TL;DR

Automobiļu šķērsstiprinājumu štampēšana ir specializēts ražošanas process, kura laikā tiek pārveidots biezas plātnes tērauds par svarīgiem strukturāliem šasijas komponentiem, piemēram, K-rietniem un transmisijas atbalsta elementiem. Tā kā OEM ražotāji prioritāti piešķir vieglākiem materiāliem, rūpniecība ir pārgājusi uz Iekļauts Augstas izturības tēraudu (AHSS), kas rada ievērojamas inženierijas problēmas attiecībā uz atgriešanos forma (springback) un formējamību. Veiksmīgai ražošanai nepieciešama precīza matricu inženierija – īpaši tādas tehnoloģijas kā pārmiekšķošana, lai kompensētu siltuma izkropļojumus – un augstas veiktspējas eļļošanas sistēmas, lai nodrošinātu dimensiju precizitāti turpmākajiem metināšanas un montāžas procesiem.

Funkcionālais dizains un inženierijas konteksts

Automobiļa šasijas pāriene veido transportlīdzekļa šasijas pamatkarstu, nodrošinot būtisku vērpes stingrību un atbalstu suspensijai, dzinējam un transmisijai. Atšķirībā no dekoratīvajiem karoserijas paneļiem, šiem komponentiem jāiztur lielas dinamiskas slodzes un noguruma spriedze. Mūsdienu viengabalas konstrukcijās priekšējā pāriene (bieži saukta par K-rami vai apakšrāmi) integrē stiprinājuma punktus dzinējam un apakšējiem vadības svirām, prasot īpašu izmēru stabilitāti.

Šo komponentu inženierijā nepieciešams saskaņot strukturālo integritāti ar ierobežojumiem telpas izmantošanā. Piemēram, transmisijas pārienei jāuztur piedziņas mehānisma svaru, vienlaikus nodrošinot brīvu telpu izplūdes sistēmai un piedziņas vārpstām. Saskaņā ar KIRCHHOFF Automotive , sarežģītās konstrukcijas bieži ietver elementus, piemēram, savienojošos žokļus, kuriem nepieciešamas precīzas formas tolerances, lai nodrošinātu bezproblēmu integrāciju ar galveno transportlīdzekļa rāmi. Pāreja no vienkāršiem izspiestiem riteņiem uz sarežģītām daudzpunktu montāžas struktūrām ir paaugstinājusi precīzas metāla izspiešanas nozīmi transportlīdzekļa drošības un veiktspējas uzturēšanā.

Strukturālā loma nosaka ražošanas metodi. Kaut arī vieglākiem komponentiem var izmantot ruļļu formēšanu, šķērsstieņu sarežģītās ģeometrijas un dziļās ievilcējs prasības parasti prasa biezas plātnes izspiešanu. Šis process ļauj tieši detaļā iestrādāt pastiprinošos ribas un malas, optimizējot stipruma attiecību pret svaru, neieviešot ārējos stingrinātājus.

Materiālu izvēle: Pāreja uz AHSS un UHSS

Lai atbilstu stingrām degvielas ekonomijas normām un avārijas drošības regulācijām, automašīnu inženieri aizvien biežāk izvēlas Augstas izturības zemā leģējuma tēraudu (HSLA) un Uzlabotu augstas izturības tēraudu (AHSS) vietā tradicionālo maigo tēraudu. Materiāli, piemēram, SP251-540P HRPO (karsti velmēts, skābēts un eļļots), kļūst par standartu šiem pielietojumiem, jo tie nodrošina pārāku stiepes izturību plānākās biezumos.

Tomēr šo izturīgāko materiālu ieviešana sarežģī stampēšanas procesu. Palielinoties materiāla izturībai, pastiprinās arī atsperes efekts — metāla tendence pēc formēšanas atgriezties sākotnējā formā. Gadījuma pētījums, kas ietver 3,1 mm biezu automašīnas OEM šķērsstabiņu uzsver speciālu procesa kontroles pasākumu nepieciešamību, strādājot ar šādiem materiāliem. Augsta izturība prasa ievērojami lielāku preses tilpumu un izturīgākus veidņu materiālus, lai novērstu rīku pārmērīgu nodilumu.

