สรุปสั้นๆ

The กระบวนการตีขึ้นรูปฝากระโปรงรถยนต์ เป็นลำดับการผลิตที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งเปลี่ยนแผ่นโลหะม้วนเรียบให้กลายเป็นชิ้นส่วนภายนอกที่มีรูปร่างซับซ้อนและเป็นอัลลอยด์อากาศพลศาสตร์ระดับ "Class A" โดยทั่วไปจะใช้เครื่องกดแบบเทนเดอมหรือระบบถ่ายโอนแรงดันที่มีแรงกดเกินกว่า 1,600 ตัน เพื่อดำเนินการตามขั้นตอนแม่พิมพ์ที่สำคัญ 4 ขั้นตอน ได้แก่ การดึง (drawing), การตัดแต่ง (trimming), การพับขอบ (flanging), และการเจาะรู (piercing) ความสำเร็จของกระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการควบคุมการไหลของวัสดุ ผิวสัมผัสของแม่พิมพ์ และการคืนตัวแบบยืดหยุ่น (springback) อย่างเข้มงวด เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนสุดท้ายจะมีคุณภาพตรงตามมาตรฐานด้านรูปลักษณ์ที่ไร้ที่ติ ซึ่งจำเป็นต่อการประกอบรถยนต์

ระยะที่ 1: การเตรียมวัสดุและการตัดแผ่น

ก่อนที่วัสดุจะเข้าสู่สายการกดหลัก วัสดุดิบ—โดยทั่วไปคือเหล็กกล้ารีดเย็น (CRS) หรืออลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูง—จะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างพิถีพิถัน สำหรับชิ้นส่วนภายนอก เช่น ฝากระโปรง คุณภาพผิวจะเริ่มต้นตั้งแต่ระดับม้วนวัสดุ ปัจจุบันมีการใช้อลูมิเนียมมากขึ้นในรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่เพื่อลดน้ำหนัก ถึงแม้ว่าวัสดุนี้จะมีความท้าทายสูงกว่าเหล็กทั่วไปในเรื่องการเด้งกลับ (springback)

กระบวนการเริ่มต้นด้วย การตัดแผ่นโลหะ ซึ่งคอยล์แบบต่อเนื่องจะถูกคลี่ออก ล้างทำความสะอาด และตัดเป็นแผ่นเรียบตามรูปร่างที่ต้องการ เรียกว่า "แผ่นเปล่า" ต่างจากชิ้นส่วนโครงสร้างภายใน แผ่นเปล่าของกันชนหน้าต้องมีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูหรือรูปร่างโค้งที่ใกล้เคียงกับพื้นที่ของชิ้นส่วนสุดท้าย เพื่อให้เกิดของเสียน้อยที่สุดในขั้นตอนการตัดแต่งต่อไป

การล้างและการหล่อลื่น มีความสำคัญอย่างยิ่งในขั้นตอนนี้ แผ่นเปล่าจะถูกส่งผ่านเครื่องล้างเพื่อกำจัดน้ำมันจากกระบวนการกลิ้งหรือสิ่งสกปรกต่างๆ แม้เพียงอนุภาคฝุ่นขนาดเล็กมากที่ติดอยู่ระหว่างแผ่นเปล่ากับแม่พิมพ์ในขั้นตอนถัดไป ก็อาจทำให้เกิดตุ่มหรือตำหนิบนผิวได้ จนทำให้ชิ้นส่วนนั้นกลายเป็นของเสีย นอกจากนี้ยังมีการเคลือบน้ำยาหล่อลื่นสำหรับขึ้นรูปอย่างแม่นยำ เพื่อช่วยให้กระบวนการขึ้นรูปลึกเป็นไปได้อย่างราบรื่น

ขั้นตอนที่ 2: สายกด (ดึง ตัดขอบ พับขอบ เจาะ)

หัวใจหลักของ กระบวนการตีขึ้นรูปฝากระโปรงรถยนต์ ดำเนินการบนสายการกดแบบทรานสเฟอร์หรือเทนดัม โดยทั่วไปจะประกอบด้วยสถานีแม่พิมพ์ที่แตกต่างกัน 4 ถึง 6 สถานี แต่ละสถานีจะทำการดำเนินการเฉพาะอย่างเพื่อขึ้นรูปโลหะทีละขั้นตอน

