AHSS 汽车零件的形状一致性:综合的方法

您可能遇到了以下难题: 在使用 AHSS / UHSS 钢成形汽车零件,钢材符合所有标准要求,零件用肉眼看似乎不错 — 但是当使用高精度工具进行测量时,您会发现20%的最终成型零件型面超差。 您的 AHSS / UHSS 供应商如何提供帮助?

当 AHSS / UHSS 汽车零件中的形状不一致时

随着 AHSS / UHSS 钢的强度不断提高 — 同时实现复杂的几何形状(有助于提高耐撞性)和更薄的厚度(有助于轻量化) 成为可能 — 对于零件制造商来说,制造形状一致的汽车构件将变得越来越具有挑战性。

汽车 OEM 零件的形状公差可苛刻到±0.2至0.5 mm,以确保精确的机械臂焊接以及使用越来越多的电子设备、电缆和传感器安装。 当零件的形状不一致时,零件制造商将面临以下四种损失:
1) 浪费生产资源,制造出超差的零件。
2) 浪费人力,将超差的零件分拣出来
3) 产生废品,更主要的是要去解决为什么“合格的” AHSS / UHSS 钢材会产生不合格形状公差的问题。
4) 浪费了计划资源,且由于生产速度减慢和停工而导致生产效率全面下降

如果您的成型工艺没有问题,那形状不合格会是 AHSS / UHSS 钢的不一致造成的吗?
 

AHSS / UHSS 标准仅限于此

AHSS / UHSS 钢的一致性显而易见的是钢板的厚度和平整度。 还有一些不太明显的因素需要考虑。 例如,材料特性 (屈服强度、拉伸强度、延展率等)不一致会导致应力不均之类的问题,进而产生平整度问题。 不一致还可能导致回弹异常。 AHSS / UHSS 钢可以满足所有尺寸和机械性能标准要求 — 但零件制造商最终仍会出现零件形状超出公差范围的情况。 这到底是怎么回事?

当零件制造商试图补偿时

在上述情况下,零件制造商可以先问自己: 零件超差是否有规律? 如果是,能否通过对成型设备进行多次调整来补偿? 

如果可以,那么后续问题是我们的补偿调整是否可以在 AHSS / UHSS 整个钢卷可行? (换句话说, 同一个钢卷内是否有变化?) 并且从一个钢卷到另一个钢卷是否有变化? 

几乎可以肯定,来自不同 AHSS / UHSS 供应商的钢卷会有变化。 现在,零件制造商必须为每个 AHSS / UHSS 供应商制造一套模具。 需要经常调整设备时,此方法就会很快变得复杂且容易出现生产不一致的情况。

要点: AHSS 钢材越一致,就越容易获得具有所需公差的最终零件。
 

使用精密矫平机解决 AHSS / UHSS 平整度的问题

不一致的 AHSS / UHSS 平整度是导致零件超差的主要原因。 超差的问题包括型材直线度、端口张开、位置控制问题,以及冲孔特征和基准孔无法完全对上。 精密矫平机能帮上忙吗?

精密矫平机已用于解决 AHSS 卷材中的平整度问题,包括纵向卷曲、横向翘曲和所谓的“热包”问题。 精密矫平机在金属加工中占有一席之地,但引用最近的 WorldAutoSteel 文章:

“校正边缘波和扭曲需要横截面上不低于50%应力超过(AHSS)钢带的屈服强度,这可能会增加钢带冷加工硬化的可能性,从而对可成形性产生负面影响······ AHSS 钢不断提高的屈服强度正在挑战矫直机和精密矫平机的功能,这些矫直机和矫平机不是为压平这些高强度材料而设计的。”

AHSS 钢越来越高的屈服强度正在挑战矫直机和精密矫平机的功能,这些矫直机和矫平机不是为矫平这些高强度材料而设计的。
精密矫平机也是非常大型的设备,很难布置在落料操作工序之前。
但是,外包精密校平的替代方案有其自身的缺点: 零件制造商不能确定外包矫平机是否能保持 AHSS / UHSS 钢的机械性能(例如,无冷加工硬化)。

SSAB 不断完善轧机工艺,因此 Docol® AHSS / UHSS 卷材的用户无需使用精密矫平机。 例如,对于“热包”问题(淬火过程中内部应力可能导致的不平状态),我们在轧机上开发了一些专门工序来减少这些应力。 

SSAB 还提供满足 Docol 材料标准的 AHSS / UHSS 开平板或分剪卷,因此可以最大程度地降低冷加工硬化  及其对延展性的影响。 客户发现这项服务对于我们超高强度的马氏体牌号尤其有用。

真正的解决方案来自综合的方法

“Docol 冷轧 AHSS 钢的SSAB 产品经理 José Puente Cabrero说:“您不时看到汽车制造商的材料标准无法完全解决的问题。” “在整个生产过程中,AHSS 材料标准可能是材料实际需要解决的挑战的20%。
 
“例如,我们和汽车OEM 讨论对零件的延展率或可弯曲性的要求,发现他们真正关心的是零件在碰撞测试中的表现。 现在,用简单的标准很难表达这一点。

“作为 AHSS 供应商,SSAB 不仅需要熟悉标准,还需要全面了解零件的作用。 我们需要了解该零件将如何与周围零件相互作用。 如何连接? 与哪些碰撞测试相关? 这些碰撞测试的载荷是什么? 这些测试的相关标准是什么?

“理想的情况是,汽车 OEM、零件制造商以及 AHSS / UHSS 生产商在汽车设计的早期阶段就一起合作。 换一种说法: 汽车 OEM 对于该零件的最终目标是什么? 如果我们知道汽车 OEM 的最终目标,那么我们可以采用逆向思维法,一起合作找出了优化的零件形状、成形方法以及使用哪种 AHSS 钢。 
“ SSAB 的经验是,当我们遇到非常严格的公差时,我们不得不问:
“此项要求背后的原因是什么?” 汽车 OEM 是否正在通过提高对供应商的要求来解决诸如形状一致性之类的生产问题?

“自始至终,对每个人都更有效的方法是:在零件的最初设计步骤中,您同时考虑要使用哪种材料,如何成形材料,以材料及它们在成形过程中的表现。 当设计师这样思考时,他们的设计将变得更优化 — 成型和最终零件的形状一致性也将如此。”
 
cooling plant

AHSS / UHSS 零件的形状一致性的未来

Puente Cabrero 继续说道:“我们制造 Docol AHSS 越一致,在整个供应链和组装过程中就会避免越多的问题。

“ 作为 AHSS 钢制造商,我们的持续目标是在批量生产过程中实现一致性。 SSAB 具有一些固有的优势: 我们来自瑞典北部的铁矿石品质极高且稳定。 而且,每个 Docol 牌号始终具有很高的稳定性,无论它们出自哪个工厂。

“我们的客户告诉我们,Docol AHSS 已经具有极佳的一致性。 但现在是数字化的时代:因此我们正准备提供更多。 例如,我们可以超越当今行业标准,提供 FLC (成形极限曲线) 的吗? 如果我们可以准确地预测 AHSS 特性,为客户创建数字模型,那会怎么样? 
“想象一下:
我们的每个 AHSS 卷材都具有数字模型,因此零件生产商可以通过使用数字模型来更改压机参数,以获得更精确的最终形状一致性。

“敬请期待,” Puente Cabrero 说道。
steel rolls
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