KRATKO

Olakšavanje automobilskih delova kovanjem je ključna proizvodna strategija za izradu jačih, lakših i izdržljivijih komponenti. Korišćenjem materijala poput aluminijuma i naprednih čelika visoke čvrstoće, proces kovanja proizvodi delove sa izuzetnom strukturom zrna i odličnim odnosom čvrstoće i mase. Ova metoda je neophodna za smanjenje ukupne mase vozila, što direktno poboljšava uštedu goriva, poboljšava vožnje vozila i smanjuje emisiju štetnih gasova, bez kompromisa u sigurnosti ili performansama.

'Zašto' i 'Šta' olakšavanja automobila kovanjem

Oblačenje vozila je praksa strategijskog smanjenja ukupne težine vozila radi poboljšanja njegove performanse i efikasnosti. Ovaj koncept postao je temelj savremene automobilske tehnike, podstaknut strogošću propisa o emisijama i potražnjom potrošača za boljom ekonomičnošću goriva. Prema istraživanjima institucija poput RWTH Aachen Univerziteta, lagano projektovanje automobila ključna je tehnologija za smanjenje potrošnje goriva i emisije CO2, uz istovremeno povećanje voznih dinamika i udobnosti. Lagano vozilo zahteva manje energije za ubrzanje i održavanje brzine, što dovodi do značajnih dobijaka u efikasnosti.

Koristi smanjenja težine vozila idu dalje od uštede goriva. Obrtanje lakšeg automobila je bolje, ubrzava brže i ima kraće razdaljine kočenja, što doprinosi bezbednijem i osetljivijem vožnji. Za električna vozila (EV), smanjenje težine je još važnije, jer može da poništi značajnu težinu baterijskih paketa i produži domet vozila na čistu električnu energiju. Kako je napomenuo Departman za energetiku SAD-a, smanjenje težine vozila za 10% može dovesti do poboljšanja ekonomičnosti goriva za 6-8%.

Овде ковање има одлучујућу улогу. Ковање је процес производње који обликује метал коришћењем локализованих сабијајућих сила. За разлику од ливења, код ког се топљени метал сипа у калуп, ковање побољшава структуру зрна метала, поравнавајући је са обликом делова. Овај процес елиминише порозност и ствара компоненте који су знатно јачи и издржљивији од оних направљених ливењем или обрадом. Ова урођена чврстоћа омогућава инжењерима да дизајнирају делове који су тањи и лакши, без одрицања од структурне интегритета, чинећи ковање идеалним решењем за производњу високо напрегнутих компонената за аутомобилску индустрију.

Кључни материјали за коване лаке компоненте

Избор материјала је од суштинског значаја за успех лагвејтинг аутомобилских делова ковањем. Циљ је да се пронађу материјали који имају висок однос чврстоће и тежине, трајност и економичност. Две доминантне категорије материјала у овој области су алуминијумске легуре и напредни високојаки чели (АХСС).

Алуминијумске легуре: Алуминијум је постао најпопуларнији материјал за осветљење аутомобила. Његова главна предност је његова ниска густина, око једне трећине од челика, комбинована са изузетном чврстоћом када се легује и кова. За задовољавање ове потражње ковачке компаније све више улажу у производњу алуминијума. Ковани алуминијумски делови, као што су кочнице суспензије, контролне руке и оквири точкова, значајно смањују масу возила која није изложена на пруге, што побољшава квалитет вожње и управљање. Овај процес омогућава стварање сложених облика оптимизованих за тежину и чврстоћу, што га чини неопходним за модерне шасије и системе суспензије возила.

Napredni čelici visoke čvrstoće (AHSS): Иако је алуминијум популаран избор, челик остаје кључни материјал у аутомобилској производњи. АХСС и микро легирани челици пружају изузетну чврстоћу на истезање, омогућавајући дизајн компоненти са тањим пресецима који ипак задовољавају строге стандарде сигурности и перформанси. Критичне компоненте мотора и трансмисије, као што су колени вратила и клипови, често су направљене од кованог високочврстог челика. Ови материјали могу да издрже огромна оптерећења и високе температуре, осигуравајући поузданост у погонском систему где неуспеће није опција.

Како би се омогућило јасније поређење, табела испод резимира кључне карактеристике ових основних материјала који се користе у аутомобилском ковању:

Кључни процеси и технологије ковања

Процес ковања није универзално решење; користи се низ различитих техника како би се произвели разнолики делови потребни у аутомобилској индустрији. Избор процеса зависи од сложености дела, материјала који се користи и потребне серије производње. Основне методе укључују ковање у матрици, ковање у отвореној матрици и прецизно ковање.

Ковање у матрици (затворено ковање): Ово је најчешћи поступак ковања за аутомобилске делове. У овој методи, метални предмет се ставља између два наковња која садрже прецизан отисак жељеног дела. Док се наковњи спуштају један према другом, метал тече и испуњава шупљину, стварајући компоненту са дефинисаним обликом и одличном тачношћу димензија. Овај процес је идеалан за масовну производњу делова као што су клипови, зупчаници и делови овиса који захтевају велику чврстоћу и конзистентност.