Op 10: การขึ้นรูปลึก
แรงกระแทกครั้งแรกและรุนแรงที่สุดเกิดขึ้นที่แม่พิมพ์ดึง (Draw Die) โดยเครื่องอัดที่ใช้แรงกดตั้งแต่ 1,000 ถึง 2,500 ตันจะดันลูกสูบเข้าไปยังแผ่นโลหะเปล่า จนทำให้โลหะถูกบีบอัดเข้าไปในช่องว่าง ซึ่งกระบวนการนี้จะสร้างรูปร่าง 3 มิติหลักของฝากระโปรง เช่น ซุ้มล้อ และเส้นโค้งสำหรับไฟหน้า โลหะจะไหลตัวแบบพลาสติก โดยยืดออกได้ถึง 30-40% แหวนยึดขอบ (Binder rings) จะยึดขอบแผ่นโลหะเพื่อควบคุมอัตราการไหล หากโลหะไหลเร็วเกินไปจะเกิดรอยย่น แต่หากช้าเกินไปจะทำให้ฉีกขาด

Op 20: การตัดแต่งและกำจัดเศษโลหะ
เมื่อกำหนดรูปร่างแล้ว ชิ้นงานจะถูกส่งไปยังแม่พิมพ์ตัด (Trim Die) ที่นี่ใบมีดตัดความแม่นยำสูงจะตัดโลหะส่วนเกิน (เศษโลหะจากส่วน Binder) ที่ใช้ยึดชิ้นงานระหว่างขั้นตอนการดึงออก ขั้นตอนนี้จะกำหนดเส้นรอบนอกที่แท้จริงของฝากระโปรงรวมถึงช่องเปิดซุ้มล้อ เศษโลหะจะตกลงไปตามรางเพื่อนำไปรีไซเคิล ส่วนชิ้นงานจะถูกส่งต่อไปยังขั้นตอนถัดไป

Op 30: การพับขอบและการแตะครั้งสุดท้าย
แผงกันโคลงต้องมีขอบที่เป็นมุม 90 องศา (ฟแลนจ์) เพื่อใช้ยึดติดกับโครงตัวถังแบบยูนิบอดี้ของรถ และเพื่อสร้างขอบที่พับเรียบร้อยและปลอดภัยสำหรับช่องล้อ แม่พิมพ์ฟแลนจ์จะใช้ดัดขอบเหล่านี้ให้โค้งลง ในเวลาเดียวกัน อาจมีการทำงาน "รีสไตรค์" เกิดขึ้น ซึ่งแม่พิมพ์จะกระทบบริเวณเฉพาะของแผ่นอีกครั้งเพื่อปรับเทียบผิวหน้าและล็อกเรขาคณิตให้แน่นอน ลดการเด้งกลับของโลหะ

ขั้นตอนที่ 40: การเจาะและการทำงานของแคม
ขั้นตอนทางกลขั้นสุดท้ายเกี่ยวข้องกับการเจาะรูยึดติด รูตัดสำหรับเสาอากาศ หรือช่องไฟตัวบอกด้านข้าง แม่พิมพ์ชนิดแคม—เครื่องมือที่ขับเคลื่อนด้วยกลไก ซึ่งเปลี่ยนการเคลื่อนไหวแนวตั้งของเครื่องกดให้กลายเป็นการตัดในแนวราบ—มักใช้ในขั้นตอนนี้เพื่อตอกช่องบนพื้นผิวแนวตั้งของแผงกันโคลง โดยไม่ทำให้แผ่นหลักเสียรูป

เฟส 3: วิศวกรรมพื้นผิวคลาส A

ต่างจากแผ่นพื้นหรือเสาโครงสร้าง แผงกันโคลงถือเป็น พื้นผิวคลาส A ซึ่งหมายความว่าต้องมีความงามอย่างสมบูรณ์แบบ มีความต่อเนื่องของเส้นโค้งระดับ G2 หรือ G3 ที่สามารถสะท้อนแสงได้โดยไม่บิดเบือน การบรรลุผลนี้จำเป็นต้องอาศัยวิศวกรรมที่ก้าวข้ามการขึ้นรูปโลหะแบบธรรมดา

