Автокөліктердің құрылымдық күшейтпелерін созу: Инженерлік бойынша нұсқау

ҚЫСҚАША

Автомобильдің құрылымдық күшейтпелерін штамптау — бұл соққыға төзімділікті максималдандыру мен автомобиль салмағын азайту (жеңілдету) деген екі қарама-қарсы факторды теңгеретін жоғары деңгейдегі өндірістік бағыт. A-бағана мен есік сақиналары сияқты қауіпсіздікке маңызы зор бөлшектер үшін өнеркәсіптік стандарт Ыстық тегістеу (пресс арқылы қатайту) борлы болаттардың 1500 МПа-дан жоғары созылу беріктігін қамтамасыз ететін, бірақ серпімділік мәселесін туғызбайтын қолданылуына ығызды. Дегенмен, Соңғы басқару электромобилдердің алюминий аккумулятор корпусы мен құрылымы қарапайым геометриялық пішіндер үшін, әсіресе өндіріс құны тиімділігі маңызды болған жағдайда, өте маңызды болып қала береді. Бұл салада сәтті болу үшін күрделі материалдармен жұмыс істеу, дәл сақталуы тиіс допусстарды басқару және массалық өндіріс үшін қажетті престің тоннаждығын дұрыс таңдау қажет.

Инженерлік шынайы: Неліктен құрылымдық күшейтпелер ерекше?

Автомобиль өнеркәсібіндегі ақ дене (BIW) контекстінде, құрылымдық күшейтпелер соқтығысудағы тұратындарды қорғайтын сүйек тәрізді. Сыртқы панельдерге қарамастан (тері), осындай компоненттер — A-тірегі, B-тірегі, рокер панельдері, шатыр рельстері және көлденең мүшелер — үлкен кинетикалық энергияны жұту және бағыттау керек. Негізгі инженерлік мәселе «жеңілдету міндеттемесінде» тұрады. Шығарылатын газдарға қатаң шектеулер қолданылған кезде және электрлі көліктердің (EV) қашықтықты максималдандыруын талап еткенде, инженерлер қауіпсіздікті арттыру үшін жай ғана қалың болат қоса алмайды.

Оның орнына, өнеркәсіп Болаттың жоғары беріктік сорттары (AHSS) және әртүрлі құймаларға сүйенеді. Әлсіз болаттың беріктік шегі шамамен 200 МПа болса, құрылымдық күшейтпелерде қолданылатын қазіргі заманғы қысымдан қатайтылған болаттар 1,500 МПа (шамамен 217 ksi) асып түседі. Бұл салмақты азайтатын, бірақ құрылымдық бүтіндікті сақтатын немесе жақсартатын жұқа материалдардың болуын мүмкін етеді.

Алайда, осы жоғары өнімді материалдарды штамптау өндірісте елеулі кедергілер тудырады. Жоғары беріктіктікті суық штамптау материалдарының басты жауы серпімді қалпына келу металлдың қалыпқа келтіру күшін алып тастағаннан кейін бастапқы пішініне қайта оралу бейімділігі. Бұл күрделі геометрияда тығыз төзімділіктерді табуды өте қиын етеді, көбінесе өте күрделі симуляциялық бағдарламалық қамтамасыз ету және серво-пресс технологиясын қажет етеді.

Процесс салыстырмалылығы: Ыстық штамптау (баспа арқылы қатайту) және суық штамптау

Ыстық және суық штамптаудың арасындағы таңдау құрылымдық күшейтулер үшін орталық процесс шешімі болып табылады. Әрбір әдістің механикасы, құны және материалдық мәні әртүрлі.

Ыстық тегістеу (пресс арқылы қатайту)

Қауіпсіздікке аса маңызды қақпақ бөлшектерінде қызды штамптау немесе престеу - басым әдіс. Бұл процесте бортты борттық болаттан жасалған бос бөліктерді шамамен 900°С (1,650°Ф) олар аустенитті күйге жеткенше. Содан кейін қызған бос материалды бір мезгілде қалыптасып, сөндірілетін сумен салқындатылған өлшеуге тез жібереді.

Бұл жылдам суыту болат микроқұрылысын аустениттен мартенцитке айналдырып, геометрияны бекітіп, қайта пайда болуды толық жояды. Өнеркәсіптік деректерге сәйкес, бұл процесс борттық болаттың созылу беріктігін бастапқы 50 ксиден 200 ксиге дейін (шамамен 200 кси) көтеруге мүмкіндік береді. 1,380 МПа) Сондықтан ыстық штамптау қауіпсіздігі үшін маңызды бөлшектерді шығарады бұл өте мықты және өлшемдік дәлдікке ие.

