CZ295791B6 - Způsob výroby podlouhlého dutého tělesa - Google Patents

Abstract

Způsob výroby podlouhlého dutého tělesa, například součásti nosníku podvozku konstrukce vozidla, z hliníku s přirozenou tvrdostí, například z AlMgMn, nebo z vytvrditelné hliníkové slitiny, například z AlMgSi1, probíhá tak, že se alespoň dva plechy rozdílné tloušťky stěny připojí k sobě do ploštiny, potom se tato ploština přetváří na duté těleso a návazně se jeho podélné hrany připojováním spojí, načež se toto duté těleso hydraulickým přetvářením vnitřním vysokým tlakem přivádí do konečné konfigurace.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby podlouhlého dutého tělesa z hliníku s přirozenou tvrdostí nebo z vytvrditelné hliníkové slitiny.

Dosavadní stav techniky

Výše uvedený způsob je známý z patentového spisu DE 41 42 325.

Podlouhlá dutá tělesa, jako například trubky, se používají jako konstrukční prvky v konstrukci karoserie a podvozku, například pro výrobu předních a zadních náprav a podobně. Důležité cíle rozvoje jsou v materiálové oblasti v co nejlehčích a ve výrobní oblasti ve stále levnějších konstrukčních prvcích, a sice při dodržení nejvyšších bezpečnostních kritérií.

Takové konstrukční prvky jsou ve vozidle v nejrůznějších oblastech často vystavovány různě silným zatížením. Proto se k redukci hmotnosti vozidla u takových konstrukčních prvků již přechází k používání takzvaných polotovarů na míru. To jsou dohromady svařené plechové ploštiny rozdílných pevnostních vlastností a/nebo rozdílné tloušťky plechu.

K výrobě konstrukčních prvků vozidel se vezmou různě silné plechy a svaří se v přímém stavu do ploštin. Teprve po svaření dochází k přetvoření.

Tato metoda zaručuje již vysokou míru redukce hmotnosti. Nicméně se dále usiluje o redukci hmotnosti konstrukčních prvků vozidel a o jejich konstrukční vylepšování.

Podstata vynálezu

Proto je úkolem vynálezu vytvořit způsob výroby podlouhlých dutých těles, která umožňují další redukci hmotnosti a mají cílené chování při zátěži, přizpůsobené tlakům, vznikajícím při zatížení.

Úkol je podle vynálezu řešen tak, že se podlouhlé duté těleso vyrábí z hliníku s přirozenou tvrdostí, například AlMgMn, nebo z vytvrditelné hliníkové slitiny, například AlMgSil, takovým způsobem, že se alespoň dva plechy rozdílné tloušťky stěny připojí k sobě do ploštiny. Následně se tato ploština přetváří na duté těleso a na podélných hranách se odpovídajícím způsobem spojuje. Pomocí hydraulického tvarování vnitřním vysokým tlakem se duté těleso přivádí do konečné konfigurace.

Tímto způsobem se může vyrábět duté těleso, které má v podélném a/nebo příčném směru úseky rozdílné tloušťky stěn. Podstatné je, že se k výrobě ploštiny používají plechy z hliníku, popř. z hliníkových slitin. Tím se může uspořit značná část hmotnosti. Hliník je pro konstrukci vozidel ideálním materiálem, protože je lehký, nekorodující a recyklovatelný.

Takové duté těleso s oblastně redukovanou tloušťkou stěn se může používat k výrobě konstrukčních prvků, které jsou pod vnějším zatížením, u kterých ale vznikající tlaky na základě konstrukce stavebního prvku vystupují rozděleně přes konstrukční prvek v rozdílné výši. Příklady pro to jsou části karoserie nebo komponenty či součásti, zejména nosníků podvozků motorových vozidel. Jsou-li konstrukční prvky dimenzovány podle maximální zátěže, nevede to dosud pouze ke zbytečnému použití materiálu, ale také především ke zbytečné hmotnosti. Takovým nevýhodám se podle vynálezu zamezuje tím, že jsou podlouhlá dutá tělesa, která se používají

-1 CZ 295791 B6 k výrobě konstrukčních prvků, podle pozdějšího zatížení v jednotlivých oblastech konstrukčních prvků dimenzována rozdílně a navíc se zhotovují z lehkého kovu. Tím se přihlíží k pozdějším zatížením takového konstrukčního prvku, přičemž se dociluje vysoké míry materiálových a hmotnostních úspor.

