Автокөлік бағандарын тегістеу: Алдыңғы қатарлы технологиялар мен инженерлік шешімдер

ҚЫСҚАША

Автомобильдік бағаналарды штамптау автомобиль қауіпсіздігі мен құрылымдық беріктігі үшін маңызы зор жоғары дәлдікті өндірістік процестің бір түрі болып табылады. Бұл процесс ыстық штамповка мен прогрессивті матрицамен пішіндеу сияқты әдістерді қолдана отырып, өте жоғары беріктіктегі болаттардан (UHSS) және күрделі алюминий қорытпаларынан А, В және С бағаналарын жасауды қамтиды. Өндірушілер соққыдан қорғауды — әсіресе аударылу және бүйірден соққылану жағдайларында — максималдандыру мен отынның тиімділігін және EV-ның жүру қашықтығын арттыру үшін салмақты минимизациялау арасындағы қарама-қайшылықты теңгеруі тиіс. Қазіргі уақытта сервопресс технологиясы мен серпімді деформация мен жұмыс қатайту сияқты қиындықтарды жеңуге арналған арнайы құрал-саймандар кеңейтілген шешімдерге енеді.

Автомобильдік бағаналардың анатомиясы: А, В және С

Кез-келген жолаушы көлігінің құрылымдық негізі алфавит бойынша алға қарай белгіленген тіреуіштер деп аталатын, тірегіштердің бірнеше қатарына сүйенеді. Олар шатырды ұстауға және соққы энергиясын басқаруға бірлесіп қызмет етсе де, әрбір тіреуіш өзіндік геометриясы мен қауіпсіздік рөліне байланысты өңдеудің өзіндік қиыншылықтарын туғызады.

Берілген A-тіреу алдыңғы әйнектің шеңберін және алдыңғы есіктің саңылауын бекітеді. По Group TTM a тіреуіштері көрінетін аймақты оптимизациялау және аударылу кезінде берік қорғаныс қамтамасыз ету мақсатында күрделі 3D қисықтар мен әртүрлі қабырға қалыңдығымен жасалады. Геометриялық күрделілік жиі құрылымның құрылымдық қаттылығын бұзбай өңдеу үшін алдыңғы әйнекті орнату үшін фланецтерді жасау үшін бірнеше пішіндеу операцияларын талап етеді.

Берілген B-тіреу бүйірлі соқтығысудағы қауіпсіздіктің ең маңызды элементі болып табылады. Алдыңғы және артқы есіктердің арасында орналасқан, бұл бөлшек автомобиль түбін шатырымен жалғастырып, авария кезінде негізгі жүктеме бағытын қамтамасыз етеді. Жолаушы кабинасына ынталануды болдырмау үшін B-бағандар өте жоғары серпімділік беру шегіне ие болуы керек. Өндірушілер жиі энергияны жұту қабілетін максималдандыру үшін бағанның құрамына жоғары беріктіктегі болаттан жасалған күшейтілген түтіктер немесе қоспаларды пайдаланады.

C және D бағандар кабинаның артқы бөлігін және артқы терезені ұстап тұрады. Олар B-бағанға қарағанда тікелей соққы жүктемесін азырақ төтеп отырса да, бұралу қаттылығы мен артқы соққыдан қорғау үшін маңызды. Қазіргі заманғы өндірісте бұл компоненттер көбінесе кузов бүйірінің сыртқы панельдеріне интеграцияланып, жинау сатыларын азайту және автомобильдің сыртқы түрін жақсарту үшін пайдаланылады.

Материалдар ғылымы: UHSS және AHSS материалдарына ауысу

Автомобиль өнеркәсібінде негізінен жұмсақ болаттан қатаң соққыға төзімді нормаларды қамтамасыз ету мақсатында Әліпеті Жоғары Беріктікті Болат (ӘЖББ) және Алдыңғы Қатарлы Жоғары Беріктікті Болат (АЖББ) қа ауысты. Бұл өту батарея салмағын ақша шеңберін жеңілдету арқылы теңгеру керек болатын электрлік көліктер (EV) үшін ерекше маңызды беріктіктің салмаққа қатынасын арттыру қажеттілігімен анықталады.

Бор болаты сияқты материалдар қазір қауіпсіздікке мәнді аймақтар үшін стандартты болып табылады. Бұл материалдар жылулық өңдеуден кейін 1500 МПа-дан астам созылу беріктігіне жетеді. Дегенмен, осы қатайтылған материалдармен жұмыс істеу маңызды инженерлік кедергілер туғызады. Материалды деформациялау үшін жоғары тоннажды престер қажет, ал жұмыс істеу процесі кезінде жарықшақтар немесе жыртылу қаупі жұмсақ қорытпалармен салыстырғанда жоғарырақ.