Соңғы басқару

Суық штамптау бөлме температурасында жүргізіледі және материалдың пластиктігіне байланысты. Бұл жылдам және энергияны тиімді пайдаланады (жылу қажет емес), бірақ жұмыс қатару және қайта оралу салдарынан өте қатты материалдармен шектеледі. Алайда, сервопресс технологиясындағы жетістіктер - бұл рама жылдамдығы мен тұрақ күшін дәл басқаруға мүмкіндік береді - суық штамптаудың мүмкіндіктерін кеңейтті. Ол алюминий компоненттері мен қарапайым геометриясы немесе мықтылығы төмен құрылымдық бөлшектер үшін басым әдіс болып қала береді.

Материалдар туралы ғылым: АХСС, борлы болат және алюминий

Стамптандырылған арматураның жұмыс істеу қабілеті оның материалынан көз каранды. Автомобиль секторы қарапайым жұмсақ болаттан тыс алға шықты.

Борлы болат (22MnB5)

Борлы болат - ыстық штамптаудың тірекшесі. Бордың қосылуы қаттылығын айтарлықтай арттырады. Бастапқы күйінде бұл салыстырмалы түрде жұмсақ және қалыптасуы мүмкін, бірақ престеуден кейін ерекше қатты болады. Бұл екі жақты табиғат күрделі формаларды жасауға мүмкіндік береді, олар берік қауіпсіздік құрылымдарына айналады.

Алюминий қорытпалары (5xxx және 6xxx сериялары)

Электромобильдердің пайда болуымен алюминийді батареялардың қаптамалары мен ауыр батареяларды алмастыру үшін соққы беру мұнаралары үшін кеңінен қолданады. Электромобильдерді өндіруде металл штамптаудың маңызы зор бұл жеңіл қорытпаларды қалыптастыру арқылы. Алайда, алюминий терең қазу кезінде жарылуға және жыртылуға бейім, сондықтан арнайы майлау материалдары мен болатқа қарағанда жиі бірнеше қазу кезеңдері қажет.

Гальванайлы жұмыртқа

Жол тұзы мен ылғалдың әсеріне ұшырайтын дененің төменгі бөлігіндегі құрылымдық компоненттер үшін коррозияға төзімділік міндетті талап. Цинкпен жабылған гальванизацияланған болат шасси компоненттері мен рельстер үшін кеңінен қолданылады. Цинктің жабыны тозуы (цараптану) және құрал-жабдықта жиналуы арқасында бөлшектер сапасына әсер етуі мүмкін болғандықтан, гальванизацияланған материалдарды матрицалау үшін қалыптарды ұқыпты түрде қадағалау қажет.

Аралықты жабу: прототиптен массалық өндіріске дейін

Құрылымдық күшейтпелер үшін матрицалау серіктесін таңдау – бұл тек ең төменгі бөлшек бағасын табу емес, сонымен қатар өнімнің толық өмірлік циклын қамтамасыз ете алатын, көптеген міндеттерді шеше алатын жеткізушіні табу дегенді білдіреді. Автокөлік бағдарламалары әдетте жедел прототиптеуден төмен көлемді тексеруге, ал содан кейін жоғары көлемді массалық өндіріске өтеді. Прототиптерді бір цех жасап, өндірістік бөлшектерді екіншісі жасайтын, бөлшектенген жеткізу тізбегі құрал-жабдықтардың дизайны мен дәлдік шектерін іске асыру кезінде маңызды «аударма қателеріне» әкелуі мүмкін.

Идеялық түрде OEM немесе Tier 1 жеткізуші үнемі масштабталуға қабілетті серіктестікке тартылуы керек. Әртүрлі бөлшек өлшемдері мен материал қалыңдықтарын ескеруге мүмкіндік беретін престің әр алуан тоннаждық диапазоны (мысалы, 100-ден 600 тоннаға дейін) және жұмсақ құрал-саймандардан прогрессивті қатты матрицаларға өту процесін басқару үшін ішкі құрал-жабдық саласындағы мамандық — мұның бәрі маңызды мүмкіндіктерге жатады.

Осы деңгейдегі интеграцияны іздейтін өндірушілер үшін Shaoyi Metal Technology қажетті біліктіліктің мысалы болып табылады. Олар IATF 16949:2016 стандарттарына сәйкес сертификатталған және инженерлік тексеруден өту мен көлемді өндірістің арасындағы алшақтықты жояды. Олардың мүмкіндіктері бес күн ішінде 50 үлгілік бөлшек дайындаудан бастап, жылына миллионымен есептелетін бақылау иінтілері мен рамалар сияқты маңызды компоненттерді шығаруға дейін жетеді. 600 тоннаға дейінгі престерді пайдаланып және пайдаланып, пайдаланып, дәнекерлеу мен электролиттік сырлау сияқты толыққанды екінші реттік процестерді ұсына отырып, олар күрделі автомобильдің құрылымдық қажеттіліктері үшін ыңғайлы шешім ұсынады.