Pareizas materiāla izvēles rezultātā tiek panākts kompromiss starp veidojamību un veiktspēju. Ultrastiprie tērauši (UHSS) var samazināt transportlīdzekļa svaru, taču bieži vien tiem ir zemākas pagarinājuma robežas, kas padara tos uzslimstošus plaisāšanai dziļās velmēšanas operācijās. Inženieriem jāsadarbojas ar stampēšanas partneriem jau agrīnā stadijā, lai pārliecinātos, ka izvēlētais materiāla klase spēj sasniegt nepieciešamo ģeometriju, nekompromitējot daļas strukturālo integritāti.

Avancēti stampēšanas procesi un matricu inženierija

Smagu šķērsstiprinājumu ražošanai nepieciešama izturīga stampēšanas stratēģija, kas parasti ietver progresīvas vai pārnesošanas matricu operācijas. Process sākas ar заготовки griešanu, kurā sākotnējā forma tiek izgriezta no ruļļa, kam sekos urbumi un sarežģītas formēšanas fāzes. Ņemot vērā materiāla lielo biezumu, ir būtiski saglabāt plakanumu un kontrolēt biezuma samazināšanos kritiskajos liekuma rādiusos.

Viena no sofistikātākajām tehnikām šasijas pārklāju ražošanā ir kompensēt deformāciju pēc procesa. Montāžas laikā šasijas pārklājus bieži savieno ar sānu sijām, kas rada ievērojamu siltumu un potenciālu izkropļojumu. Līderu ražotāji šo problēmu risina, daudzgabalniecībā "pārliekot" detaļu iekaluma formā. Šī apzinātā novirze neitralizē gaidāmo siltuma izkropļojumu, nodrošinot, ka gala montāža atbilst precīzām izmēru specifikācijām. OEM ražotājiem, kuriem nepieciešamas universālas ražošanas apjoma iespējas, ražotāji piemēram Shaoyi Metal Technology nodrošina iekaluma risinājumus, sākot no ātrās prototipēšanas līdz masveida ražošanai, izmantojot preses līdz 600 tonnām, veidojot tiltu starp sākotnējo dizaina validāciju un liela apjoma ražošanu.

Iekārtu spējas ir vienlīdz būtiskas. Šo smago sastāvdaļu ražošanai bieži nepieciešamas augsta jaudas preses ar stingriem gultiņas pamatiem, lai minimizētu novirzi. Ohio Valley Manufacturing norāda, ka specializētas smagu gabarītu iespiedēšanas iespējas ir būtiskas, lai ražotu izturīgus kravas auto un piekabju rāmju un šķērsgriezumus, kuru materiāla biezums pārsniedz standarta automobiļu karoserijas plāksnītes specifikācijas.

Izstrādājumu problēmas: izkropļojumi, atdzesēšana un eļļēšana

Fizisko izmēru kontrole visā ražošanas dzīves ciklā ir galvenais izaicinājums, kad tiek iespiesti šķērsgriezumi. Turklāt AHSS materiālos ir ļoti svarīgi, lai būtu iespējams veikt augšējo un apakšējo procesu, un, lai to izdarītu, ir svarīgi, lai būtu iespējams veikt augšējo un apakšējo procesu. Neefektīva eļļēšana var izraisīt izkārnījumu, kas izraisa daļu defektus un palielina darbības pārtraukšanas laiku.

Pēdējā laikā panāktie panākumi eļļu tehnoloģijā ir pierādījuši, ka, pārceļoties no tradicionālajām emulgējamām eļļām uz sintētiskām, polimēru bāzes eļļām, var panākt ievērojamu darbības uzlabošanu. Dati liecina, ka eļļas sistēmas optimizēšana var uzlabotu instrumentu ilgumu līdz pat 15% samazinot kopējo šķidruma patēriņu. Turklāt eļļas brīvie smērvielas novērš nepieciešamību pēc rūpīgas tīrīšanas pirms metināšanas, jo tie neizraisa dūmus vai porainības problēmas, kas saistītas ar eļļas atlikumiem metināšanas laikā.