Бұл материалдық даму құрал-жабдықтардың құрылымына да әсер етеді. Төтемді болаттың үйкеліске төзімділігіне шыдай алу үшін пісіру матрицалары жоғары сапалы құрал-аса қоспалы болаттан жасалған бөлшектермен жабдықталуы керек және жиі арнайы беттік қаптамаларды қажет етеді. Сонымен қатар, өндірушілер пісіргеннен кейін металл өзінің бастапқы пішініне қайта оралуға тырысатын «серпімді иілу» әсерін ескеруі тиіс, осының үшін матрица бетіне дәл осы иілуден асып кету компенсацияларын алдын ала енгізу қажет.

Негізгі пісіру технологиялары: ыстық және суық пісіру

Автомобиль тірегін өндірудің екі негізгі әдісі бар: ыстық пісіру (пресс арқылы қатайту) және суық пісіру (жиі прогрессивті матрицалар қолданылады). Олардың арасында таңдау негізінен бөлшектің күрделілігі мен қажетті беріктік сипаттамаларына байланысты болады.

Изгі сурет басу b-бағандары сияқты өте жоғары беріктікті талап ететін бөлшектер үшін бұл әдіс басым тандалады. Бұл процесте болат босаңсығанша (аустениттену) шамамен 900°C дейін қыздырылады. Содан кейін оны пішіндеуге және суытуға бір уақытта жасау үшін тез арада суытылатын матрицаға жеткізеді. Magna бұл әдістің суық күйде пішінделсе, сынғыш болатын өте жоғары беріктік қасиеттері бар күрделі геометрияларды жасауға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Нәтижесінде серпімділік минималды болатын өлшемдік тұрақты бөлшек алынады.

Суық пішіндеу және прогрессивті матрицалар а-баған сияқты күрделі элементтері бар бөлшектер үшін стандарт болып табылады. Прогрессивті матрица рулон престен өткен кезде тесу, шыбырлау, иілу және қырқуды қамтитын бірнеше операцияларды жасайды. Бұл әдіс жоғары көлемді өндіріс үшін өте тиімді. Тез прототиптеуден массалық өндіріске өтуге мұқтаж өндірушілер үшін мыналай серіктестер Shaoyi Metal Technology iATF 16949 сертификатымен расталған дәлдікпен күрделі автомобиль компоненттерін өңдеу үшін 600 тоннаға дейінгі престік мүмкіндіктерді пайдалана отырып, масштабталатын шешімдер ұсынады.

"TemperBox" технологиясы сияқты жаңашылықтар GEDIA ыстық пісіру процесінде температураны нақты реттеуге мүмкіндік береді. Бұл инженерлерге қатайтылған B-бағананың ішінде энергияны жұту үшін деформацияланатын, ал бағананың басқа бөлігі қорғау мақсатында қатты күйін сақтайтын "жұмсақ аймақтарды" жасауға мүмкіндік береді.

Тегістеу әдістерін салыстыру

Тіреулерді өндірудегі инженерлік шешімдер мен қиыншылықтар

Автокөлік тірегін өндіру физикалық шектеулерге қарсы тұрақты күрес болып табылады. Серпімді қалпына келу бұл — суық тегістеудегі UHSS материалдарындағы ең кең тараған мәселе. Материал маңызды серпімділікті сақтап қалады, престі ашқаннан кейін оның жазылуына әкеледі. Қазіргі уақытта бұл қозғалысты болжау үшін алдын ала модельдеу бағдарламалық жабдығы қолданылады, бұл құрал-жабдық жасаушыларға дұрыс соңғы геометрияны беретін «компенсацияланған» пішіндегі матрица бетін жонуға мүмкіндік береді.

Майлау және бетінің сапасы екеуі де өте маңызды. Жоғары контактілік қысымдар материалдың босануына (материалдың ауысуы) және аспаптың артық тозуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, қалдық майлау материалдары төменгі жағындағы пісіру процесіне кедергі жасауы мүмкін. Бір зерттеуде IRMCO цинкпен капталған болат бағандар үшін майсыз, толығымен синтетикалық штамптау сұйығына ауысу сұйықтықтың пайдаланылуын 17% -ға төмендетіп, пісірудің ақауларына әкеліп соққан ақ коррозия мәселесін жойғаны көрсетілді.

