Pedeorelha | Hoe Automotive Metal Forming werkt

Peter Tucker
0
5383
1068

Smeden beuken al duizenden jaren metaal tot bruikbare voorwerpen. Zie afbeeldingen van elektrisch gereedschap. © iStockphoto.com/Stacey Bates

Het beroep van smid gaat duizenden jaren terug. In de oudheid beukte de smid metaal met een hamer tot bruikbare voorwerpen, waarbij hij het metaal vaak eerst in een smidse verhitte. (Het woord 'Smith' komt van dezelfde wortel als 'smite', dus een smid was iemand wiens taak het was om metaal te slaan dat zwart was geworden in een vuur.)

Smeden zijn tegenwoordig relatief zeldzaam - hoewel ze nog steeds bestaan en veel moderner gereedschap gebruiken dan in de oudheid. Het bewerken van metaal tot bruikbare objecten wordt nu grotendeels machinaal uitgevoerd. Nergens is deze metaalvormingskunst belangrijker dan in de automobielindustrie, waar elk metalen onderdeel van de carrosserie van de auto tot de kleinste wielmoer op het wiel wordt gecreëerd door industriële metaalvormingsprocessen. Deze processen bevinden zich op het snijvlak van de moderne productie, waar computers de mechanische en hydraulische machines van de autofabriek ontmoeten.

Metaalvorming in de auto-industrie is een van de belangrijkste aspecten van autoproductie. Als het niet mogelijk was om metaal in bruikbare vormen te bewerken, zouden auto's niet kunnen bestaan. En het vermogen van machines - vaak bestuurd door computers - om auto-onderdelen snel en betrouwbaar te leveren, is een van de dingen die het mogelijk maken om een auto te kopen voor iets minder dan het zou kosten om een huis te kopen..

Maar hoe werkt metaalvormen? Het is gemakkelijk te begrijpen hoe een moderne smid metaal kan vormen met een elektrische hamer en een oxy-acetyleenbrander, maar hoe kan een machine deze dingen doen? Op de volgende pagina's zullen we bespreken hoe dit proces van metaalvorming kan worden gemechaniseerd en uitgevoerd op een grootschalige industriële basis. We zullen enkele specifieke technieken en processen bekijken die worden gebruikt bij autoproductie. We zullen ook in de toekomst kijken en zien hoe metaalvormende technologieën die vandaag worden ontwikkeld, ons zullen helpen om de auto's van morgen te bouwen.

Een van de belangrijkste dingen over metaal is dat het kan ondergaan plastische vervorming. Dat betekent niet dat metaal van plastic is gemaakt, maar het kan een van de dingen doen die plastic kan: het kan letterlijk bijna elke vorm aannemen die we ons kunnen voorstellen.

Het vervormingsproces begint met een blank, een hoeveelheid metaal in een of andere basisvorm die de vormverandering zal ondergaan. De blanco wordt de werkstuk -- het stuk metaal dat opnieuw moet worden gevormd - in het metaalvormingsproces. Voor het vormen van metaal voor auto's is de plano vaak gemaakt van plaatstaal dat kan worden gestanst, gesneden of gebogen in een vorm die nodig is voor de carrosserie van een auto. Als alternatief kan het een massief blok metaal zijn in een kubusvormige of lensachtige vorm. Hier zijn enkele manieren waarop een metalen werkstuk kan worden vervormd tijdens het autoproductieproces:

Buigen: Bij het buigen wordt kracht uitgeoefend op een werkstuk van plaatstaal om een kromming van het oppervlak te produceren. Buigen wordt over het algemeen gebruikt om eenvoudige gebogen oppervlakken te produceren in plaats van complexe. Een mechanisch bediende pers drijft een pons tegen plaatmetaal en duwt het in een eenvoudige matrijs met voldoende druk om een permanente verandering in de vorm van het metaal te produceren. De hoeveelheid druk is belangrijk. Als er niet genoeg druk wordt uitgeoefend, kan het metaal eenvoudig terugveren in zijn oorspronkelijke vorm. Als er te veel wordt aangebracht, kan het breken.

Tekening: Bij het tekenen wordt het plaatmetaal tegen een matrijs gedrukt die in de driedimensionale, vaak gebogen vorm is gesneden die het plaatmetaal moet aannemen. In feite wordt de matrijs gebruikt als mal voor het metaal. Deze techniek kan relatief complexe vormen opleveren. Opnieuw wordt er druk uitgeoefend op het werkstuk met behulp van een hydraulisch of mechanisch aangedreven pons. Er zijn een aantal gevaren aan verbonden, niet zozeer voor mensen (aangezien het proces grotendeels gemechaniseerd is) maar voor het metaal zelf. Het kan barsten door te veel druk of kreuken door de interactie met de matrijs. Glijmiddel kan worden gebruikt om het metaal soepeler tegen de matrijs te laten glijden, waardoor kreuken wordt voorkomen. Als alternatief kunnen de gerimpelde randen in een afzonderlijke bewerking van het metaal worden bijgesneden. Deze methode wordt vaak gebruikt om auto-carrosseriedelen en brandstoftanks te maken.

Stempelen: Bij het stempelen wordt een apparaat genaamd een stempelpers gebruikt met een reeks matrijzen om metaal in verschillende vormen te snijden en te vormen. Dit wordt vaak gebruikt om auto-onderdelen te maken, zoals wieldoppen en spatborden.

