ZKRATKA

Plechovanie automobilového tepelného štítu je presný výrobný proces určený na riadenie tepelných zaťažení vozidla pomocou tenkostenných kovov, zvyčajne 0,3 mm až 0,5 mm hliníkové zliatiny (1050, 3003) alebo nehrdzavejúcu oceľ (Grade 321). Výrobný tok často využíva progresívne razenie alebo prevádzkové lisovanie vraženie fázy pred tváraním.

Tento proces vraženia – vytváranie vzorov ako polgule alebo štukové povrchy – výrazne zvyšuje štrukturálnu tuhosť tenkých fólií a zlepšuje tepelnú odrazivosť. Inžiniersky úspech závisí od vyváženia tvárnosti materiálu a riadenia chýb, konkrétne kontroly zvrásnenie pri tváraní pri náraze a udržiavania tesných tolerancií (až ±0,075 mm) na zabezpečenie bezproblémového montážneho procesu.

Výber materiálu: Zliatiny, stupne tvrdosti a hrúbka

Výber správneho základného materiálu je základným krokom pri konštrukcii tepelného štítu, pričom rozhodujúcou mierou závisí od umiestnenia komponentu a intenzity tepla, ktoré musí odolávať. Výrobcovia musia vyvážiť ciele zníženia hmotnosti s tepelnou odolnosťou, čo vedie k rozdeleniu medzi použitím hliníka a nehrdzavejúcej ocele.

Zliatiny hliníka (série 1000 a 3000)

Pre bežné kryty spodnej časti karosérie a motorového priestoru je hliník dominantnou voľbou vďaka jeho vysokému koeficientu odrazivosti a nízkej hmotnosti. Priemyselný štandard sa zvyčajne otáča okolo zliatin 1050 a 3003 tieto materiály sú často dodávané v stave O-temper (žíhaný/mäkký) za účelom maximalizácie tvárnosti počas počiatočných fáz tvárnenia.

• Rozsah hrúbky: Štandardné kryty využívajú plechy v hrúbke medzi 0,3 mm a 0,5 mm dvojvrstvé aplikácie môžu využívať fólie s hrúbkou až 0.2mm vytvoriť vzduchové medzery, ktoré ďalej izolujú pred tepelným žiarením.
• Zpevnenie prácou: Dôležitým jemným rozdielom pri spracovaní hliníka 1050-O je fyzikálna zmena počas vytlačovania. Mechanický proces valcovania vzorov do cievky materiál zpevňuje, čo efektívne mení jeho stav z O na tvrdší stav, často označovaný ako H114 . Táto dodatočná tuhosť je nevyhnutná pre manipuláciu, ale mení parametre pre následné tvárnenie.

Nerezová oceľ (trieda 321)

V oblastiach s vysokým tepelným zaťažením, ako sú turbodmychadlá a výfukové kolektory, teplota topenia hliníka (približne 660 °C) nie je dostatočná. V takých prípadoch sa používa nerdzavá ocel 321 . Táto titánom stabilizovaná austenitická nerezová oceľ ponúka vynikajúcu odolnosť voči medzokryštalitickej korózii a teplotnej creepu.

Štúdie prípadov, ako napríklad tie týkajúce sa krytov turbodmychadiel, demonštrujú nevyhnutnosť použitia nehrdznivnej ocele pre komponenty vyžadujúce odolnosť pri extrémnom teplotnom zaťažení. Tieto diely často vyžadujú hrubšie plechy ako ich ekvivalenty z hliníka a potrebujú robustné nástroje na spracovanie materiálu s vyššou pevnosťou v ťahu.

Výrobný proces: Stratégie progresívnych nástrojov

Výrobný pracovný postup pre tepelné kryty sa líši od bežného cievkového kovania plechu vzhľadom na krehkosť surového materiálu a nutnosť texturovania. Proces zvyčajne sleduje prísnu postupnosť: Dávkovanie cievky → Vytlačovanie → Vystrihovanie → Tvárnenie → Orezávanie/Piercing .

Postup vytlačovania a následného tvárnenia

Na rozdiel od štandardných panelov, kde sa zachováva povrchová úprava, sú tepelné kryty úmyselne texturované. Krok vytlačovania sa zvyčajne uskutočňuje hneď po odvinutí cievky. Toto nie je len estetická záležitosť; texturovanie poskytuje dva kľúčové inžinierske výhody:

1. Štrukturná tuhosť: Umelým spôsobom zvyšuje tuhosť fólií s hrúbkou 0,3 mm, čo im umožňuje udržať tvar bez kolapsu.
2. Tepelný výkon: Zvyšuje plochu pre odvod tepla a vytvára viacstenné uhly odrazu.

Tvárnenie nárazom vs. ťahanie

Inžinieri musia vybrať medzi tvárněním nárazom smykové ťahaním na základe rozpočtu a geometrie.

• Tvárnenie nárazom: Táto metóda využíva iba razník a matricu bez podperného prstenca. Je nákladovo efektívna z hľadiska nástrojov, ale má tendenciu k nekontrolovanému toku materiálu. Pri výrobe tepelných štítov to často vedie k vzniku vrások. Pretože tepelné štíty sú funkčné (neviditeľné) komponenty, priemyselné normy často považujú malé vrásky za prijateľné, pokiaľ nebránia montážnym rozhraniam.
• Ťahanie: Pri zložitých geometriách, kde vrásky spôsobujú funkčné zlyhanie, sa používa ťahanie. Táto metóda využíva podperný prstenec na kontrolu toku materiálu do dutiny matrice, čo zabezpečuje hladký povrch, ale zvyšuje náklady na nástroje.

