【成形工藝】新福特?怂钩(jí)A柱,帶你了解一種新的熱成形技術(shù)
此前我們已經(jīng)介紹過(guò)幾種熱成形新技術(shù),包括激光拼焊板TWB熱成形、差厚軋制板TRB熱成形、補(bǔ)丁板PB熱成形以及軟硬區(qū)SoftZone熱成形。這些技術(shù)針對(duì)的主要是板材,沖壓即可,倘若我們要成形的是個(gè)管狀零件,又要求達(dá)到熱成形的強(qiáng)度,我們?cè)撛趺醋瞿?今天,我們就一起?lái)看看這個(gè)全新的工藝。
新一代福特?怂共捎昧巳碌腃2平臺(tái),車身結(jié)構(gòu)中高強(qiáng)度鋼和硼鋼的使用達(dá)到了33%,幫助整車在各項(xiàng)碰撞測(cè)試中均能獲得高分,而正面碰撞載荷能力更是提升了40%。最終,成功奪得五星滿分評(píng)價(jià)。
實(shí)車案例
ECB2018會(huì)議展示了全新的福特?怂梗覀?cè)谒腁柱上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)管狀零件,如圖1所示。
圖1 ?怂沟腁柱
可以明顯看到,該零件是個(gè)由不等料厚軋制板熱沖壓成形的零件,即我們通常所說(shuō)的TRB。但我們目前能看到的TRB都是板類的,這個(gè)管狀的TRB是怎么成形的呢?
圖2 A柱加強(qiáng)管的結(jié)構(gòu)
資料顯示,該“A柱加強(qiáng)管”采用了1.0mm+1.2mm+1.4mm+1.6mm+1.8mm等5種不同的料厚進(jìn)行設(shè)計(jì),并且至少含有4種不同的截面結(jié)構(gòu)。
差厚板
上面說(shuō)到差厚板,德國(guó)慕貝爾稱為T(mén)RB(TailorRolled Blanks),中文稱為“柔性軋制板”;寶鋼稱為VRB(Variable-thickness Rolled Blanks),中文稱為“變厚板”;為了不跟他們有商標(biāo)糾紛,我們叫它差厚板吧。
圖3 TRB差厚板原理圖
它是通過(guò)柔性軋制工藝生產(chǎn)的金屬板,即在鋼板軋制過(guò)程中,通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制和調(diào)整軋輥的間距,以獲取沿軋制方向上按預(yù)先定制的厚度連續(xù)變化的板材。圖4是2009款奔馳E級(jí)使用TRB板材。(但貌似不是熱成形的,后面確認(rèn)了發(fā)在下方留言處)
圖4 奔馳E級(jí)使用TRB技術(shù)
柔性軋制技術(shù)是TRB的核心,它的實(shí)質(zhì)類似于傳統(tǒng)軋制加工方法中的縱軋,但其最大的不同之處是在軋制過(guò)程中,軋輥的間距可以實(shí)時(shí)地調(diào)整變化,從而使軋制出的薄板在沿著軋制方向上具有預(yù)定的變截面形狀。圖5是沃爾沃S60使用TRB頂蓋加強(qiáng)梁的案例,減重1.5kg。
圖5 沃爾沃頂蓋加強(qiáng)梁TRB熱成形
拼焊板技術(shù)可以將不同種類的材料焊接在一起,一起成形,但目前的TRB技術(shù)還只能實(shí)現(xiàn)同種材料的不等料厚軋制。圖6展示的是慕貝爾TRB技術(shù)生產(chǎn)的B柱的對(duì)比,單側(cè)減重1kg以上。
圖6 慕貝爾TRB熱成形B柱對(duì)比
ACCRA 汽壓成形
?怂2018上的這個(gè)A柱加強(qiáng)管由林德維曼(linde+wiemann)公司提供,他們稱此工藝為ACCRA,根據(jù)其工藝特點(diǎn),我們簡(jiǎn)稱為汽壓成形。(前期我們介紹了住友的STAF熱汽脹形,ACCRA工藝的熱成形原理與STAF有些類似,都是利用高壓氣體使內(nèi)壁脹開(kāi))
圖7 ACCRA
1工藝過(guò)程
①TRB差厚板軋制;(此工序是在ACCRA之前,屬于原材料環(huán)節(jié))
②預(yù)成型及焊接;(類似于輥壓,成封閉狀后無(wú)縫焊接)
圖8 封閉零件的預(yù)成形
③封閉空腔零件的熱成形;(熱氣壓使內(nèi)部脹形)
圖9 封閉零件的熱成形
④成形后處理。包括熱成形零件的切孔切邊及預(yù)埋件的焊接等。據(jù)悉,福克斯這個(gè)A柱加強(qiáng)管使用的是裸板,它這個(gè)封閉截面就不知道怎么拋丸了!
圖10 ?怂笰柱加強(qiáng)管
以下是ACCRA工藝過(guò)程演示:
2工藝應(yīng)用
從供應(yīng)商處了解到,由TRB差厚板輥壓焊接成封閉零件,并熱成形制造的管狀零件,目前只有福特?怂乖谑褂。但是ACCRA這個(gè)品牌方案還應(yīng)用于其他的車型,比如特斯拉Model S的前防撞梁,如圖11所示。
圖11 特斯拉Model S前防撞梁
目前,ACCRA可能應(yīng)用于前后防撞梁,A柱,座椅后橫梁以及一些底盤(pán)上的封閉管狀零件,如圖12所示。
圖12 ACCRA應(yīng)用位置
圖13 ACCRA應(yīng)用歷史
這么看來(lái),ACCRA其實(shí)不是個(gè)新工藝,它在2010年就已經(jīng)開(kāi)始研究使用了。
3蒂森克虜伯的T3技術(shù)
上面說(shuō)到此工序使用的是封閉管狀來(lái)制造熱成形零件,利用封閉管狀的結(jié)構(gòu)來(lái)制造汽車A柱,無(wú)獨(dú)有偶,蒂森克虜伯也有一個(gè)構(gòu)想。使用封閉管狀零件來(lái)減小A柱障礙角,如圖14所示。
圖14 封閉A柱的優(yōu)勢(shì)
據(jù)蒂森介紹,T3技術(shù)用于制造復(fù)雜封閉或U型開(kāi)口薄壁零件的技術(shù),起初T3被用于生產(chǎn)變截面封閉曲線型管狀零件,類似于半成品或預(yù)成型。后來(lái)林德維曼發(fā)展了這一工藝,于是便有了今天的ACCRA版的福克斯A柱。
圖15 封閉A柱的優(yōu)勢(shì)
ACCRA技術(shù)用于制造封閉截面型超高強(qiáng)鋼零件,它集成了液壓成形及熱沖壓成形的優(yōu)勢(shì)。
總結(jié)
本文對(duì)?怂拐谑褂玫姆忾]截面A柱加強(qiáng)管的成形工藝做了簡(jiǎn)單介紹,?怂沟腁柱是一種包含TRB柔性軋制的管狀熱成形工藝,柔性軋制由慕貝爾完成,目前僅應(yīng)用于福特?怂管囆。
此汽壓成形的熱成形階段與STAF熱汽脹形很類似,這么看來(lái),汽壓成形也屬于一種新的熱成形技術(shù)。福特是一個(gè)善于嘗試的車企,比如?怂沟腂柱加強(qiáng)板也使用了熱成形軟硬區(qū)技術(shù),后期我們做一個(gè)福特的文章介紹下福特的各種新的嘗試。
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