Avtomobil konstruksiyasini mustahkamlash uchun to'plash: muhandislik qo'llanmasi

Qisqacha

Avtomobil tuzilmaviy mustahkamlashini so'g'ashtirish — ikki qarama-qarshi omilni muvozanatga soladigan yuqori darajadagi ishlab chiqarish sohasidir: zarragacha chidamlilikni maksimal darajada oshirish va avtomashina og'irligini minimal darajaga tushirish (yengil vazn). A ustunlari va eshik halqalari kabi xavfsizlik jihatidan me'yoriy komponentlar uchun sanoat standarti Issiq kesish (Press orqali qattiq holatga keltirish) borli po'latdan foydalanishga o'tdi, bu 1500 MPa dan ortiq cho'zilish chidamliligiga erishish imkonini beradi va bunda egilish muammosi bo'lmaydi. Biroq, Sovuq damgachilik alyuminiy EV batareya korpuslari va kamroq murakkab geometriyalar uchun ahamiyatli bo'lib qolmoqda, bu yerda arzonligi eng muhimdir. Ushbu sohadagi muvaffaqiyat ilg'or materiallarni boshqarish, aniq to'g'riliklarni nazorat qilish hamda massali ishlab chiqarish uchun to'g'ri press kuchini tanlashni talab qiladi.

Muhandislik muammosi: Nima uchun tuzilma mustahkamlashlari noyob?

Avtomobil korpusi (BIW) kontekstida tuzilma mustahkamlashlar to'qnashuv paytida haydovchini himoya qiluvchi skelet vazifasini o'taydi. Kosmetik korpus panellariga (parda) aksincha, A-pillarlar, B-pillarlar, silindrik panellar, tom reyklari va ko'ndalang a'zolar kabi komponentlar katta kinetik energiyani so'rishi va qayta yo'naltirishi kerak. Asosiy muhandislik muammosi "yengil vaznga ega bo'lish zarurati" bilan bog'liq. Chiqindilarni chiqarish me'yori qat'iy bajarilayotgan va elektr transport vositalari (EV) masofani maksimal darajada oshirishni talab qilayotgan sari, muhandislar xavfsizlikni oshirish uchun oddiygina qalinroq po'lat qo'shishlari mumkin emas.

Buning o'rniga, sanoat Yaxshilangan yuqori mustahkamlikli po'latlar (AHSS) va aluminiy qotishmalarga tayanadi. Yumshoq po'lat odatda taxminan 200 MPa gacha bo'lgan cho'zilish chidamliligini taqdim etadi, zamonaviy pressdan o'tkazilgan mustahkam po'lat esa 1500 MPa (taxminan 217 ksi) dan yuqori bo'lishi mumkin. Bu og'irlikni kamaytirish uchun ingichka qatlamlardan foydalanish imkonini beradi, shu bilan birga tuzilma butunligi saqlanadi yoki yaxshilanadi.

Biroq, ushbu yuqori samarali materiallarni bosib chiqish katta ishlab chiqarish qiyinchiliklarini keltirib chiqaradi. Yuqori mustahkamlikdagi materiallarni sovuq bosishda asosiy dushman — shakl berish kuch olib tashilgandan keyin metall boshlang'ich shakliga qaytishga intilishi. Bu murakkab geometriyada aniq o'lchovlarga erishishni juda qiyin qiladi va kompensatsiya qilish uchun ko'pincha ilg'or simulyatsiya dasturiy ta'minoti hamda servopress texnologiyasiga ehtiyoj tug'diradi. qaytish —shakl berish kuch olib tashilgandan keyin metall boshlang'ich shakliga qaytishga intilishi. Bu murakkab geometriyada aniq o'lchovlarga erishishni juda qiyin qiladi va kompensatsiya qilish uchun ko'pincha ilg'or simulyatsiya dasturiy ta'minoti hamda servopress texnologiyasiga ehtiyoj tug'diradi.

