Povolání kováře sahá mnoho tisíc let do minulosti. V dávných dobách kovář bušil kov do užitečných předmětů kladivem, přičemž kov často nejprve zahříval v kovárně. (Slovo „Smith“ pochází ze stejného kořene jako „smite“, takže kovář byl někdo, jehož práce spočívala v tepání kovu zčernalého v ohni.)
Kováři jsou dnes poměrně vzácní – i když stále existují a používají nástroje mnohem modernější než nástroje používané ve starověku. Úkol opracování kovu na použitelné předměty se nyní provádí převážně strojově. Nikde není toto umění tváření kovů důležitější než v automobilovém průmyslu, kde je každý kovový díl od karoserie vozu až po nejmenší matici na kole vytvořen průmyslovým tvářením kovů. Tyto procesy existují na špici moderní výroby, kde se počítače setkávají s mechanickým a hydraulickým strojním zařízením automobilky.
Automobilové tváření kovů je jedním z nejdůležitějších aspektů výroby automobilů. Kdyby nebylo možné opracovat kov do užitečných tvarů, nemohla by existovat auta. A schopnost strojů – často řízených počítači – vyrábět automobilové díly rychle a spolehlivě je jednou z věcí, díky kterým je možné koupit auto za poněkud nižší cenu, než by stála pořízení domu.
Jak ale tváření kovů funguje? Je snadné pochopit, jak může moderní kovář tvarovat kov pomocí kladiva a kyslíko-acetylenového hořáku, ale jak tyto věci dokáže stroj? Na několika následujících stránkách probereme, jak lze tento proces tváření kovů mechanizovat a provádět na průmyslovém základě ve velkém měřítku. Podíváme se na některé specifické techniky a procesy, které se používají při výrobě automobilů. Podíváme se také do budoucnosti a uvidíme, jak nám technologie tváření kovů, které jsou dnes vyvíjeny, pomohou postavit auta zítřka.
Jednou z nejdůležitějších věcí na kovu je, že může podstoupit plastickou deformaci . To neznamená, že kov je vyroben z plastu, ale umí jednu z věcí, kterou plasty dokážou:Doslova může mít téměř jakýkoli tvar, který si dokážeme představit.
Proces deformace začíná přířezem , množství kovu v nějaké základní formě, které podstoupí změnu tvaru. Polotovar se stane obrobkem -- kus kovu, který má být přetvarován -- v procesu tváření kovu. Pro automobilové tváření kovů je polotovar často vyroben z plechu, který lze lisovat, řezat nebo ohýbat do tvaru potřebného pro karoserii automobilu. Alternativně to může být pevný blok kovu ve tvaru krychle nebo čočky. Zde je několik způsobů, jak může být kovový obrobek deformován během procesu výroby automobilů:
Ohýbání: Při ohýbání je na obrobek plechu aplikována síla, aby se vytvořilo zakřivení povrchu. Ohýbání se obecně používá k výrobě jednoduchých zakřivených povrchů spíše než složitých. Mechanicky ovládaný lis pohání razník proti plechu a tlačí ho do jednoduché matrice s dostatečným tlakem, aby došlo k trvalé změně tvaru kovu. Důležitá je velikost tlaku. Pokud není vyvinut dostatečný tlak, kov může jednoduše vyskočit zpět do původního tvaru. Pokud je naneseno příliš mnoho, může prasknout.
Výkres: Při tažení je plech tlačen proti matrici, která byla vyříznuta do trojrozměrného, často zakřiveného tvaru, který má plech zaujmout. Ve skutečnosti se matrice používá jako forma pro kov. Touto technikou lze vytvářet poměrně složité tvary. Na obrobek je opět vyvíjen tlak pomocí hydraulicky nebo mechanicky ovládaného razníku. Existuje řada nebezpečí, ne tolik pro lidi (protože proces je z velké části mechanizovaný), ale pro kov jako takový. Může prasknout přílišným tlakem nebo se zvrásnit v důsledku interakce s matricí. Mazivo lze použít k tomu, aby kov hladce klouzal po matrici, čímž se zabrání možnosti zvrásnění. Alternativně mohou být zvrásněné okraje oříznuty z kovu v samostatné operaci. Tato metoda se běžně používá k výrobě dílů karoserie a palivových nádrží.
Razítko: Při lisování se používá zařízení nazývané lisovací lis se sérií matric pro řezání a tvarování kovu do různých tvarů. To se běžně používá k výrobě automobilových dílů, jako jsou kryty nábojů a blatníky.