Dutá tělesa, vyrobená způsobem podle vynálezu, mají lepší ohybový a zátěžný moment než dosud a mohou se svým chováním při zátěži optimálně přizpůsobovat aktuálnímu účelu použití.

Příklady provedení vynálezu

Je vyráběno duté těleso, které bude tvořit součást nosníku podvozku v konstrukci vozidel. Je zhotovováno z hliníku s přirozenou tvrdostí, například z AlMgMn, nebo z vytvrditelné hliníkové slitiny, například AlMgSil. Alespoň dva plechy rozdílné tloušťky stěny se připojí k sobě do ploštiny, potom se tato ploština přetváří na duté těleso a návazně se jeho podélné hrany připojováním spojují, načež se toto duté těleso hydraulickým přetvářením vnitřním vysokým tlakem přivádí do konečné konfigurace.

Připojování podélných hran se uskutečňuje výhodně pomocí laserové svařovací techniky. Přitom se používají vysoce výkonné laserové zdroje. Vhodné jsou CO₂-lasery. Mimořádně výhodný je vysoce výkonný proud světla, který mění vlastnosti hliníku tak, že se světlo neodráží, nýbrž absorbuje. Energie, přivedená tímto způsobem proudem světla ve spojovací hranové oblasti, přivádí kov k tavení. Následně ztuhlá tavenina pak zhotovuje pevné spojení.

Proces spojování lze automatizovat a tím je ideální pro hromadnou výrobu.

Konečným tvarováním pomocí hydraulického tvarování vnitřním vysokým tlakem může být počet spojovacích švů nepatrný. Před konečným tvarováním může být podle potřeby provedeno žíhání dutého tělesa k odbourání možných vlastních napětí v obrobku. Dále může být provedeno přetvoření dutého tělesa, například ohýbáním.

Ukázalo se, že konečné tvarování pomocí hydraulické techniky přetváření vysokým vnitřním tlakem umožňuje obzvlášť produktivní a hospodárné, ale také především šetrné, přetváření připojováním spojených ploštin. Zamezuje se nežádoucím přesunům nebo ztenčením materiálu při konečném tvarování. Hydraulické přetváření vnitřním vysokým tlakem umožňuje navzdory zlomům v tloušťce plechu a tolerancím tloušťky plechu udržovat při přetváření předem stanovitelný měrný tlak. Putování spojovacího švu, především svarového švu, je během procesu přetváření udržováno v mezích tolerance. Proti nepravidelnému měrnému tlaku a tím tvoření vrásek nebo vytvoření vln se podle vynálezu působí použitým hydraulickým přetvářením vnitřním vysokým tlakem.

Velikost a tvar plechů z hliníkového lehkého kovu se může obměňovat. Tyto parametty se vybírají podle tvarování konstrukčního prvku a vznikajících zátěžových napětí. Pro výrobu podélných dutých těles lehkým stavebním způsobem jsou plechy z hliníku s přirozenou tvrdostí. AlMgMn, nebo z vytvrditelné hliníkové slitiny, AlMgSil, mimořádně vhodné. Tím je vytvořeno duté těleso s vlastnostmi s ohledem na chování v pevnosti, nosnosti a zátěžovém napětí, které je optimálně přizpůsobeno pozdějšímu použití.

Podélná dutá tělesa, vyrobená způsobem podle vynálezu, se mimořádně hodí pro zhotovení částí karoserií nebo komponentů podvozků. Duté těleso má konfiguraci přizpůsobenou svému pozdějšímu použití, také při vysoké míře hmotnostních úspor. Spojují se tak dvě o sobě protichůdné tendence tím, že se lehkým stavebním způsobem realizuje nosník podvozku schopný vysoké zátěže.

Claims (2)

1. Způsob výroby podlouhlého dutého tělesa, z hliníku s přirozenou tvrdostí, například z AlMgMn, nebo z vytvrditelné hliníkové slitiny, například z AlMgSil, vyznačující se tím, že se alespoň dva plechy rozdílné tloušťky stěny připojí k sobě do ploštiny, potom se tato ploština přetváří na duté těleso a návazně se jeho podélné hrany připojováním spojí, načež se toto duté těleso hydraulickým přetvářením vnitřním vysokým tlakem přivádí do konečné konfigurace.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že duté těleso tvoří součást nosníku podvozku konstrukce vozidla.