Jak funguje tváření kovů v automobilovém průmyslu

  • Cameron Merritt
  • 0
  • 4474
  • 707
Kováři bili kov do užitečných předmětů po tisíce let. Podívejte se na obrázky elektrického nářadí. © iStockphoto.com/Stacey Bates

Profese kováře sahá mnoho tisíc let. Ve starověku kovář bušil kov do užitečných předmětů kladivem, často kov nejprve zahříval v kovárně. (Slovo „Smith“ pochází ze stejného kořene jako „bouchnout“, takže kovář byl někdo, jehož úkolem bylo kouřit kov zčernalý v ohni.)

Kováři jsou dnes relativně vzácní - ačkoli stále existují a používají nástroje mnohem modernější než nástroje používané ve starověku. Práce při zpracování kovu na použitelné předměty se nyní provádí převážně strojem. Nikde není toto umění tváření kovů důležitější než v automobilovém průmyslu, kde každá kovová část od karoserie automobilu po nejmenší matici na kole je vytvořena průmyslovými procesy tváření kovů. Tyto procesy existují na špičce moderní výroby, kde se počítače setkávají s mechanickými a hydraulickými stroji automobilky.

Automobilové tváření kovů je jedním z nejdůležitějších aspektů automobilové výroby. Pokud nebylo možné zpracovat kov do užitečných tvarů, auta nemohla existovat. A schopnost strojů - často ovládaných počítači - rychle a spolehlivě odhalit automobilové díly, je jednou z věcí, které umožňují kupovat auto o něco méně, než by stálo nákup domu..

Jak ale funguje tváření kovů? Je snadné pochopit, jak může moderní kovář tvarovat kov pomocí elektrického kladiva a hořáku s oxy-acetylenem, ale jak může stroj tyto věci dělat? Na několika následujících stránkách si probereme, jak lze tento proces tváření kovů mechanizovat a provádět na průmyslovém základě ve velkém měřítku. Podíváme se na některé konkrétní techniky a procesy, které se používají v automobilové výrobě. Rovněž se podíváme do budoucnosti a uvidíme, jak se dnes vyvíjející technologie kovoobrábění pomohou postavit auta zítřka.

Jednou z nejdůležitějších věcí na kovu je to, že může podstoupit plastická deformace. To neznamená, že kov je vyroben z plastu, ale může to udělat jednu z věcí, které mohou plasty: Doslova může nabrat téměř jakýkoli tvar, který si dokážeme představit.

Proces deformace začíná a prázdný, množství kovu v nějaké základní formě, které projde změnou tvaru. Blank se stává obrobek -- kus kovu, který má být přetvořen - v procesu tváření kovů. Pro tváření automobilového kovu je polotovar často vyroben z plechu, který může být vyražen, řezán nebo ohnut do tvaru potřebného pro karoserii automobilu. Alternativně to může být pevný kovový blok ve tvaru krychle nebo čočky. Zde je několik způsobů, jak může být kovový obrobek během procesu výroby automobilů deformován:

Ohyb: Při ohýbání je síla aplikována na plechový obrobek, aby se vytvořilo zakřivení povrchu. Ohyb se obecně používá k vytváření jednoduchých zakřivených ploch, nikoli složitých. Mechanicky ovládaný lis tlačí úder proti plechu a tlačí jej do jednoduché formy s dostatečným tlakem, aby došlo k trvalé změně tvaru kovu. Množství tlaku je důležité. Pokud není aplikován dostatečný tlak, může kov jednoduše vrátit zpět do svého původního tvaru. Pokud je aplikováno příliš mnoho, může se zlomit.

Výkres: Při kreslení je kovový plech tlačen proti matrici, která byla vyříznuta do trojrozměrného, ​​často zakřiveného tvaru, který má kovový plech zaujmout. Ve skutečnosti se matrice používá jako forma pro kov. Tato technika může produkovat relativně složité tvary. Opět je na obrobek vyvíjen tlak pomocí hydraulicky nebo mechanicky děrovaného razníku. Zapojeno je mnoho nebezpečí, ne tolik pro lidi (protože proces je do značné míry mechanizován), ale pro samotný kov. Může to prasknout z příliš velkého tlaku nebo vrásek z jeho interakce s matricí. Mazivo může být použito k tomu, aby kovový skluz byl hladší proti matrici, čímž se zabrání možnosti vrásek. Alternativně mohou být zvrásněné okraje odříznuty od kovu v samostatné operaci. Tato metoda se běžně používá k výrobě částí karoserie a palivových nádrží.

Lisování: Při lisování se používá zařízení, které se nazývá lisovací lis, s řadou lisovacích forem pro řezání a tvarování kovu do různých tvarů. To se běžně používá k výrobě autodílů, jako jsou kryty a blatníky.

Vytlačování: Vytlačování lze použít k výrobě dlouhých kovových předmětů, jako jsou tyče a trubky. Kovový obrobek je tlačen do formy s otvorem na opačném konci. Kov je protlačován otvorem, aby vytvořil tvar. Vytlačování lze použít k výrobě důležitých částí hnacího ústrojí automobilu nebo kotev, které drží bezpečnostní pásy na místě.

Kování: Kovací proces používá kladivo nebo lis, který je v podstatě mechanizovanou verzí kladiv používaných starými kováři. Kov je kladen na povrch, který slouží jako kovadlina. To může být kladivo opakovaně tak, aby tvořil složité tvary. To lze použít jako alternativu k procesu kreslení.