Өлшемдік дәлдік бағандар есіктермен, терезелермен және шатыр панельдерімен дәлме-дәл сәйкес келуі тиіс, сондықтан дәлдік міндетті. Миллиметрлік айырмашылықтар да жел шуылына, су ағып шығуына немесе жабылу күшінің нашарлауына әкелуі мүмкін. Дәлдікті қамтамасыз ету үшін көптеген өндірушілер штамптаудан кейін тікелей әрбір орнату тесігі мен фланецтің орнын тексеретін сызықтық лазерлік өлшеу жүйелерін немесе тексеру приспособленияларын қолданады.

Болашақтағы даму бағыттары: Жеңілдендіру және EV интеграциясы

Электр көліктерінің таралуы бағана конструкцияларын қайта пішіндеуде. ЭК-дегі ауыр аккумулятор батареясы шассидің басқа бөліктерін жеңілдетуді талап етеді. Бұл Tailor Welded Blanks (TWB) қолданысына ынталандырады, онда әртүрлі қалыңдықтағы немесе сорттағы парақтар лазерлік пісіру арқылы біріктіріледі алдын ала штамповка. Бұл ең қалың және берік металлды тек қажетті жерлерге (мысалы, жоғарғы B-бағана) орналастырып, басқа жерлерде жұқа металл қолданып, салмақты үнемдеуге мүмкіндік береді.

Радикалды конструкторлық өзгерістер де көзде. Мысалы, B-бағанасыз есік жүйелері дененің құрылымын толығымен қайта ойлап шығарады және қолжетімділікті жақсартады. Мұндай конструкциялар B-бағананың әдетте қабылдайтын құрылымдық жүктемесін нығайтылған есіктер мен рокер панельдеріне ауыстырады, бүйірлік соққыға қарсы қауіпсіздік стандарттарын сақтау үшін одан да алдыңғы штамповка мен иік механизмдерін талап етеді.

Қауіпсіздіктің негізіндегі дәлдік

Автомобильдің тіреулерін шығару процесі – бұл жетілдірілген металлургия мен дәлме-дәл инженерлік құрылымдардың қиылысуы болып табылады. Қауіпсіздік стандарттары дамып, көлік архитектурасы электрлендіруге қарай ығысқан сайын, тегістеу саласы әлдеқайда ақылды матрицалар, берік материалдар және тиімді әдістер арқылы жаңашылдықты жалғастырып отырады. Оның мақсаты – пассажирлерді ешқандай шектеусіз қорғайтын, қатты және жеңіл қауіпсіздік ұясын шығару, ол үшін престе қатайту температурасы немесе біртіндеп тегістеу жылдамдығы қолданылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Тіреулер үшін ыстық тегістеу мен суық тегістеудің айырмашылығы неде?

Қыздырып тегістеу (пресс арқылы қатайту) болат бос жерді пішіндеуге дейін шамамен 900°C-ға дейін қыздыру және матрицада суыту қажет етеді. Бұл үдеріс B-бағандары сияқты өте жоғары беріктіктегі бөлшектерді жасау үшін қолданылады, олар ыдыраудан қорғайды. Суық тегістеу металлды қалыпты температурада пішіндейді, бұл тезірек және энергияны үнемдейді, бірақ жоғары беріктіктегі материалдарда серпімділікті (спрингбэк) басқару күрделірек. Ол жиі A-бағандар мен басқа да конструкциялық бөлшектер үшін қолданылады.

2. Неліктен B-бағандары Өте Жоғары Беріктік Болатынан (UHSS) жасалады?

B-бағандар бүйірлерден соққыға қарсы негізгі қорғаныс болып табылады. UHSS-ті қолдану бағанның үлкен күшке төтеп бере алуына және автокөлік кабинасының ішке құлауын болдырмауына мүмкіндік береді, осылайша жолаушыларды қорғайды. UHSS-тің салмаққа қатысты жоғары беріктігі жеңіл болаттың қалыңдау гейджтерін қолданғанмен салыстырғанда автомобильдің жалпы салмағын азайтуға көмектеседі.

3. Өндірушілер тегістелген бағандарда серпімділікті (спрингбэк) қалай басқарады?

Штампталған металл өз бастапқы пішініне қайта оралуға тырысқан кезде серпімді қайтару пайда болады. Өндірушілер осы тәртіпті болжау және бөлшектер серпімді қайтарылған кезде дұрыс соңғы өлшемге ие болатындай етіп «артық иілу» немесе түзетілген беттермен штамптау қалыптарын жобалау үшін алдыңғы қатарлы симуляциялық бағдарламалық жасақтаманы (AutoForm, Dynaform) қолданады.