Коротко

Процеси штампування стійок у автомобільній галузі процеси визначають конструктивну міцність сучасних транспортних засобів, зосереджуючись на критичних стійках A, B, C і D. Ці компоненти є складним інженерним компромісом: максимізація безпеки при зіткненні за рахунок Ультра-високоміцних сталей (UHSS) галузевий стандарт значно змістився на користь Гаряче штампування (прес-загартування) для стійок B, щоб досягти межі плинності понад 1500 МПа, тоді як для стійок A часто потрібні складні Холодне штампування або прогресивні методи матриць для врахування складної геометрії та обмежень огляду. У цьому посібнику розглядаються технічні специфікації, матеріалознавство та методології виробництва, необхідні для освоєння виробництва стійок.

Анатомія безпеки: вимоги до штампування стійки A проти стійки B

У виробництві каркасів автомобілів (BIW) не всі стійки створені однаковими. Вимоги до штампування стійки А принципово відрізняються від вимог до стійки B через їхню різну роль у безпеці пасажирів і естетиці транспортного засобу.

Виклик стійки А: геометрія та оглядовість
Стійка А має підтримувати лобове скло і витримувати навантаження при стисканні даху, але при цьому залишатися вузькою, щоб мінімізувати мертвий кут для водія. Виробники, такі як Group TTM, зазначають, що стійки А мають складні 3D-криві, змінну товщину стінок і численні отвори для доступу, призначені для проводки та подушок безпеки. У цьому випадку процес штампування передбачає пріоритет формованих властивостей і геометричної точності над чистою твердістю, часто використовуючи високоміцну сталь, яка зберігає достатню пластичність для складних глибоких витяжок без розривів.

Виклик стійки B: стійкість до бічного проникнення
Стійка B є критичним захистом від зіткнень збоку. На відміну від стійки A, стійка B вимагає максимальної межі текучості, щоб запобігти проникненню в салон пасажирів. Це зумовлює необхідність використання бористої сталі та інших марок ВВССт. Виклик у формуванні полягає не стільки в геометричній складності, скільки в управлінні екстремальною твердістю матеріалу та запобіганні пружному поверненню. Специфікації штампування для стійок B часто передбачають межу міцності понад 1500 МПа після формування — цей показник визначає вибір між гарячим і холодним способами формування.

Матеріалознавство: Перехід до ВВССт та алюмінію

Перехід від низьколегованої сталі до сучасних матеріалів кардинально змінив процеси штампування стійок у автомобільній галузі інженери мають вибирати матеріали, які забезпечують баланс між «зменшенням ваги та безпекою».

• Бориста сталь (сталь для гарячого штампування): Золотий стандарт для стійок B. Після нагрівання до приблизно 900 °C (1650 °F) та охолодження всередині матриці, мікроструктура перетворюється з ферит-перліту на мартенсит . Ця трансформація забезпечує деталі з надзвичайною міцністю, але без подальшої формовності, що ускладнює обрізку та різання без використання лазерних процесів.
• Алюмінієві сплави (серія 5000/6000): Використовуються все частіше для зменшення ваги. Хоча алюміній має чудове співвідношення міцності до ваги, він схильний до значного вискок — схильності металу повертатися до початкової форми після штампування. Контроль пружного повернення для алюмінієвих стійок А вимагає застосування сучасного програмного забезпечення для моделювання та стратегій компенсації матриць.
• Високоміцна сталевая продукція (AHSS): Включає двофазні (DP) та сталі з підвищеною пластичністю за рахунок фазових перетворень (TRIP). Вони займають проміжне положення, забезпечуючи більшу міцність порівняно з низьколегованою сталью і кращу формовність, ніж бориста сталь гарячого штампування, що робить їх придатними для стійок C і D або внутрішніх підсилювачів.

Детальний аналіз процесу: гаряче штампування проти холодного штампування

Вибір між гарячим і холодним штампуванням є головним технічним питанням у виробництві стійок, обумовленим конкретними експлуатаційними вимогами компонента.

Гаряче штампування (прес-загартування)

Гаряче штампування є технологією, що дозволяє створювати сучасні силові каркаси безпеки. Як детально описано такими великими постачальниками, як Magna, процес полягає в нагріванні заготовки зі сталі до стану аустеніту, перенесенні її в охолоджувальну матрицю та формуванні одночасно з загартуванням. Цей процес фіксує мартенситну мікроструктуру , закріплюючи властивості надвисокої міцності. Хоча цикловий час довший (зазвичай 10–20 секунд) порівняно з холодним штампуванням, відсутність пружного відновлення робить цю технологію незамінною для B-стойок, де точність геометричних розмірів є обов’язковою.