Výše uvedené způsoby se obecně používají se studeným kovem. Lze také použít horký kov, někdy při dostatečně vysokých teplotách, aby mohl být roztavený kov nalit do formy. To vyžaduje velmi drahá matrice, která vydrží teplo a musí být provedena rychle, aby se minimalizovalo vystavení matrice roztavenému kovu..

Na další stránce se podíváme na to, jak moderní technologie tváření kovů posunují automobilovou výrobu do budoucnosti.

Dělníci v továrně na automobily Hyundai sestavují lisované kovové díly použité v její montážní lince v Pekingu v Číně. Foto AP / Ng Han Guan

Nejdůležitější věcí, která se stane v automobilovém průmyslu a tváření kovů v posledním půlstoletí, je počítač. Počítače jsou důležité pro tváření kovů dvěma způsoby:

Vedou proces. Počítač lze použít k provádění druhotných rozhodnutí k vedení operací tváření kovů složitými sekvencemi - například pomocí kovacího kladiva proti obrobku téměř stejným způsobem, jaký by udělal starověký kovář, ale s rozšířenou fyzickou silou hydraulických strojů . Působení kladiva může být předem naprogramováno tak, aby vytvořilo složité tvary, jako jsou tvary vytvořené lidskými řemeslníky. Podobně mohou počítače řídit tok obrobku mezi více etapami operace, aby se vytvořil hotový tvar.

Simulují proces. Počítač lze použít k simulaci fyzických sil, které se podílejí na tváření kovů, takže lze vynalézat nové operace tváření kovů, aniž by bylo nutné experimentovat s novými nápady pomocí drahých strojů. Pro replikaci operací tváření kovů v počítači je k dispozici sofistikovaný simulační software, takže vědci mohou vidět výsledek působení tepla a síly na různé druhy kovů. Chyby provedené v počítači jsou mnohem levnější než chyby ve skutečném světě a umožňují takové pokusy a omyly, které by byly ztrátou času na skutečných strojích.

Počítačová simulace otevírá nové pohledy na tváření kovů. Mnoho nových technologií tváření kovů je založeno na hlubokém porozumění mikrostruktury různých druhů kovů a fyzikálních procesů, které probíhají uvnitř kovu vystaveného tlaku a teplu. Některé z nových procesů jsou hybridy starých procesů. Rovněž došlo k posunu směrem k procesům s horkými kovy, které umožňují použití kovů, které se dobře nepůjčují studeným procesům.

Tyto nové technologie umožňují takové inovace, jako je použití lehčích kovů, které si stále zachovávají sílu tradičních automobilových dílů. To je užitečné například při výrobě palivově efektivních vozidel nebo bateriově elektrických vozidel, kde karoserie automobilu musí být co nejlehčí, aby se vyrovnala značná hmotnost bateriového pole. Tyto technologie také umožňují výrobu autodílů méně nákladně bez snížení kvality. Například pro elektromagnetické tváření, při kterém je kovový obrobek vystaven magnetickému poli, které vytváří elektrický tok v samotném kovu, lze použít k urychlení procesu tváření, aniž by k tomu došlo normálně k roztržení a zvrásnění. To umožňuje použití procesů, které dříve nebyly možné při automatizovaném tváření kovů.

V letech, kdy Henry Ford předvedl proveditelnost levné výroby automobilů a autodílů na montážní lince, věda a technologie tváření kovů prošly dlouhou cestu ukázáním automobilovému průmyslu, jak vyrábět mimořádná auta bez mimořádné ceny..

Další informace o tváření kovů v automobilovém průmyslu a dalších souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Související články

  • Top 10 Everyday Car Technologies, které přišly ze závodů
  • Jak Hypercars práce
  • Jak funguje automatická doprava
  • Jak fungují automobilové počítače
  • Jak budou auta bez řidiče fungovat
  • Jak fungují automobilové výrobní linky
  • Můžete si sestavit vlastní auto?
  • Co dělá z digitálního automobilu digitální?
  • Co je nového v technologii syntetického oleje?
  • Opravy automobilů vás v budoucnu finančně ochromí?

Prameny

  • Avitzur, Betzalel. "Kovové tváření." Metal Forming Inc. (21. ledna 2010) http://www.metalforming-inc.com/Publications/Papers/ref133/ref133.htm
  • eFunda. "Inženýrské procesy." (21. ledna 2010) http://www.efunda.com/processes/processes_home/process.cfm
  • Gallagher, Helen. "Kovové ražení a elektromagnetické tváření: Nový proces zlepšuje tvarovatelnost materiálu, snižuje vrásky." Tvůrce. 25. října 2001. (21. ledna 2010) http://www.thefabricator.com/presstechnology/PressTechnology_Article.cfm?ID=115
  • Grieve, David J. "Výrobní procesy - 3 tváření kovů." 17. března 2009 (21. ledna 2010) http://www.tech.plym.ac.uk/sme/mfrg315/metform1.htm
  • Siegert, Klaus. "Přednáška TALAT 3705: Kreslení automobilových plechových dílů." SlideShare. (21. ledna 2010) http://www.slideshare.net/corematerials/talat-lecture-3705-drawing-of-automotive-sheet-metal-parts



Zatím žádné komentáře

Nejzajímavější články o tajemstvích a objevech. Spousta užitečných informací o všem
Články o vědě, prostoru, technologii, zdraví, životním prostředí, kultuře a historii. Vysvětlete tisíce témat, abyste věděli, jak všechno funguje