汽车金属形成如何工作

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铁匠已经将金属砸成有用的物体已有数千年了。看电动工具的图片
©istockphoto.com/Stacey Bates

铁匠的职业可以追溯到数千年。在古代,铁匠会用锤子将金属砸成有用的物体,通常首先将金属加热。(“史密斯”一词来自与“ Smite”相同的根源,所以一位铁匠是一个人,他的工作在火中被砸碎了。)

铁匠今天相对罕见 - 尽管它们仍然存在,并且使用了比远古时代使用的工具更现代的工具。现在主要是通过机器来完成的可用对象的金属工作。在汽车制造业中,这种金属形成的艺术在任何地方都没有任何地方,在汽车制造业中,从汽车的身体到车轮上最小的凸耳螺母的每个金属部分都是由工业金属形成工艺创造的。这些工艺存在于现代制造的最前沿,在那里计算机符合汽车工厂的机械和液压机械。

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汽车金属形成是汽车制造最重要的方面之一。如果不可能将金属变成有用的形状,那将不存在汽车。而且机器的能力(通常由计算机控制)快速而可靠地发布汽车零件是使购买汽车以某种程度少于购买房屋的费用的可能性之一。

但是金属形成如何工作?很容易理解现代的铁匠如何用电锤和氧气 - 乙炔火炬塑造金属,但是机器如何做这些事情?在接下来的几页中,我们将讨论如何在大规模的工业基础上进行机械化和执行金属形成过程。我们将研究汽车制造中使用的一些特定技术和过程。我们还将展望未来,看看今天如何开发金属形成的技术将帮助我们制造明天的汽车。

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汽车金属形成技术

关于金属最重要的事情之一是它可以经历塑性变形。这并不意味着金属是用塑料制成的,而是可以做塑料可以做的一件事情:从字面上看,几乎可以采用我们可以想象的任何形状。

变形过程始于空白的,以某种基本形式的一定数量将经历形状的变化。空白变成工件- 在金属形成过程中要重塑的金属。对于汽车金属形成,空白通常由钣金制成,可以将其盖章,切割或弯曲成汽车车身所需的形状。另外,它可以是立方体或透镜状形状的金属块。以下是在汽车制造过程中可以变形的金属工件的一些方法:

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弯曲:在弯曲中,将力施加到金属工件上以产生表面的曲率。弯曲通常用于产生简单的曲面而不是复杂的表面。机械操作的压力机驱动对金属的拳头,迫使它施加到一个简单的模具中,并具有足够的压力,以产生金属形状的永久变化。压力量很重要。如果没有足够的压力,金属可以简单地弹回原始形状。如果应用过多,它可能会破裂。

画画:在绘图中,钣金被迫抵御已切入板金属要涂上的三维,通常弯曲的形状的模具。实际上,模具被用作金属的模具。该技术可以产生相对复杂的形状。再一次,使用液压或机械操作的打孔器将压力施加到工件上。涉及许多危险,对人的危险不大(因为该过程在很大程度上是机械化的),而是对金属本身。它可能会因与模具的互动而从过多的压力或皱纹中破裂。润滑剂可用于使金属滑动更平稳地靠在模具上,从而避免皱纹的可能性。或者,可以在单独的操作中从金属中修剪皱纹的边缘。该方法通常用于制造汽车车身零件和燃油箱。

冲压:在冲压时,使​​用一系列模具将一种称为冲压压机的设备切成各种形状。这通常用于制造自动零件,例如轮毂盖和挡泥板。

挤压:挤出可用于生产长的金属物体,例如杆和管。金属工件被迫陷入另一端的孔。金属通过孔挤出以形成形状。挤出可用于制造汽车驱动列车的重要部分或将安全带固定在适当的锚点。

锻造:锻造过程使用锤子或压力机,这实际上是古代铁匠使用的锤子的机械化版本。金属被锤击在用作砧的表面上。它可以反复锤击以形成复杂的形状。这可以用作绘图过程的替代方案。

上述过程通常与冷金属一起使用。也可以使用热金属,有时在足够高的温度下可以将熔融金属倒入模具中。这需要非常昂贵的模具可以承受热量并必须迅速进行,以最大程度地减少模具对熔融金属的曝光。

在下一页上,我们将研究现代金属形成技术如何将汽车制造转移到未来。

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汽车金属形成的进步

现代汽车工厂的工人将其在中国北京的汽车装配线中使用的压制金属零件排列。“width=
现代汽车工厂的工人将其在中国北京的汽车装配线中使用的压制金属零件排列。
AP照片/ng han guan

过去半个世纪,汽车制造和金属形成最重要的是计算机。计算机对以两种方式形成金属很重要:

他们指导过程。一台计算机可用于做出第二次决定,以通过复杂的序列指导金属形成操作 - 例如,使用锻造锤子对付工件的方式与古老的黑人史密斯的方式相同,但是随着液压机械的增强物理力量,。可以提前对锤子的作用进行编程,以产生与人类手工艺者所创造的一样复杂的形状。同样,计算机可以控制操作中多个阶段之间工件的流程以产生成品形状。

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他们模拟了过程。计算机可用于模拟金属形成涉及的物理力,以便可以发明新的金属形成操作,而无需使用昂贵的机械来尝试新想法。复杂的仿真软件可用于在计算机上复制金属形成操作,因此科学家可以看到将热和力施加到不同类型金属的结果。在计算机上犯的错误要比现实世界中的错误要少得多,并且允许这种试验和错误浪费在实际机械上的时间。

计算机模拟正在打开金属形成的新远景。许多新的金属形成技术都是基于对各种金属的微观结构以及受压力和热量的内部金属内部的物理过程的深刻理解。一些新过程是旧过程的混合体。也已经朝着热金属工艺迈进了,它允许使用不太适合冷过程的金属。

这些新技术允许使用诸如使用较轻的金属这样的创新,这些金属仍然保留了传统汽车零件的强度。例如,这在制造燃油效率的车辆或电池电动车辆中很有用,在该车辆需要尽可能轻便的情况下,以抵消电池阵列的相当大的重量。这些技术还允许汽车零件的制造不足,而不会下降质量。例如,将金属工件暴露于在金属本身中设置电流的磁场的电磁形成技术可用于加快形成过程,而无需通常会发生的撕裂和皱纹。这允许在自动金属形成中使用以前无法使用的过程。

自从亨利·福特(Henry Ford)展示汽车和汽车零件的廉价装配线生产的可行性以来,金属形成的科学和技术在向汽车制造行业展示如何生产非凡的情况下而没有出色的价格就已经走了很长一段路。

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来源

  • Avitzur,Betzalel。“金属形成。”金属成立Inc.(2010年1月21日)
  • efunda。“工程过程。”(2010年1月21日)http://www.efunda.com/processes/processes_home/process.cfm
  • 加拉格,海伦。“金属冲压和电磁形成:新工艺可提高材料的形成性,减少皱纹。”制造商。2001年10月25日。(2010年1月21日)http://www.thefabricator.com/presstechnology/presstechnology_article.cfm?id = 115
  • Grieve,David J.“制造过程-3个金属形成。”2009年3月17日。(2010年1月21日)http://www.tech.plym.ac.uk/sme/mfrg315/metform1.htm
  • 西格特,克劳斯。“塔拉特讲座3705:绘制汽车钣金零件。”slideshare。(2010年1月21日)http://www.slideshare.net/corematerials/talat-lecter-3705-drawing-drawing-of-automotive-sheet-seet-metal-parts
  • 托莱多金属旋转公司。“深度绘制制造和冲压。”(2010年1月21日)http://www.toledometalspinning.com/services/deep_drawing/
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