Холодне штампування

Для компонентів, у яких екстремальна твердість є менш критичною, ніж швидкість виробництва або геометрична складність, холодне штампування залишається кращим. Воно використовує механічні або гідравлічні преси при кімнатній температурі. Однак, коли цей метод застосовується до УВССт, холодне штампування створює ризик зміцнення під час обробки та значних зусиль пружного повернення. Просунуте холодне штампування стійок вимагає пресів великої потужності (часто 2000+ тонн) і сервоприводної технології для точного контролю швидкості повзунка під час операції витягування, що зменшує ударні навантаження та покращує течію матеріалу.

Просунуте виробництво та прогресивні штампи

Для задоволення потреб масового виробництва виробники використовують штампування прогресивною матрицею та спеціалізовані заготовки. Прогресивні матриці виконують кілька операцій — прошивання, обрізку, гнучіння — за один прохід, що робить їх ідеальними для складних підсилювачів стійки A. Лазерні зварені заготовки (LWB) дозволяють інженерам поєднувати сталі різної товщини або марок у єдину заготовку перед штампуванням, забезпечуючи міцність саме там, де це потрібно (наприклад, у зоні петель), і економлячи вагу в інших місцях.

Для автовиробників і постачальників першого рівня вибір партнера з широким спектром можливостей має вирішальне значення для подолання цих складнощів. Компанія Shaoyi Metal Technology пропонує комплексні рішення для автомобільного штампування які забезпечують перехід від швидкого прототипування до масового виробництва. Маючи сертифікацію IATF 16949 і преси потужністю до 600 тонн, вони підтримують виготовлення критичних конструктивних елементів і підсистем, забезпечуючи суворе дотримання глобальних стандартів OEM, чи вам потрібна пробна партія з 50 одиниць, чи постачання великих обсягів.

Запобігання дефектам та контроль якості

Навіть при наявності сучасного обладнання дефекти можуть порушити структурну цілісність. Контроль таких дефектів вимагає суворого підходу до керування процесами.

• Пружність: Пружне відновлення металу після розвантаження. У випадку з UHSS та алюмінієм це може спричинити відхилення на кілька міліметрів. Розв'язок: Перевантаження поверхні матриці та використання програмного забезпечення для моделювання, наприклад AutoForm, щоб передбачити та компенсувати відновлення.
• Зморшкування: Виникає в стиснутих зонах, особливо в складних коренях стійок А. Розв'язок: Збільшення тиску затискного пристрою або використання активних тягових смуг для контролю потоку матеріалу.
• Тоншання та тріщини: Надмірне тоншання призводить до структурного руйнування. Розв'язок: Оптимізація змащення є критично важливою. Як зазначено в дослідженнях IRMCO, заміна синтетичних мастил може зменшити тертя та запобігти білій корозії — поширеній проблемі, яка призводить до дефектів зварювання на наступних етапах.

Висновок: Майбутнє інженерії стійок

Оволодіння процеси штампування стійок у автомобільній галузі робочі процеси вимагають комплексного розуміння взаємодії між передовими матеріалами та технологіями формування. Оскільки стандарти безпеки розвиваються, а необхідність зменшення ваги конструкцій посилюється, галузь продовжуватиме спиратися на гібридний підхід — використання гарячого штампування для жорсткої каркасної структури B-стойки та прецизійного холодного штампування для геометрично складних A-стоїк. Для інженерів та керівників закупівель успіх полягає у перевірці можливостей постачальників не лише за потужністю обладнання, а й за їхньою здатністю моделювати, компенсувати та контролювати ці складні металургійні процеси.

Поширені запитання

1. Які 7 кроків у методі штампування?

Хоча процеси можуть відрізнятися, сім загальних кроків у металоштампуванні включають вирізання (вирізання приблизної форми), проколювання (пробивання отворів), малюнок (формування тривимірної форми) згин (створення кутів), повітринна гинання , виправка/клеймінг (штампування для точності), і обрізку країв (видалення зайвого матеріалу). Для стійок ці операції часто поєднуються в прогресивних або трансферних штампах.

2. Як позначаються стійки на автомобілі?

Стійки автомобіля позначаються алфавітно з переду до корми. Стійка A-стійка утримує лобове скло; стійка B-стійка є центральним кріпленням між передніми та задніми дверима; стійка C-стійка підтримує заднє скло або задні двері в седанах/SUV; а стійка D-стійка використовується на більш довгих транспортних засобах, таких як універсали та мінівені, як найзадніша опора.

3. Які чотири типи штампування металу використовуються в автомобілебудуванні?

Чотири основні типи — це Прогресивне штампування (безперервна стрічка, що подається через станції), Перенос штампування (деталі переміщуються механічно між станціями, поширено для великих стійок), Глибоке витягування штампуванням (для деталей із значною глибиною, наприклад, панелей дверей), і Багатонаправлене штампування (для складних, дрібних згинів). Кожен із типів обирають залежно від обсягу виробництва, складності та розміру деталі.