost a objem výroby také určují výkon maziv. Rychloběžné lisy generují významné třecí teplo, což vyžaduje kapalinu s vynikajícími chladicími vlastnostmi – obvykle vodou ředitelné chladicí kapaliny. Pro výrobce, kteří řídí složité dodavatelské řetězce, je často stejně důležitá spolupráce s kvalifikovanými odborníky na zpracování jako samotná chemie. Společnosti jako Shaoyi Metal Technology využívají přesné procesy certifikované podle IATF 16949 k řízení těchto proměnných, čímž zajišťují, že bez ohledu na to, zda se jedná o rychlé prototypy nebo miliony komponent pro OEM, zůstanou mazivo a procesní parametry konzistentní.

Typy maziv: Chemie a srovnání výkonu

Porozumění dostupným chemickým kategoriím je klíčové pro informovanou volbu. Výrobci automobilových dílů lisováním obvykle volí mezi čtyřmi hlavními kategoriemi, z nichž každá má specifické kompromisy ohledně mazivosti, chlazení a omyvatelnosti.

• Přímá oleje: Jsou to čisté oleje bez obsahu vody. Poskytují vynikající mazivost a ochranu proti korozi, což je činí ideálními pro těžkopádné lisování těžkých ocelových dílů. Mají však špatné chladicí vlastnosti a zanechávají těžký olejový zbytek, který je obtížné vyčistit a často vyžaduje odmazivání na bázi rozpouštědla.
• Vodu rozpustné oleje (emulze): To jsou pracovní koně moderní tiskové místnosti. Skládají se z oleje rozptýleného ve vodě a poskytují vyváženou směs maziva (z oleje) a chlazení (z vody). Je snadnější je čistit než přímé oleje a jsou kompatibilní s většinou svařovacích procesů. Nové přípravky bez chloru jsou stále populárnější pro splnění environmentálních předpisů.
• Syntetické: Tyto kapaliny neobsahují minerální olej a místo toho používají chemické polymery pro dosažení mazivosti. Jsou velmi čisté, nabízejí vynikající chlazení a jsou průhledné, což umožňuje obsluze vidět díl během tváření. Mohou však být nákladnější a pokud nejsou řádně udržovány, mohou zanechávat tvrdé, lakované usazeniny.
• Maziva ve formě suchého filmu a horkého tavení: Nezbytná pro složité tváření hliníku, zejména pro hluboká tažená uzavírání. Maziva na bázi horkého tavení se nanášejí již v továrně a jsou za pokojové teploty suchá (podobně jako vosk), aktivují se až třecím teplem lisu, které je roztaví. Tím poskytují výjimečné mezní mazání bez nepořádku způsobeného kapalnými oleji, vyžadují však specifické předúpravné čisticí postupy (často za zvýšené teploty) ke svému odstranění.

Strategie aplikace: kontaktní vs. nekontaktní systémy

I dokonalá chemická formulace selže, pokud není správně aplikována. Heslem pro aplikaci je „správné množství, na správném místě, ve správný čas“. Nepravidelné potažení vede k místnímu opotřebení nástroje a praskání dílů, zatímco přebytečná aplikace vytváří bezpečnostní rizika a plýtvání.

Válcové nanášecí systémy (kontaktní): Jsou ideálně vhodné pro ploché polotovary a pásky, přičemž válcové systémy kov fyzicky dotýkají, aby nanášely rovnoměrnou a konzistentní vrstvu. Jsou vysoce účinné a minimalizují rozprašování, čímž udržují pracoviště čistší. Válcové nanášeče obvykle vyžadují 12 až 15 palců prostoru na lince a jsou vynikající pro zajištění kompletního pokrytí povrchu. Mohou však být omezené, pokud jde o mazání konkrétních problematických míst na dílech složitého tvaru.

Postřikové systémy (nekontaktní): U složitých geometrií nebo když potřebují konkrétní oblasti nástroje dodatečné mazání, jsou postřikové systémy nadřazené. Moderní bezvzdušné nebo elektrostatické postřikové systémy dokážou cílit přesně na určené zóny, aniž by se kovu dotýkaly, čímž snižují riziko poškození povrchu. To je zásadní pro povrchy automobilů třídy A, kde je nezbytná vizuální dokonalost. Problém u postřikových systémů spočívá ve správě rozprašování; bez vhodného uzavření a zachycování mlhy mohou výrazně zhoršit kvalitu ovzduší a plýtvat drahým mazivem.

Kompatibilita po zpracování: Čištění a spojování

Úkolem tvarovacího maziva nekončí, když díl opustí lisy. Musí zůstat kompatibilní s následnými operacemi, jako je svařování, strukturální lepení a natírání. V automobilovém průmyslu je to často rozhodujícím faktorem.

Svařitelnost a lepení: Strukturální lepidla se stále častěji používají pro spojování hliníkových dílů. Zbytky maziva musí být s těmito lepidly kompatibilní, nebo musí být snadno omyvatelné. Nedávné změny v odvětví vedly k vývoji olejů na oplachování polotovarů, které jsou speciálně navrženy tak, aby zlepšovaly lepicí schopnost u hliníku, a nahrazují starší oleje zaměřené na ocel, které narušovaly pevnost spojů.

