REZUMAT

The procesul de stampare al șasiului auto este o metodă de fabricație de înaltă precizie esențială pentru producerea scheletului structural al vehiculelor moderne. Aceasta implică deformarea tablelor groase — în mod tipic din oțel de înaltă rezistență (HSS) sau aluminiu — în geometrii complexe, utilizând prese hidraulice sau mecanice masive, care depășesc adesea 1.600 de tone forță. Fluxul de lucru trece de la decupare și perforare la ambutisare profundă și tăierea finală, necesitând respectarea strictă a toleranțelor de până la ±0,01 mm pentru a asigura siguranța în caz de coliziune și rigiditatea structurală. Pentru ingineri și manageri de aprovizionare, înțelegerea compromisurilor dintre stamparea la cald și cea la rece, precum și alegerea tehnologiei potrivite de matrițe, este esențială pentru echilibrarea costurilor, greutății și performanței.

Noțiuni de bază: Stamparea șasiului vs. caroseriei

Deși atât șasiurile, cât și panourile caroseriei utilizează ambutisarea metalică, cerințele lor de inginerie diferă semnificativ. Ambutisarea caroseriei se concentrează asupra esteticii suprafeței de „clasă A” — creând curbe impecabile și aerodinamice pentru aripi și uși, unde perfecțiunea vizuală este esențială. În schimb, ambutisarea șasiului prioritizează integritatea structurală și durabilitate . Componentele șasiului, cum ar fi longeroanele, traversele și brațele de suspensie, trebuie să reziste unor sarcini dinamice enorme și forțelor de impact fără a ceda.

Această diferență funcțională dictează selecția materialelor și parametrii de procesare. Piese componente ale șasiului sunt în general ambutisate din grosimi mai mari de Oțel înalt rezistent (HSS) sau Oțel înalt rezistent avansat (AHSS) , care oferă o rezistență superioară la tracțiune, dar sunt mai dificil de prelucrat din cauza ductilității reduse. Conform Neway Precision , producerea acestor componente mari, extrase adânc, necesită adesea tehnici specializate de ambutisare profundă, la care adâncimea piesei depășește diametrul acesteia, un proces distinct față de ambutisarea standard superficială.

Echipamentul utilizat reflectă aceste cerințe. În timp ce panourile caroseriei pot fi formate pe linii de transfer cu viteză mare, componentele de șasiu necesită adesea prese cu o tonaj mai mare — uneori hidraulice sau servo-conduse — pentru a gestiona caracteristicile de întărire prin deformare ale oțelului înalt rezistent (HSS). Scopul este de a obține complexitate geometrică, menținând o grosime uniformă a materialului, asigurând faptul că cadrul vehiculului îndeplinește standardele riguroase de siguranță.

Fluxul procesului de stampare: pas cu pas

Transformarea de la o bobină de metal plan la un component finit de șasiu urmează un flux de lucru secvențial riguros. Pe baza modelelor de producție observate la marii producători precum Toyota , procesul poate fi împărțit în patru etape principale, fiecare fiind esențială pentru precizia dimensională:

1. Decuparea și pregătirea: Procesul începe cu derularea bobinei de metal. Materialul este nivelat pentru a elimina tensiunile interne, apoi tăiat în „semi-fabricate” brute — forme plate care aproximează amprenta finală a piesei. Această etapă determină utilizarea materialului; așezarea eficientă a semifabricatelor minimizează deșeurile.
2. Formare și tragere profundă: Semifabricatul este introdus în presă, unde un poanson mascul îl forțează într-o matriță feminină. Pentru piesele de șasiu, acesta este adesea un proces de tragere profundă care creează geometria 3D, cum ar fi canalul în U al unei traverse de cadru. Metalul se deformează plastic sub sute de tone de presiune, definind profilul structural al componentei.
3. Tăietura şi piercingul: Odată ce forma generală este realizată, matrițele secundare taie materialul în exces (bavurile) și fac găuri sau fantele necesare pentru fixare. Precizia este esențială aici; punctele de montare pentru suspensie sau componente ale motorului trebuie să fie perfect aliniate cu celelalte subansamble.
4. Flanșare și clincuire: Pașii finali implică îndoirea marginilor (flanare) pentru a crește rigiditatea și "coining" în anumite zone pentru a netezi suprafețele sau imprima detalii. Acest lucru asigură faptul că piesa creează o interfață etanșă, fără vibrații, atunci când este sudată sau fixată cu șuruburi de cadru vehiculului.

Decizie critică: Stamparea la cald vs. Stamparea la rece

Una dintre cele mai importante decizii tehnice în fabricarea cadrului este alegerea între stamparea la cald și cea la rece. Această alegere este determinată în mare măsură de cerințele de rezistență ale materialului și de complexitatea componentei.