พื้นผิวแม่พิมพ์สำหรับกันชนถูกขัดให้เป็นผิวกระจก เรียบเงา ในขั้นตอนการออกแบบ วิศวกรจะใช้ซอฟต์แวร์จำลองเพื่อทำนาย "เส้นลาก" — รอยที่เกิดจากการลากชิ้นส่วนวัสดุผ่านเครื่องมือ เพื่อลดปัญหานี้ กระบวนการขึ้นรูปมักใช้การชดเชยแบบ "โอเวอร์คราวน์นิง" โดยการดัดแผ่นงานให้โค้งเกินรูปร่างที่ต้องการเล็กน้อย เพื่อเมื่อวัสดุเด้งกลับแล้ว จะได้ขนาดตามค่าที่กำหนดอย่างแม่นยำ

ผู้ผลิตยังต้องปิดช่องว่างระหว่างการต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิตจำนวนมากอย่างสม่ำเสมอ สำหรับบริษัทที่ขยายกำลังการผลิต คู่ค้าอย่าง เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ ใช้โซลูชันการขึ้นรูปความแม่นยำที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน IATF 16949 เพื่อจัดส่งชิ้นส่วนยานยนต์ที่สำคัญ ซึ่งมั่นใจได้ว่าจะเป็นไปตามมาตรฐาน OEM ระดับโลกอย่างเข้มงวด ตั้งแต่การออกแบบแม่พิมพ์เริ่มต้นจนถึงผลลัพธ์สุดท้ายของการขึ้นรูป

เฟส 4: ข้อบกพร่องทั่วไปและการควบคุมคุณภาพ

การขึ้นรูปแผ่นขนาดใหญ่และซับซ้อนมีความเสี่ยงต่อข้อบกพร่องเฉพาะที่ต้องจัดการอย่างต่อเนื่อง การควบคุมคุณภาพไม่ใช่เพียงขั้นตอนสุดท้าย แต่เป็นส่วนหนึ่งที่รวมอยู่ตลอดสายการผลิต

• รอยแยกและรอยแตก: เกิดขึ้นเมื่อวัสดุมีความหนาลดลงมากเกินไปในระหว่างกระบวนการดึงลึก (Op 10) โดยทั่วไปเกิดจากการหล่อลื่นไม่เพียงพอหรือแรงกดของไบเดอร์สูงเกินไป
• ริ้วรอย: เกิดจากวัสดุไหลอย่างหลวม ๆ ทำให้โลหะรวมตัวกันแทนที่จะยืดออก ซึ่งถือเป็นปัญหาร้ายแรงสำหรับพื้นผิวคลาส A
• การเด้งกลับ (Springback): แนวโน้มของโลหะ (โดยเฉพาะอลูมิเนียม) ที่จะคืนรูปร่างเดิมหลังจากแม่พิมพ์เปิด ซึ่งทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนด้านมิติ และก่อให้เกิดช่องว่างในระหว่างการประกอบรถ
• พื้นผิวต่ำ/สูง รอยเว้าหรือโหนกนูนเล็กน้อยที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ชัดเจนทันทีเมื่อทาสีแล้ว

ห้องไฮไลต์
เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องบนพื้นผิวเหล่านี้ แผ่นกันโคลงจะถูกส่งผ่าน "ห้องไฮไลต์" หรือ "ห้องสีเขียว" ผู้ตรวจสอบจะทาก๊าซบาง ๆ ลงบนแผ่นและสังเกตภายใต้แสงไฟที่เรียงเป็นตาข่ายความเข้มสูง ก๊าซจะสร้างพื้นผิวสะท้อนแสง ทำให้เส้นตาข่ายดูบิดเบี้ยวหากมีรอยเว้าหรือรอยบุ๋มระดับไมครอนบนโลหะ นอกจากนี้ ระบบตรวจสอบด้วยภาพอัตโนมัติก็ถูกนำมาใช้เพิ่มมากขึ้นในการแมปโครงสร้างพื้นผิวเทียบกับแบบจำลอง CAD

เฟส 5: การประกอบและการตกแต่งขั้นสุดท้าย

เมื่อยืนยันการตัดแตะเรียบร้อยแล้ว ปีกโค้งจะถูกส่งไปยังขั้นตอนการแปรรูปต่อไป แม้ว่าปีกโค้งส่วนใหญ่จะผลิตจากชิ้นเดียวโดยการตอกขึ้นรูป แต่มักจะต้องมีการติดตั้งชิ้นส่วนเสริมแรงขนาดเล็กหรือสลักเกลียวสำหรับยึดติด