Jarayonlarni solishtirish: Qizdirib bosish (bosib qattiq-lashtirish) vs Sovuq bosish

Ish strukturasi uchun mustahkamlash elementlarida qizdirib bosish yoki sovuq bosish usulini tanlash markaziy jarayon qarori hisoblanadi. Har bir usulda alohida mexanikaviy xususiyatlar, xarajatlar hamda materiallarga bo'lgan ta'sir mavjud.

Issiq kesish (Press orqali qattiq holatga keltirish)

Xavfsizlik jihatidan muhim gondola komponentlari uchun yetakchi usul — qizdirib bosish yoki bosib qattiq-lashtirishdir. Jarayon borliyli po'lat plastinkalarni taxminan 900°C (1,650°F) gacha qizdirish orqali austenit holatiga erishishni o'z ichiga oladi. Qizil-qizg'alagan plastinka sovuq suvli matritsaga tezda o'tkaziladi, bu yerda u bir vaqtda shakllantiriladi hamda sovutiladi.

Bu tez sovutilish alyuminiy mikrotuzilmasini avstenitdan martensitga o'zgartiradi, geometriyani mustahkamlab, to'liq qaytish hodisasini bartaraf etadi. Sanoat ma'lumotlariga ko'ra, ushbu jarayon borli alyuminiy po'latning cho'zilish chidamliligini dastlabki 50 ksi dan 200 ksi (taxminan 1,380 MPa) ga oshirishi mumkin. Shu sababli issiq shablonlama xavfsizlik jihatidan juda muhim qismlarni ishlab chiqaradi masalan, eshik kuchaytmalari va tampon nurlari kabi qismlar ham yuqori mustahkamlikka ega, ham o'lchov jihatidan aniq bo'ladi.

Sovuq damgachilik

Sovuq shablonlama xona haroratida amalga oshiriladi va material plastikligiga tayanadi. U issiqlik talab qilmagani uchun tezroq va energiya samaraliroq bo'lsa-da, ish qattiq holatga kirish va qaytish tufayli juda yuqori mustahkamlikdagi materiallar bilan cheklovlar bilan duch keladi. Biroq, porshen tezligi va bosim kuchini aniq boshqarish imkonini beradigan servopress texnologiyasidagi yutug'lar sovuq shablonlash imkoniyatlarini kengaytirdi. Bu oddiyroq geometriyaga yoki pastroq mustahkamlik talablariga ega bo'lgan alyuminiy komponentlar va konstruktiv qismlar uchun afzal usul sifatida qolmoqda.

Materiallar fanlari: AHSS, bor po'lat va alyuminiy

Bosilgan armorning ishlash xususiyati uning materialiga bog'liq. Avtomobil sanoati oddiy yumshoq po'latdan ancha uzoqqa ketdi.

Borli po'lat (22MnB5)

Bor po'lat issiq bosishning poydevoridir. Bor qo'shilishi qattiqlikni sezilarli darajada oshiradi. Dastlabki holatda u nisbatan yumshoq va shakllanishi mumkin, ammo press bilan qattiqlash jarayonidan so'ng u juda qattiq bo'ladi. Ushbu ikki tomonlama xususiyat murakkab shakllarni yaratishga imkon beradi, ular qattiq xavfsizlik tuzilmalariga aylanadi.

Alyuminiy qotishmalari (5xxx va 6xxx seriyalari)

Elektr transport vositalarining ko'tarilishi bilan alyuminiy batareya qoliplari va og'ir batareyalar paketlarini qoplash uchun zarba to'plari uchun mashhur bo'lib bormoqda. Elektr transport vositalarini ishlab chiqarishda metallni bosish muhim rol oʻynaydi bu yengil qotishmalarni hosil qilish orqali. Biroq, alyuminiy chuqur chiziqlash paytida yorilib ketish va yirtish moyilligiga moyil bo'lib, po'latga nisbatan maxsus moylash vositalarini va ko'pincha bir nechta chiziqlarni talab qiladi.