Ковање у отвореним наковњима: При ковању у отвореним наковњима, предмет се обликује између равних или једноставних наковња који не потпуно затварају метал. Радник ручно помера предмет како би постигао жељени облик. Иако је мање прецизно у односу на ковање у затвореним наковњима, овај метод је веома свестран и погодан за прављење великих, једноставних делова као што су осовине или за прелиминарно обликовање (полупроизводи) пре него што се подвргну напреднијем процесу ковања.

Прецизно ковање (близу коначног облика) Kako je tehnologija napredovala, tako se poboljšala i preciznost kovanja. Precizno kovanje ili kovanje blisko konačnom obliku proizvodi delove koji su veoma bliski svojim konačnim potrebnim dimenzijama. Ova tehnika smanjuje potrebu za naknadnim obradama, što uštedi materijal, vreme i troškove. Posebno je važna za izradu složenih i komplikovanih delova, kao što su prenosnički zupčanici i diferencijalni sklopovi, gde su uski tolerancijski opsezi od presudne važnosti.

Izvođenje ovih naprednih procesa kovanja zahteva značajnu stručnost i specijalizovanu opremu. Na primer, dobavljači poput Shaoyi Metal Technology specijalizuju se za IATF16949 sertifikovano vruće kovanje za automobilsku industriju, nudeći usluge od izrade prototipova do masovne proizvodnje. Takvi specijalizovani subjekti imaju ključnu ulogu u lancu snabdevanja, omogućavajući proizvođačima automobila da u potpunosti iskoriste mogućnosti olakšavanja konstrukcije putem kovanja.

Primena i prednosti u savremenim vozilima

Korišćenje lakih kovanih delova je rasprostranjeno gotovo na svim ključnim sistemima modernog vozila. Zamenom težih odlivaka ili obradjenih komponenti jačim i lakim kovanim alternativama, proizvođači postižu ukupno smanjenje mase koje se ogleda u stvarnom poboljšanju performansi. Ova primena obično je usredsređena na delove koji su izloženi visokom naponu i cikličkim opterećenjima.

• Motor i pogonski sistem: Srce vozila znatno profitira od kovanja. Kolenasto vratilo, klipnjače i radilice izrađuju se kovanjem od čelika visoke čvrstoće kako bi izdržale ekstremne sile usled sagorevanja i rotacije. Smanjenje mase ovih rotirajućih i oscilujućih delova smanjuje inerciju, omogućavajući motoru bržu reakciju i efikasnije funkcionisanje.
• Шасија и овисност: Ово је примарна област за ковање алуминијума. Компоненте попут контролних руки, везних кочница и потпорних оквира често се кову од легура алуминијума. Смањење ове „немачине масе“ (масе коју не подупира овисност) омогућава точковима да ефикасније прате површину пута, што доводи до бољег вођења, вуче и удобности возње.
• Трансмисија и погонски мост: Зупчаници, излазни вратила и универзални зглобови се кову ради максималне чврстоће и отпорности на замор. Смањење масе ових компоненти смањује ротациону масу, што побољшава убрзање и укупну ефикасност погонског система. Шупља вратила, направљена специјализованим процесима ковања, су одличан пример оптимизације дизајна у овој области.
• Sistem kočenja: Ковани кочни калпери нуде комбинацију чврстоће и мале тежине, побољшавајући реакцију кочења и расипање топлоте. Њихова чврстоћа осигурава да се не усављају под високим притиском, обезбеђујући сталну и поуздану силу заустављања.

Kovanje u odnosu na druge metode: Poređenje čvrstoće i težine

Prilikom izbora proizvodnog procesa za ključne delove automobila, inženjeri često upoređuju kovanje sa livenjem i obradom. Iako svaka metoda ima svoju primenu, kovanje nudi jasne metalurške prednosti, pogotovo za delove gde su čvrstoća i pouzdanost od presudnog značaja.

Главна предност ковања је у његовом утицају на унутрашњу зрнасту структуру метала. Огромни притисак процеса ковања уситњава зрна и натера их да прате контуре делова. Ово континуирано зрно пружа компоненту са изузетном чврстоћом на затезање, дуктилношћу и отпорношћу на ударце и замор. Насупрот томе, ливење подразумева ливање течног метала у калуп, што може резултирати насумичнијом зрнастом структуром и могућом скривеном порозношћу, због чега је по природи слабије. Обрада резањем, која подразумева исецање дела из целих блокова метала (билига), не ствара зрнасту структуру, већ заправо сече постојеће линије зрна, што може довести до тачака концентрације напона и чини део подложнијим квару под оптерећењем.

Ова структурна надмоћ је разлог што ковани делови значајно јачи од обраде или ливених делова од истог материјала и димензија. Повећана чврстоћа омогућава такозвано „лако дизајнирање“, при чему се ковани део може дизајнирати са мање материјала – а самим тим и мање тежине – и даље превазилазећи перформансе тежег дела направљеног другом методом. За примене од критичног значаја за безбедност, као што су делови овиса и управљачких система, поузданост и чврстоћа које обезбеђује ковање чине га бољим избором. Иако су почетни трошкови алата за ковање могу бити виши, дугорочна издржљивост и могућност смањења масе често га чине најефикаснијим решењем за аутомобилске примене високих перформанси.

Često postavljana pitanja