Extruze: Vytlačování lze použít k výrobě dlouhých kovových předmětů, jako jsou tyče a trubky. Kovový obrobek je vtlačen do matrice s otvorem na opačném konci. Kov je vytlačován skrz otvor, aby vytvořil tvar. Extruze lze použít k výrobě důležitých částí hnacího ústrojí automobilu nebo kotev, které drží bezpečnostní pásy na místě.
Kování: Proces kování používá kladivo nebo lis, který je v podstatě mechanizovanou verzí kladiv používaných starověkými kováři. Kov je přitlučen k povrchu, který slouží jako kovadlina. Lze jej opakovaně tepat tak, aby tvořil složité tvary. To lze použít jako alternativu k procesu kreslení.
Výše uvedené procesy se obecně používají se studeným kovem. Může být také použit horký kov, někdy při dostatečně vysokých teplotách, že roztavený kov může být nalit do formy. To vyžaduje velmi drahé nástroje, které odolají teplu a musí být provedeny rychle, aby se minimalizovalo vystavení nástroje roztavenému kovu.
Na další stránce se podíváme na to, jak moderní technologie tváření posouvají automobilovou výrobu do budoucnosti.
To nejdůležitější, co se stalo v automobilové výrobě a tváření kovů v posledním půlstoletí, je počítač. Počítače jsou důležité pro tváření kovů dvěma způsoby:
Řídí proces . Počítač lze použít k rozhodování ve zlomku vteřiny, aby vedl operace tváření kovů složitými sekvencemi – například pomocí kovacího kladiva proti obrobku v podstatě stejným způsobem, jakým by to dělal starověký kovář, ale se zvýšenou fyzickou silou hydraulického stroje. . Činnost kladiva může být předem naprogramována tak, aby vytvářela tvary tak složité, jako jsou ty vytvořené rukama lidského řemeslníka. Podobně mohou počítače řídit tok obrobku mezi několika fázemi operace za účelem vytvoření hotového tvaru.
Simulují proces . Počítač lze použít k simulaci fyzických sil spojených s tvářením kovů, takže lze vynalézt nové operace tváření kovů, aniž by bylo nutné používat drahé stroje k experimentování s novými nápady. K dispozici je sofistikovaný simulační software pro replikaci operací tváření kovů na počítači, takže vědci mohou vidět výsledek působení tepla a síly na různé druhy kovů. Chyby provedené na počítači jsou mnohem méně nákladné než chyby provedené ve skutečném světě a umožňují způsob pokusů a omylů, které by na skutečném stroji byly ztrátou času.
Počítačová simulace otevírá nové pohledy na tváření kovů. Mnoho nových technologií tváření kovů je založeno na hlubokém pochopení mikrostruktury různých druhů kovů a fyzikálních procesů, které probíhají uvnitř kovu vystaveného tlaku a teplu. Některé z nových procesů jsou hybridy starých procesů. Došlo také k posunu směrem k procesům horkých kovů, které umožňují použití kovů, které se nehodí pro studené procesy.
Tyto nové technologie umožňují takové inovace, jako je použití lehčích kovů, které si stále zachovávají pevnost tradičních automobilových dílů. To je užitečné, řekněme, při výrobě vozidel s nízkou spotřebou paliva nebo vozidel s elektrickým pohonem na baterie, kde karoserie automobilu musí být co nejlehčí, aby se vyrovnala značná hmotnost pole baterií. Tyto technologie také umožňují vyrábět autodíly levněji bez poklesu kvality. Například elektromagnetické tvářecí techniky, ve kterých je kovový obrobek vystaven magnetickému poli, které vytváří elektrický tok v samotném kovu, lze použít k urychlení procesu tváření bez výsledného trhání a vrásnění, ke kterému by normálně docházelo. To umožňuje použití procesů, které nebyly dříve možné v automatizovaném tváření kovů.
V letech, kdy Henry Ford prokázal proveditelnost levné montážní linky na výrobu automobilů a autodílů, věda a technologie tváření kovů urazily dlouhou cestu a ukázaly automobilovému průmyslu, jak vyrábět neobyčejná auta bez mimořádné ceny.
Další informace o tváření kovů v automobilovém průmyslu a dalších souvisejících tématech získáte pomocí odkazů na další stránce.
Zdroje
