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Jun 19, 2023

Complejo de conformado en caliente, alto

La primera de su tipo en el mundo, la línea de producción escalable de AP&T para calor

La primera de su tipo en el mundo, la línea de producción escalable de AP&T para la formación en caliente de aluminio de alta resistencia ofrece nuevos métodos para la fabricación de componentes ligeros para carrocerías de automóviles.

Para cumplir con los requisitos gubernamentales cada vez más estrictos con respecto a las emisiones de CO2, la industria automotriz ha estado trabajando durante muchos años para reducir el consumo de combustible de los vehículos de nueva fabricación mediante la reducción de su peso. Los nuevos materiales, diseños y métodos de fabricación han hecho posibles piezas y componentes más ligeros.

El endurecimiento en prensa de chapas de acero ha sido vital para el progreso realizado hasta ahora. A medida que esta tecnología sigue mejorando, se han desarrollado otros materiales y combinaciones de materiales, como el aluminio de alta resistencia. Si bien es considerablemente más liviano que el acero, este material ha implicado altos costos y ha presentado algunos desafíos de formación.

En 2013, AP&T comenzó a investigar el desarrollo de un nuevo proceso para la formación en caliente de piezas de diseño complejo hechas de aluminio de alta resistencia. Durante el siguiente período de tres años, la empresa trabajó con clientes, universidades y proveedores para probar el material, los procesos de producción y el equipo. El resultado en 2016 fue una línea de prototipo inicial y una serie de componentes de prototipo que mostraron potencial para uso futuro.

En 2017, AP&T inauguró su primera línea de producción a gran escala para conformado en caliente de aluminio de alta resistencia, incluido conformado en caliente, templado en W y conformado en caliente, en su centro de pruebas de Ulricehamn, Suecia. La primera de su tipo en el mundo, la línea ofreció nuevas posibilidades para producir componentes ligeros para carrocerías de automóviles. El peso de la carrocería podría reducirse potencialmente hasta en un 40 por ciento cuando se reemplazara la lámina de acero convencional con aluminio de alta resistencia, que se puede hacer significativamente más delgado manteniendo la resistencia.

Hoy, la empresa ofrece un sistema escalable a fabricantes de equipos originales y proveedores de nivel. La línea de producción incluye:

Desapiladores de alta velocidad para la alimentación de piezas en bruto al horno.

Horno para calentamiento rápido y homogéneo, desarrollado para aleaciones de aluminio 6XXX y 7XXX.

Una estación de enfriamiento intermedia para mejorar la formabilidad del blanco y la resistencia a la corrosión.

Transferencia de alta velocidad de la pieza en bruto a la prensa.

Una prensa servohidráulica de alta velocidad y bajo consumo de energía.

Este complejo componente de aluminio exhibe elementos de diseño del anillo de la puerta y la geometría interior de la puerta.

Herramientas de formación y enfriamiento.

Lavado y preenvejecimiento.

Automatización de final de línea.

La escalabilidad hace que la nueva tecnología sea adecuada para volúmenes de fabricación grandes y pequeños, y la capacidad de producción se puede aumentar con relativa facilidad.

La conformabilidad del aluminio de alta resistencia permite su uso en la producción de piezas conformadas en caliente de una sola pieza como alternativa a las piezas que comprenden varios componentes diferentes unidos entre sí. Esto reduce el número de operaciones en el proceso de fabricación, lo que resulta en un manejo y una logística más sencillos, menos herramientas y un mejor uso del material y, por lo tanto, menores costos de producción por unidad.

Uno de los desafíos en la racionalización de la producción fue reducir el tiempo del proceso de envejecimiento artificial.

En el conformado en caliente de aluminio, el enfoque convencional para endurecer el material es calentarlo a su temperatura de tratamiento térmico de solución y moldearlo y enfriarlo en la herramienta. Para obtener las propiedades mecánicas deseadas, el material debe envejecerse artificialmente calentándolo nuevamente a una temperatura determinada durante un período de tiempo específico. Sin embargo, esto puede llevar varias horas y el material se endurece antes de ensamblar el componente en la carrocería del automóvil, lo que podría generar dificultades durante las operaciones de unión.

Para reducir el tiempo del ciclo, AP&T ejecuta un proceso de preenvejecimiento después de formar y templar la pieza para preparar el material para el posterior proceso de horneado de pintura, que imparte el endurecimiento final, después del ensamblaje de la carrocería del automóvil. Este paso de preenvejecimiento, que dura de 5 a 30 minutos, conduce a un comportamiento del material muy dúctil durante el ensamblaje final del componente en el taller de carrocería y da como resultado una buena capacidad de unión. La empresa desarrolló esta secuencia de preenvejecimiento en colaboración con Hydro Aluminium, que desarrolló una aleación de aluminio (AA6XX) adaptada a este proceso.

Se ponen altos estándares en las herramientas utilizadas en la formación de láminas para garantizar que las partes del cuerpo cumplan con las tolerancias requeridas y para evitar grietas. AP&T ha combinado recubrimientos y lubricantes para herramientas para ayudar a optimizar el comportamiento tribológico entre la superficie de la herramienta y los espacios en blanco de aluminio de alta resistencia.

Para una simulación efectiva del método de elementos finitos (FEM) en la formación de láminas, la compañía ha analizado las propiedades mecánicas de varios grados de aluminio de alta resistencia. También ha validado sus capacidades de simulación utilizando diferentes geometrías de prueba para garantizar una interacción eficaz entre la simulación FEM, el diseño de herramientas y la fabricación de herramientas.

AP&T, www.aptgroup.com