การพับขอบและการจัดเก็บบนพาเลท
หากปีกโค้งเป็นการออกแบบแบบสองชั้น (ซึ่งพบได้น้อยในปีกหน้า แต่พบบ่อยในประตู/ฝากระโปรง) จะต้องผ่านกระบวนการพับขอบ ส่วนปีกโค้งทั่วไปจะเน้นที่การจัดวางอย่างปลอดภัย แผ่นที่ผลิตเสร็จจะถูกวางลงในพาเลทพิเศษที่มีวัสดุกันกระแทกชนิดไม่ก่อให้เกิดรอยขีดข่วน พาเลทเหล่านี้ช่วยป้องกันไม่ให้แผ่นสัมผัสกันเอง เพื่อรักษาพื้นผิวคลาส A ระหว่างการขนส่งไปยังห้องประกอบตัวถังเพื่อขั้นตอนการเชื่อมและพ่นสี

การควบคุมเส้นโค้งอย่างแม่นยำ

การผลิตกันชนรถยนต์เป็นการผสมผสานระหว่างแรงกดมหาศาลและความแม่นยำในระดับไมโคร จากขั้นตอนการดึงขึ้นรูปเริ่มต้นที่แรง 1,600 ตัน ไปจนถึงการตรวจสอบด้วยลำแสงส่องสว่างในตอนสุดท้าย ทุกขั้นตอนได้รับการคำนวณอย่างพิถีพิถันเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของผิวโลหะ ขณะที่ผู้ผลิตรถยนต์เปลี่ยนมาใช้อัลลอยอลูมิเนียมที่เบากว่าและออกแบบรูปร่างให้มีอากาศพลศาสตร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น กระบวนการขึ้นรูปด้วยแรงอัดจึงยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยต้องการค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบลง และวิศวกรรมแม่พิมพ์ที่ทันสมัยยิ่งขึ้น เพื่อให้ได้เส้นโค้งที่ไร้ที่ติอย่างที่เห็นในรถโชว์ตามศูนย์จำหน่าย

คำถามที่พบบ่อย

1. ขั้นตอนหลักในการขึ้นรูปกันชนมีอะไรบ้าง

โดยทั่วไป กระบวนการหลักจะประกอบด้วยสี่ขั้นตอน การตัดแผ่นโลหะ (ตัดคอยล์วัตถุดิบ) การวาด (ขึ้นรูปร่างสามมิติ) การตัดแต่ง (ตัดโลหะส่วนเกินออก) Flanging/Piercing (สร้างขอบและรูสำหรับยึดติด) สายการผลิตบางสายอาจรวมขั้นตอน Restrike เพื่อปรับเทียบผิวหน้าขั้นสุดท้าย

2. ทำไมขั้นตอน Drawing จึงมีความสำคัญต่อกันชน

The ขั้นตอนการดึง คือขั้นตอนที่แผ่นโลหะแบนถูกยืดออกเป็นรูปทรงสามมิติ เป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดเนื่องจากกำหนดรูปทรงเรขาคณิตและแรงตึงผิวของแผง หากการดึงไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดรอยฉีก รอยย่น หรือบริเวณที่ "อ่อน" ซึ่งบุ๋มได้ง่าย ส่งผลให้คุณภาพชิ้นส่วนระดับคลาส A เสียหาย

3. จำเป็นต้องใช้ค้อนพิเศษสำหรับงานตีขึ้นรูปโลหะหรือไม่

ไม่จำเป็น งานตีขึ้นรูปโลหะในอุตสาหกรรมยานยนต์ไม่ใช้ค้อน แต่จะใช้เครื่องอัดไฮดรอลิกหรือเครื่องจักรขนาดใหญ่ร่วมกับแม่พิมพ์ที่ถูกกลึงอย่างแม่นยำ แม้ว่าการขึ้นรูปโลหะด้วยมืออาจใช้ค้อนและโต๊ะรองตีสำหรับงานซ่อมแซมหรืองานเฉพาะทาง แต่กระบวนการผลิตจำนวนมากเป็นกระบวนการอัตโนมัติที่ใช้แรงอัดสูง