Vysokozdružná výroba závisí od progresívne razenie alebo automatizovaných prenosových systémov. Napríklad výroba viac ako 100 000 jednotiek ročne z nerezovej ocele turbo krytu vyžaduje významnú lisovaciu kapacitu. Zatiaľ čo ľahšie hliníkové diely môžu bežať na menších linkách, pevné oceľové komponenty často vyžadujú 200-ton až 600-ton lisov na zabezpečenie konzistentnej definície a rozmerovej presnosti.

Výrobcovia, ktorí potrebujú škálovateľné riešenia, často hľadajú partnerov s širokou škálou lisovacích schopností. Napríklad Shaoyi Metal Technology ponúka presné tvárnenie s lisovacími kapacitami až do 600 ton, čím premostí medzeru od rýchleho prototypovania po sériovú výrobu podľa noriem IATF 16949. Takáto kapacita je nevyhnutná pri prechode od prototypov s mäkkým nástrojom ku hromadnej výrobe s tvrdým nástrojom pri zložitých automobilových zostavách.

Inžinierske výzvy: chyby a tolerancie

Lisovanie tenkostenných, reliéfnych materiálov spôsobuje špecifické chyby, ktoré musia inžinieri procesov eliminovať.

Riadenie vrások a pruženia

Zvrásnenie je najbežnejšou chybou pri tepelných štítach tváraných vo vrube, a to v dôsledku nízkej tuhosti plechu a tlakových napätí na flangi. Hoci funkčné vrátenie je často povolené v nepriliehavých oblastiach, nekontrolované záhyby (prekryvy) môžu viesť k trhlinám alebo bezpečnostným rizikám pri manipulácii.

Prúdenie späť je ďalšia premenná, najmä pri prácou ztvrdnutom hliníku H114 alebo vysokopevnej nehrdzavejúcej ocele. Na predpovedanie pružného návratu a kompenzáciu geometrie nástroja (predohýbanie) sa často používa simulačný softvér, aby sa dosiahol konečný tvar.

Presné tolerancie

Napriek drskej povahe drepovaných štítov vyžadujú pripevňovacie body vysokú presnosť. Štít turbodmychadla napríklad môže vyžadovať tolerancie až také úzke ako ±0,075 mm na kritických priemeroch, aby sa zabezpečil dokonalý tesnenie a predišlo chveneniu. Na dosiahnutie tejto úrovne presnosti sú potrebné tuhé nástroje a často sa zahŕňajú sekundárne operácie, ako napríklad laserové trávenie na stopovateľnosť (čiarové kódy, dátumy výroby) priamo v rámci výrobnej linky.

Praskanie okrajov

Pri škrtaní rebrovaných listov sa môžu vyskytnúť trhliny na okraji. Výrazný proces znižuje tvárnosť materiálu, takže je pri natiahnutí náchylnejší na trhanie. Optimalizácia pomer výraznosti (výška oproti priemeru hroty) je kľúčovou konštrukčnou pákou na zabránenie tomuto režimu poruchy.

Vzorky v rebríčku a tepelná funkcia

Textúra tepelného štítu je funkčná špecifikácia. Výber vzoru ovplyvňuje tvarovateľnosť kovu i jeho tepelné vlastnosti.

• Hemisférický vzor: Tento materiál sa široko používa pre jeho vyváženú viac smerovú tuhosť a vynikajúcu odrazovú schopnosť. Vytvára to hlupkový efekt, ktorý efektívne rozptýľuje žiarivé teplo.
• Šesťhranné vzorky/štuky: Tieto poskytujú inú estetiku a môžu ponúkať vyššiu trvanlivosť v prostredí, ktoré je vystavené štrbeniu kameňa, ako sú tunely pod telom.

Simulačné štúdie naznačujú, že geometria výrazu zohráva úlohu pri tvarovateľnosť dobre navrhnutý vzor umožňuje materiálu rovnomernejšie prúdiť počas taženia, čím sa zníži riziko hlbokých trhlín, zatiaľ čo agresívny vzor na krehkom zliatine spôsobí okamžité zlyhanie.

Aplikácie a prípady použitia v priemysle

Tepelné clony automobilov sa používajú všade tam, kde je riadenie tepla kritické pre životnosť komponentov a pohodlie cestujúcich.

• Clony turbodmychadiel: Zvyčajne z nehrdzavejúcej ocele 321. Tieto musia odolávať rýchlej tepelnej cyklickosti a intenzívnemu žiareniu tepla od skrine turbíny.
• Clony výfukových kolektorov: Často viacvrstvové z hliníka alebo ocele. Chránia káblovie motora a plastové súčasti pred prehrievaním kolektora.
• Podvozové tunely: Veľké tvárnené hliníkové plechy (1050/3003), ktoré bežia pozdĺž celého výfukového systému. Zabraňujú prenosu tepla na podlahu kabíny a často slúžia aj na aerodynamické vyhladenie a zníženie hluku.
• Ochrana elektronického riadiaceho zariadenia (ECU): Menšie, presne strihané clony určené na odklonenie tepla od citlivých palubných elektronických súčastí.