Bătut la rece este metoda tradițională, preferată pentru viteza și costurile reduse de energie. Este ideală pentru piese fabricate din oțeluri ductile unde rezistența extremă nu este factorul limitativ. Cu toate acestea, pe măsură ce producătorii tind spre ușurarea vehiculelor, ei apelează în mod crescând la Ștanțare la cald .

Stamparea în cald implică încălzirea semifabricatelor din oțel borat până devin maleabile, formarea lor în matriță, urmată de răcirea rapidă (calibrarea) în interiorul sculei. Acest proces produce piese cu raport excepțional de rezistență la greutate, esențial pentru cajele moderne de siguranță. Deși mai costisitoare din cauza consumului de energie și a timpilor de ciclu, aceasta elimină problema „revenirii elastice”, asigurând toleranțe geometrice precise pentru piesele înalte rezistență.

Selectarea matrițelor: Matrițe progresive vs. Matrițe cu transfer

Selectarea strategiei corecte de sculare reprezintă un echilibru între volumul de producție, dimensiunea piesei și investiția de capital. Două configurații principale de matrițe domină sectorul auto al cadrului:

Matrițe progresive

În ambutisarea progresivă, banda metalică este introdusă printr-o matriță unică cu mai multe stații. Fiecare cursă a presei efectuează o operațiune diferită (tăiere, îndoire, formare) pe măsură ce banda avansează. Această metodă este foarte eficientă pentru componente mai mici ale șasiului, cum ar fi suporturi și elemente de întărire, fiind capabilă să producă sute de piese pe minut. Cu toate acestea, este limitată de dimensiunea benzii și este mai puțin potrivită pentru longeroane structurale masive.

Transferul ștanțelor

Pentru piesele mari ale șasiului, cum ar fi traversele și subansamblurile, matrițele cu transfer sunt standard. Aici, semifabricatele individuale sunt mutate mecanic dintr-o stație de matrițare în următoarea prin „brațe de transfer” sau sisteme robotizate. Conform American Industrial , această metodă permite operațiuni de formare mai complexe pe piese mai mari care nu ar încăpea într-o bandă continuă. Liniile de transfer oferă o flexibilitate și o eficiență a materialului mai mari pentru componentele groase, deoarece semifabricatele pot fi amplasate mai eficient înainte de a intra în presă.

Provocări și controlul calității

Caroseria stantată se confruntă cu provocări unice datorită materialelor înalte rezistență implicate. Retrocedere —tendința metalului de a reveni la forma sa inițială după formare—este o problemă persistentă în cazul oțelului înalt rezistență stantat la rece. Dacă nu este calculată corect, duce la piese care depășesc toleranțele, provocând probleme de asamblare și potrivire.

Pentru a atenua această problemă, inginerii folosesc simulări avansate de Analiză cu Elemente Finite (FEA) pentru a prezice comportamentul materialului și a proiecta matrițe cu compensare prin „îndoire excesivă”. Eigen Engineering se menționează că stantarea modernă integrează, de asemenea, tehnologii precum formarea asistată electromagnetic pentru a controla distribuția de deformare și a reduce încrucișarea sau subțierea în zonele complexe.

Asigurarea acestor toleranțe precise necesită de obicei un partener cu capacități specializate. Pentru producătorii care acoperă decalajul dintre validarea prototipului și producția de serie, firme ca Shaoyi Metal Technology oferă presare de precizie certificată IATF 16949. Capacitatea lor de a gestiona tonaje de presă până la 600 de tone permite producerea unor brațe de comandă și subcadre critice care să respecte standardele globale ale producătorilor OEM, asigurând o continuitate strictă a calității în trecerea de la proiectare la producția de mare volum.

Tendinții viitoare: Ușurarea și Automatizarea

Viitorul procesului de presare pentru cadrul autovehiculelor este modelat de efortul pentru eficiența combustibilului și electrificarea vehiculelor. Reducerea greutății este tendința dominantă, care împinge industria către oțeluri mai subțiri și mai rezistente, prec precum și o utilizare sporită a aliajelor de aluminiu. Presarea aluminiului implică proprii provocări, cum ar fi o tendință mai ridicată la fisurare, necesitând o ungere precisă și controlul forței.

În același timp, Presarea inteligentă revoluționează floorul fabricii. Preselor servo, care permit o mișcare programabilă a alunecării, le ia locul vechile volante, oferind un control infinit asupra vitezei tijei și timpului de staționare. Această flexibilitate permite formarea materialelor dificile, care s-ar rupe în condiții de viteză constantă. Așa cum a evidențiat Automation Tool & Die , aceste tehnici avansate sunt esențiale pentru producerea unor suporturi de reducere a NVH (zgomot, vibrații și asperitate) și a unor structuri de cadră de generație următoare, care sunt în același timp mai ușoare și mai rezistente.