Galvanizlangan Pomad

Yo'l tuzlari va namligiga duch kelgan karosirga qarshilik ko'rsatadigan karosir osti tarkibiy qismlari uchun bu muzokara qilinmaydi. Zink qoplamasiga ega galvanizlangan po'lat shassis qismlari va temir yo'llarda keng qo'llaniladi. Galvanizlangan materialni bosish uchun ehtiyotkorlik bilan o'simlikni saqlash kerak, chunki sink qoplamasi mayda bo'lishi (galling) va asbob-uskunalarda to'planishi mumkin, bu qism sifatiga ta'sir qiladi.

Bo'shliqni to'ldirish: Prototipdan massali ishlab chiqarishgacha

Qurilma mustahkamlanishi uchun shtamplash hamkorini tanlash nafaqat eng past qism narxini topish haqida; bu mahsulotning butun umr davomida ishlash uchun ko'p qirrali etkazib beruvchilarni topish haqida. Avtomobil ishlab chiqarish dasturlari odatda tezkor prototipdan past hajmli tasdiqlash va nihoyat yuqori hajmli ommaviy ishlab chiqarishga o'tadi. Bir do'konda prototiplar, boshqa do'konda esa ishlab chiqarish qismlari tayyorlanadigan parchalanmagan ta'minot zanjiri asbob-uskunalar dizayni va tolerantlik amalga oshirilishida muhim "tarjima xatolariga" olib kelishi mumkin.

Ideal holda, OEM yoki Tier 1 etkazib beruvchisi moslashuvchan miqyosda o'sishi mumkin bo'lgan sherik bilan shug'ullanishi kerak. Muhim imkoniyatlarga turli xil qismlar o'lchamlari va materiallar o'lchamlarini o'z ichiga olgan keng turdagi press tonnasi (masalan, 100 dan 600 tonnagacha) hamda yumshoq asboblardan progressiv qattiq matraga o'tishni boshqarish uchun o'zimizning asbob-uskunalar bo'yicha tajriba kiradi.

Ushbu darajadagi integratsiyani izlayotgan ishlab chiqaruvchilar uchun Shaoyi Metal Texnologiya zarur malakaga misol bo'ladi. Sertifikatlangan IATF 16949:2016 standartlari, ular muhandislik va ishlab chiqarish o'rtasidagi farqni to'ldiradi. Ularning imkoniyatlari 50 ta prototipni besh kun ichida ishlab chiqarishdan boshlab, har yili millionlab muhim qismlarni ishlab chiqarishgacha bo'ladi. 600 tonnagacha bo'lgan presslarni ishlatish va payvandlash va e-koating kabi keng qamrovli ikkilamchi jarayonlarni taklif qilish, ular murakkab avtomobil tuzilmalariga bo'lgan ehtiyojlar uchun soddalashtirilgan echimlarni taqdim etadi.

Muhim qoʻllanmalar: asosiy tarkibiy qismlar

Transport vositasining turli qismlari yuk yo'nalishlari va to'qnashuv ssenariylariga asoslangan alohida tamg'alash strategiyalarini talab qiladi.