Маңызды қолданулар: Негізгі құрылымдық компоненттер

Көліктің әртүрлі аймақтары жүктеме бағыттары мен соқтығысу сценарийлеріне байланысты әртүрлі тегістеу стратегияларын қажет етеді.

• Қауіпсіздік торы (Тіректер мен Есік Сақиналары): A-тірегі мен B-тірегі аударылу кезінде шатырдың сығылуын болдырмау үшін негізгі тікелей қолданылатын тіректер болып табылады. Қазіргі заманғы өндірісте жиі «лазерлік біріктірілген бос орындар» қолданылады — тегістеуден бұрын әртүрлі қалыңдықтағы парақтарды біріктіру, осылайша жоғарысы қалың (беріктік үшін), ал төменгі жағы жұқа (деформация түрлерін басқару үшін) болатын жалғыз B-тірегін жасайды.
• EV аккумулятор корпусы: Аккумуляторлық лоток электрлік көлік үшін ең маңызды конструкциялық элемент болып табылады. Ол аккумуляторлық модульдерді жол қоқыстары мен бүйірден соқтығысудан қорғауы тиіс. Бұлар әдетте салмақты азайту үшін жоғары беріктіктегі алюминийден тегістелетін үлкен, аздап тартылған бөлшектер болып табылады. Дәлдік мұнда өте маңызды; судың ішке түсуін болдырмау үшін герметиктік беті мүлде жазық болуы керек.
• Дыбыс, тербеліс және дірілді азайту компоненттері: Барлық құрылымдық бөлшектер авариядан қорғау үшін емес. Кронштейндер мен көлденең жақтаулар жиі шу, тербеліс және қаттылықты (NVH) азайту үшін шассиді қатайту қызметін атқарады. Дәл тесік құру процестері NVH-ті азайтатын кронштейндерді шығарады олар жолдан туындайтын шуды жұмсартады және кабинаның жоғары сапалы сезіміне үлес қосады.

Қорытынды: Көп материалды болашақ

Автомобильдің құрылымдық күшейтпелерін тесіп шығарудың болашағы "дұрыс орындағы дұрыс материал" болып табылады. Біз қыздырып тесіп шығарылатын бор құймасы бар болат бағандар алюминий соққы башнялары мен композиттік шатыр рельстерімен біріктірілетін көп материалды гибридтерге қарай монолиттік болат денеден алыстап кетеміз. Инженерлер мен сатып алу топтары үшін бұл қабілетті тесіп шығару серіктесінің анықтамасының өзгеріп отырғанын білдіреді. Енді тек болатты тесіп шығару жеткіліксіз; әртүрлі жоғары өнімді материалдарды модельдеу, пішіндеу және біріктіре білу құрылымдық өндірістің жаңа эталоны болып табылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Суық тесіп шығаруға қарағанда ыстық тесіп шығарудың негізгі артықшылықтары қандай?

Қыздыру арқылы тақтау (қаттылайтып престеу) болаттың жоғары беріктігін суықтау кезіндегі серпінуді толығымен жояды. Бұл әдіс 1,500 МПа астам беріктікке ие күрделі геометриялық пішіндерді жасауға мүмкіндік береді және өлшемдік дәлдік пен максималды беріктікті талап ететін қауіпсіздікке байланысты бөлшектер үшін, мысалы B-бағандар мен есік сақиналар үшін, идеалды болып табылады.

2. ЭҚ-ның өсуі автомобильді тақтауға қалай әсер етеді?

Электр көліктері ауыр аккумуляторларды компенсациялау үшін жеңілдетуді қажет етеді, сондықтан батарея үйі, ішкі рама сияқты құрылымдық бөлшектер үшін алюминий тақтауға қарай ылғи ығысу байқалады. Сонымен қатар, ЭҚ-ның сәулелік құрылымы жанама соққы кезінде аккумулятор қорапшасын қорғау үшін жаңа түрлі күшейткіштерді қажет етеді, бұл үлкенірек, кіріктірілген тақталған бөлшектердің пайда болуына алып келеді.

3. Тақтау кезінде IATF 16949 сертификациясының рөлі қандай?

IATF 16949 — автомобиль өнеркәсібіндегі сапа менеджмент жүйелеріне қойылатын глобалдық техникалық стандарт. Пресс-форма құрастырушы үшін бұл сертификат қате пайда болудың алдын алу, тіркесу тізбегіндегі ауытқуларды азайту және үздіксіз жақсарту бойынша қатаң процестердің бар екендігін көрсетеді және OEM-ге қауіпсіздіктің маңызды құрылымдық бөлшектерін жеткізу үшін міндетті талап болып табылады.