Extrusie: Extrusie kan worden gebruikt om lange metalen voorwerpen te produceren, zoals staven en buizen. Het metalen werkstuk wordt in een matrijs geduwd met een gat in het andere uiteinde. Het metaal wordt door het gat geëxtrudeerd om de vorm te vormen. Extrusie kan worden gebruikt om belangrijke onderdelen van de aandrijflijn van een auto te vervaardigen of de ankers die de veiligheidsgordels op hun plaats houden.

Smeden: Het smeedproces maakt gebruik van een hamer of pers die in wezen een gemechaniseerde versie is van de hamers die door oude smeden werden gebruikt. Het metaal wordt tegen een oppervlak geslagen dat als aambeeld dient. Het kan herhaaldelijk worden gehamerd om complexe vormen te vormen. Dit kan worden gebruikt als alternatief voor het tekenproces.

De bovenstaande processen worden over het algemeen gebruikt met koud metaal. Heet metaal kan ook worden gebruikt, soms bij voldoende hoge temperaturen om het gesmolten metaal in een matrijs te kunnen gieten. Dit vereist zeer dure matrijzen die de hitte kunnen weerstaan en die snel moeten worden gedaan om de blootstelling van de matrijs aan het gesmolten metaal te minimaliseren..

Op de volgende pagina zullen we bekijken hoe moderne metaalvormtechnologieën de autoproductie naar de toekomst brengen.

Werknemers van een Hyundai-autofabriek stellen geperste metalen onderdelen samen die worden gebruikt in de assemblagelijn voor auto's in Peking, China. AP Foto / Ng Han Guan

Het belangrijkste dat in de afgelopen halve eeuw is gebeurd met de automobielindustrie en het vormen van metaal, is de computer. Computers zijn op twee manieren belangrijk voor het vormen van metaal:

Ze begeleiden het proces. Een computer kan worden gebruikt om in een fractie van een seconde beslissingen te nemen om metaalbewerkingsbewerkingen door complexe sequenties te leiden - bijvoorbeeld door een smeedhamer tegen een werkstuk te gebruiken op vrijwel dezelfde manier als een oude smid, maar met de verhoogde fysieke kracht van hydraulische machines . De werking van de hamer kan van tevoren worden geprogrammeerd om vormen te produceren die net zo complex zijn als die gemaakt door de handen van een menselijke ambachtsman. Evenzo kunnen computers de stroom van het werkstuk tussen meerdere fasen in de bewerking regelen om de voltooide vorm te produceren.

Ze simuleren het proces. Een computer kan worden gebruikt om de fysieke krachten te simuleren die betrokken zijn bij het vormen van metaal, zodat nieuwe metaalbewerkingen kunnen worden uitgevonden zonder dat er dure machines nodig zijn om met nieuwe ideeën te experimenteren. Er is geavanceerde simulatiesoftware beschikbaar om metaalvormingsbewerkingen op de computer te repliceren, zodat wetenschappers het resultaat kunnen zien van het toepassen van warmte en kracht op verschillende soorten metaal. Fouten gemaakt op de computer zijn veel minder duur dan die gemaakt in de echte wereld en maken het soort van vallen en opstaan mogelijk dat tijdverspilling zou zijn op echte machines.

Computersimulatie opent nieuwe vergezichten in het vormen van metaal. Veel van de nieuwe metaalvormingstechnologieën zijn gebaseerd op een diepgaand begrip van de microstructuur van verschillende soorten metaal en de fysische processen die plaatsvinden in metaal dat wordt blootgesteld aan druk en hitte. Enkele van de nieuwe processen zijn hybriden van oude processen. Er is ook een verschuiving naar hete metaalprocessen geweest, waardoor metalen kunnen worden gebruikt die zich niet goed lenen voor koude processen.

Deze nieuwe technologieën maken innovaties mogelijk, zoals het gebruik van lichtere metalen die nog steeds de sterkte van traditionele auto-onderdelen behouden. Dit is bijvoorbeeld nuttig bij de fabricage van brandstofefficiënte voertuigen of batterij-elektrische voertuigen waarbij de carrosserie zo licht mogelijk moet zijn om het aanzienlijke gewicht van de batterijreeks te compenseren. Deze technologieën zorgen er ook voor dat auto-onderdelen goedkoper kunnen worden vervaardigd zonder aan kwaliteit in te boeten. Zo kunnen elektromagnetische vormtechnieken, waarbij het metalen werkstuk wordt blootgesteld aan een magnetisch veld dat een elektrische stroom in het metaal zelf tot stand brengt, worden gebruikt om het vormproces te versnellen zonder de resulterende scheuren en kreuken die normaal zouden optreden. Dit maakt het gebruik van processen mogelijk die voorheen niet mogelijk waren bij geautomatiseerde metaalbewerking.

In de jaren sinds Henry Ford de haalbaarheid aantoonde van goedkope assemblagelijnproductie van auto's en auto-onderdelen, hebben de wetenschap en technologie van het vormen van metaal een lange weg afgelegd om de auto-industrie te laten zien hoe buitengewone auto's te produceren zonder een buitengewone prijs..

Volg de links op de volgende pagina voor meer informatie over het vormen van metaal voor auto's en andere gerelateerde onderwerpen.

Hoe Automotive Metal Forming werkt

Gerelateerde artikelen