Čištění a EHS: Omyvatelnost maziva se měří podle toho, jak snadno lze mazivo odstranit ve standardním alkalickém koupeli. Oleje bez přísad s těžkými chlorovanými parafíny jsou notoricky obtížně omyvatelné a představují problém z hlediska ekologické likvidace. Mnoho výrobců proto nyní stanovuje povinnost bezchlor tekutiny, které pomáhají vyhnout se vysokým nákladům spojeným s likvidací nebezpečných odpadů. Pro ověření kompatibility by měli lisovníci provést „test skvrny“: ponoření vzorku do maziva po dobu 24 hodin, aby zkontrolovali změnu barvy nebo leptání, což by mohlo signalizovat budoucí problémy s přilnavostí nátěru.

Testování a ověřování: Zajištění výkonu

Než se rozhodne pro použití maziva ve výrobní sérii, je nutné provést důkladné testy za účelem ověření jeho tribologického výkonu. Spoléhání se pouze na údaje z technických listů nestačí u kritických automobilových součástí.

• Zkouška tažení nádoby: Standardní metoda, při níž razník tvaruje z plochého polotovaru nádobu až do okamžiku prasknutí. Tato zkouška posuzuje schopnost maziva usnadnit tok kovu za tahového namáhání.
• Zkouška krutu a tlaku: Posuzuje pevnost mazacího filmu při otáčení a tlaku, čímž simuluje tření vznikající při operacích hlubokého tažení.
• čtyřkulová zkouška opotřebení: Slouží především k měření vlastností kapaliny v extrémním zatížení (EP), což ukazuje, jak dobře chrání nástroje při vysokých zatíženích.

Přechod z laboratoře do výrobní haly zahrnuje pilotní sérii. Inženýři by měli sledovat „hydraulické lepení“ (kdy se díly lepí na nástroj kvůli nadbytečné kapalině) a „opotřebení“ (hromadění hliníku na nástroji). Úspěšná validace znamená, že mazivo překoná všechny tři překážky: tvarí se díl v rámci tolerance, opláchne se na stávající čisticí lince a umožní bezvadné svařování a lakování.

Shrnutí: Rozhodování o konečné volbě

Výběr správného maziva pro tváření automobilových dílů je rovnovážným aktérem mezi tribologií a technologií výroby. Vyžaduje komplexní přístup, který zohledňuje vlastnosti materiálu (Al vs. ocel), přesnost systému aplikace a přísné požadavky následné montáže. Prioritou chloridových chemikálií a přizpůsobením viskozity dynamice lisu mohou výrobci optimalizovat jak kvalitu dílů, tak provozní efektivitu.

Nejčastější dotazy

1. Je mazivo vyžadováno pro všechny typy tváření kovů?

Ano, téměř všechny operace tváření kovů vyžadují určitý druh mazání za účelem snížení tření, odvádění tepla a ochrany nástrojů. I tzv. suché tváření často využívá předem nanášený válcovací olej nebo speciální tuhou mazací vrstvu. Provoz bez jakéhokoli maziva obvykle vede ke rychlému opotřebení nástrojů, poškozování povrchu dílů a katastrofálnímu selhání, zejména u materiálů jako hliník nebo vysoce pevná ocel.

2. Jaký typ maziva je nejvhodnější pro hliníkové automobilové díly?

U dílů z hliníku pro karoserii (BIW) se průmyslový standard posouvá směrem k nezamastněným rozpustným olejům nebo lepidlům na bázi horkého tavení. Tyto materiály poskytují nezbytné mezní mazání, které brání zadrhávání, a zároveň jsou snadněji odstranitelné a ekologičtější ve srovnání s tradičními těžkými oleji. Možnosti na bázi horkého tavení jsou obzvláště účinné u hlubokotažných uzavíracích dílů.

3. Jak ovlivňuje viskozita maziva kvalitu tváření?

Viskozita určuje tloušťku mazací vrstvy. Pokud je příliš vysoká (>40 cSt), může způsobit „hydraulický efekt“, který znemožní plné zaformování kovu do nástroje a způsobí rozměrové nepřesnosti. Naopak při příliš nízké viskozitě může vrstva pod tlakem selhat, což vede ke kontaktu kov na kov a poškrábání povrchu. U rychlého přesného tváření se často upřednostňují nízkoviskózní oleje (<20 cSt).

4. Jaký je rozdíl mezi přímými oleji a vodou ředitelnými tvářecími kapalinami?

Přímé oleje jsou zcela (100 %) olejové a nabízejí maximální mazací schopnost pro náročné operace, avšak jsou obtížně odstranitelné a poskytují špatné chlazení. Vodou ředitelné kapaliny (emulze) obsahují vodu, která zajišťuje vynikající chlazení a snadnější omyvatelnost, čímž jsou ideální pro vysokorychlostní operace, kde je generování tepla problematické. Vodou ředitelné kapaliny jsou obecně lépe kompatibilní s následnými procesy svařování a natírání.