Siltuma izkropļojumi joprojām ir pastāvīgs faktors. Tā kā krustsijas bieži raksturo garas metinājuma šuves — dažreiz kopā pārsniedzot 5 metrus sarežģītiem paliktņiem — siltumenerģijas pievade ir ievērojama. Stamping procesam jāražo detaļas, kas nav tikai dimensiju ziņā pareizas izolācijā, bet kas ir konstruētas, lai absorbētu šo termisko slodzi un rezultātā nodrošinātu dimensiju precizitāti gala montāžā.

Kvalitātes kontrole un montāžas integrācija

Iegravētas šķērsstieņa galīgā pārbaude sniedzas tālāk par vienkāršu vizuālu apskati. Koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM) un lāzera skenēšana tiek izmantotas, lai pārbaudītu, vai montāžas punkti, piemēram, savienojuma žokļi un suspensijas piekares punkti, atrodas stingros tolerances robežos. Pat dažu milimetru novirze var traucēt pareizu suspensijas ģeometrijas iestatīšanu, kas izraisa sliktu transportlīdzekļa vadāmību vai paātrinātu riepu nodilumu.

Virsmas apstrāde ir vēl viens būtisks kvalitātes rādītājs, jo īpaši detaļām, kurām tiks veikta e-pokaisīšana vai krāsošana. Nepilnības, piemēram, uzkalciņi, plaisas vai velknes zīmes, var kompromitēt korozijas izturību — liktenīgu trūkumu transportlīdzekļa apakšdaļas komponentiem, kas pakļauti ceļa sāls un mitrumam. Franklin Fastener uzsver, ka strukturālo un drošības sastāvdaļu izturība ir atkarīga no materiāla integritātes saglabāšanas visā štampēšanas procesā. Rūpīgi testi, tostarp destruktīvie metinājumu pārbaudes un noguruma testi, nodrošina, ka štampons krustveida balsts uzticami darbosies visas transportlīdzekļa ekspluatācijas laikā.

Perspektīvas šasiju ražošanai

Tā kā automašīnu rūpniecība turpina virzīties uz elektrifikāciju, krustveida balstu dizains un ražošana attīstās. Elektromobīļu (EV) arhitektūrai nepieciešami krustveida balsti, kas spēj izturēt smagus bateriju komplektus un aizsargāt augstsprieguma komponentus, bieži prasa vēl izturīgākus materiālus un sarežģītākas ģeometrijas. Štampēšanas integrācija ar citām formēšanas tehnoloģijām, piemēram, hidroformēšanu, visticamāk, pieaugs, piedāvājot inženieriem jaunas iespējas šasiju struktūru optimizēšanai nākamās paaudzes mobilitātei.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kādi ir galvenie soļi štampēšanas metodē krustveida balstiem?

Kopru elementu stampēšanas process parasti ietver septiņas galvenās darbības: заглушки (sākotnējās formas griešana), urbošana (cauruļu izveide), dziļraksts (dziļu formu veidošana), liekšana (leņķu veidošana), gaisa liekšana, apakšējā liekšana/kaļķošana (precizitātei) un apgriešana. Smagiem profiliem šīs darbības bieži veic progresīvā matricā vai pārnēsājamā presei, lai tiktos galā ar materiāla biezumu un sarežģītību.

2. Vai metāla stampēšana ir dārga smagiem komponentiem?

Lai gan metāla stampēšanai nepieciešamas ievērojamas sākotnējās izmaksas rīku un matricu iegādei, vispārēji tā ir visefektīvākā metode lielserijas ražošanai. Vienības izmaksas strauji samazinās, palielinoties apjomam. Smagiem komponentiem, piemēram, kopru elementiem, stampēšanas ātrums un atkārtojamība pārsvarā ir lielāka nekā sākotnējās rīku izmaksas, salīdzinot ar izgatavošanas metodēm, piemēram, apstrādi ar mašīnbūves aprīkojumu vai atsevišķu plātņu metināšanu.

3. Kāds ir cits nosaukums kopru elementam?

Krustsijā vienmēr tiek saukta par K-rietu (īpaši priekšējās suspensijas lietojumos), apakšrietu vai X-siju, atkarībā no tās formas un atrašanās vietas šasijā. Kravas automobiļu lietojumos tās vienkārši var saukt par rāmja šķērssaitēm vai strukturālajām pārsijām.