• Xavfsizlik kafeslari (ustunlar va eshik zanjirlari): A va B ustunlari to'ntarilish paytida tomning parchalanishini oldini oladigan asosiy vertikal tayanch hisoblanadi. Zamonaviy ishlab chiqarish ko'pincha "lazer bilan payvandlangan bo'sh joylardan" foydalanadi bosmalashdan oldin turli qalinlikdagi varaqlarni birlashtirish bir B ustuni yaratish uchun yuqori qismida qalin (qattiqlik uchun) va pastki qismida nozik (deformatsiya rejimlarini boshqarish uchun).
• EV batareyali mahfazalar: Batareya idishi elektr transport vositasining eng muhim tarkibiy elementi hisoblanadi. U batareya modullarini yo'l parchalari va yon tomondan ta'sirdan himoya qilishi kerak. Bu odatda og'irlikni kamaytirish uchun yuqori chidamli alyuminiydan bosilgan katta, sirtli qismlardir. Bu yerda aniqlik muhim ahamiyatga ega; suv kirishiga yoʻl qoʻymaslik uchun muhrlash yuzi mukammal tekis boʻlishi kerak.
• NVHni kamaytirish komponentlari: Barcha konstruksiya qismlari to'qnashuv xavfsizligi uchun mo'ljallanmagan. To'siq va kesma-kesma qismlar tez-tez shassini qattiqlashtirishga xizmat qiladi. Precision stamping jarayonlari NVH kamaytirish o'rnatgichlarini ishlab chiqaradi yo'l shovqini pasaytiradi, bu esa transport vositasining kabinasi uchun eng yaxshi hissiyotga hissa qo'shadi.

Xulosa: Koʻp materialli kelajak

Avtomobillarning mustahkamlanish qismlarini bosishning kelajagi "to'g'ri joyda to'g'ri material" bilan bog'liq. Biz monolitik po'latdan ko'p materialli hibridlarga o'tmoqdamiz, bu yerda issiq bosilgan bor po'lat ustunlari alyuminiy to'lqinli minoralar va kompozit tom temir yo'llariga biriktirilgan. Muhandislar va xaridlar guruhlari uchun bu, qobiliyatli shtamplash hamkori ta'rifining rivojlanayotganini anglatadi. Endi po'latni faqat damlash kifoya qilmaydi; turli xil yuqori ishlashli materiallarni simulyatsiya qilish, shakllantirish va birlashtirish qobiliyati tuzilmaviy ishlab chiqarishning mukammalligi uchun yangi mezon hisoblanadi.

Koʻpincha soʻraladigan savollar

1. O'z navbatida Issiq bosishning sovuq bosish bilan taqqoslaganda asosiy afzalliklari qanday?

Issiq bosish (press bilan qattiqlash) yuqori chidamli po'latlarni sovuq bosishda asosiy muammo bo'lgan springbackni deyarli yo'q qiladi. Bu 1500 MPa dan ortiq chiziq kuchlariga ega murakkab geometrik shakllarni yaratishga imkon beradi, bu esa uni B ustunlari va eshik halqalari kabi xavfsizlik uchun muhim bo'lgan qismlar uchun ideal qiladi, bu erda o'lchov aniqligi va maksimal chidam talab qilinadi.

2. Qachon va nima uchun? Elektr transport vositalarining ko'payishi avtomobillarga qanday ta'sir ko'rsatmoqda?

Elektr transport vositalarining og'ir batareya paketlarini qoplash uchun sezilarli darajada yengillik talab etiladi, bu esa batareya xonasi va subframe kabi tarkibiy qismlar uchun alyuminiy shtamplashga o'tishni ta'minlaydi. Bundan tashqari, EV arxitekturalari yon ta'sir paytida batareyani himoya qilish uchun yangi turdagi mustahkamlanishni talab qiladi, bu esa katta, ko'proq integratsiyalashgan muhrlangan qismlarga olib keladi.

3. Qachon? IATF 16949 sertifikati tamg'alashda qanday rol o'ynaydi?

IATF 16949 avtomobilsozlik sanoatida sifat menejmenti tizimlari uchun global texnik standartdir. Bu sertifikatlash muhrlash yetkazib beruvchisi uchun ular nuqsonlarni oldini olish, yetkazib berish zanjiri o'zgarishini kamaytirish va doimiy takomillashtirish bo'yicha qat'iy jarayonlarga ega ekanliklarini ko'rsatadi, bu esa OEMlarga xavfsizlik uchun muhim bo'lgan tarkibiy qismlarni etkazib berish uchun majburiy hisoblanadi.