Obrábění oceli: Krocení tvrdosti
Dusivé horko v ocelárně: Červenožlutá ocel připomíná tekoucí lávu a je s 900 °Celsius skoro přesně tak horká, jako tavenina ze sopek. Teď ještě ohnivě v lisu žhnoucí ocel bude později zabudována v autech jako vysoce pevná a nejvýše pevná ocel. Jedná se o zvláštní ocel, kterou výrobci aut používají čím dál tím častěji: Protože je tak stabilní, a tím zvyšuje bezpečnost. Protože je tak lehká, a tím snižuje spotřebu paliva. Možné to je díky novým výrobním postupům.
Nový proces kalení lisováním vyrábí tvrdou ocel v sériové výrobě. Laser ji poté přesně řeže. Ve srovnání s běžnými druhy ocele dosahují tyto ocele mnohonásobně zvýšenou pevnost v tahu. Tudíž lze sílu plechu zredukovat, aniž by tím byla snížena pevnost struktury. Další výhoda: Shrnutím více zesilovacích dílů v jedné součásti a tím snížením počtu komponent v jedné konstrukční jednotce klesají vedle hmotnosti také výrobní náklady. Mezitím spousta výrobců automobilů a dodavatelů automobilového průmyslu sází v oblasti struktury vozidla na tyto pevnější ocele.
Průlom u kalení lisováním
Vysoký užitek vysoce a nejvýše pevných ocelí však výrobcům aut nespadl do klína. Před jejich nasazením bylo třeba řešit otázku přetváření. Řešení přinesl nový proces kalení lisováním: přetváření za tepla s vytvrzením v lisu. Touto metodou vyráběné díly z vysoce a nejvýše pevné oceli jsou před tvářením zahřáty na teplotu nad 900 °Celsius a bezprostředně poté vloženy do hlubokotažného lisu. Vodou chlazený nástroj zůstane po přetváření zavřený tak dlouho, až je součást regulovaně ochlazena na cca 170 °Celsius. Jelikož tento proces probíhá velmi rychle, vznikne martenzitická materiálová struktura. To znamená, že se pevnost ocele v tahu výrazně zvýší.
Ořezávání laserem bez opotřebení
Je tomu pouze několik let, co tato metoda revolucionovala výrobu automobilů. Důležitým pionýrem přitom byl Volkswagen. Nicméně tváření za tepla bylo pouze prvním krokem směrem k řešení. Dalším úskalím, které bylo třeba obeplout, bylo vysoké opotřebení nástrojů při ořezu po tváření. Neboť ořezávací nástroje nejsou vždy pro vytvrzené plechy dostatečně odolné. Zejména u úzkých obrysů a řezů nepřichází mechanické ořezávání v úvahu. V kasselském závodu Volkswagenu na to měli rovněž odpověď: řezání laserem.
Nezáleží, jak tvrdý je materiál, laser řeže vždy bez opotřebení. Volkswagen investoval v Kasselu dosud do 17 laserových buňek pro 3D obrábění typu LASERCELL 1005. „Pokud ocele vykazují pevnosti až do 1 500 megapascal, existují současně ztěží ekonomické alternativy k řezání laserem", zdůrazňuje Ulrich Schlennstedt, odpovědný projektant v kasselské lisovně Volkswagenu. „Zvláště, protože přitom odpadají investice do drahých vysekávacích a řezacích nástrojů a pro výrobu potřebných lisů."
Flexibilita laserového nástroje
V sériové výrobě karosářských plechů se nyní usazují 3D laserová řezací zařízení. Dosud byla žádána především jejich flexibilita, kterou v první řadě uplatňují u prototypů a malosériových vozidel. Sice u nejvýše pevných ocelí stojí v popředí řez bez opotřebení, nicméně vidí Schlennstedt ve flexibilitě laseru vítaný vedlejší efekt: „Laserem řezané součásti můžeme rychle a bez velké námahy měnit. Například tím, že nějaký řez přemístíme nebo uděláme další otvor."
Požadavky výrobců automobilů jsou známy. Ohledně přesnosti součástí se vyžadují hodnoty mezi minus nula a třemi milimetry. Pokud mají být díly po laserovém řezání spojeny nebo pokud musí být zohledněny kritické tolerance se zřetelem k celkové hmotnosti karoserie vozidla, zmenšují se tolerance až na plusminus 0,4 milimetrů. Vysoká přesnost se výborně hodí pro následné spojování laserem. A to z metalurgického pohledu přináší výhody rovněž u nejvýše pevných ocelí. Důležité: Rychlost řezání a výkon laseru musí být přizpůsobeny druhu a síle daného materiálu. Jinak se musí počítat s drnostmi, otřepy nebo zápaly. Nebo s tím, že se materiál vůbec neoddělí. Zde pomáhají technologické údaje strojů a znalosti aplikačních specialistů od TRUMPF.
Zápas technologií
Navzdory velkému počtu výhod stojí laserová technika nicméně pod tlakem. Trh žádá kratší obráběcí doby, aby bylo zapotřebí menšího počtu zařízení. Klíč k úspěchu: Optimalizace procesů a zdokonalování zařízení. Exemplářem toho je doba cyklu středního sloupku Passatu. Specialisté firmy TRUMPF a Volkswagenu zde mohly doby řezání výrazně zlepšit. Přitom poskytují nová procesní technika vysoce rychlého 3D laserového řezání plazmou a větší dynamika nových laserových buněk TRUMPF TruLaser Cell série 7000 základ pro ještě rychlejší obrábění. V důsledku úspěchu v Kassellu se nasazování laserových zařízení v lisovnách prosazuje čím dál tím víc. Spokojenost u Volkswagenu se také přenesla na Audi. Podnik investoval v Ingolstadtu pro novou generaci Audi A4 do nových zařízení TRUMPF pro vysoce pevné součásti. Také výrobci mechanických nástrojů ovšem neodpočívají. Tudíž se zpracovatelé nejvýše pevných ocelí mohou těšit na další napínavou soutěž technologií. Zatímco se totiž na jedné straně pracuje na prodlužování životnosti mechanických nástrojů, zvyšují na straně druhé laserová zařízení své tempo a bodují flexibilitou.
Co rozhoduje
|
Když jde o nejvýše pevné oceli, sahá průmysl čím dál tím častěji po laseru. Na čtyři body je třeba dbát. Opotřebení Doba cyklu Dostupnost Tok materiálu |
