30 November 2018

Tailored Blanks aus hochfestem Stahl


 

Sie werden zunehmend im Automobilsektor eingesetzt und ermöglichen eine hervorragende Leistung und Kostensenkung, erfordern aber fortschrittliche Prozesse und Maschinen.


Was sind Tailored Blanks?

Auch bekannt als Tailor Welded Blanks (TWB), sind Blechelemente, die aus Elementen unterschiedlicher Materialien und/oder Stärken zusammengeschweißt werden. Typischerweise zum Stanzen verwendet, kombinieren sie Stähle unterschiedlicher Festigkeiten, um Teile mit spezifischen Eigenschaften je nach Bereich zu erhalten. Die häufigste Anwendung ist im Automobilsektor. Sie werden verwendet, um Profile mit Zonen zu erstellen, die in der Lage sind, Verformungen zu widerstehen, und verformbaren Zonen, um die Energie des Aufpralls zu absorbieren oder Punkte zu verstärken, die höheren Belastungen ausgesetzt sind, z.B. in der Nähe der Scharniere der Türen.


Alternativen zu Tailored Blanks

 

  • Monoblockkarosserie

    Vor der Einführung von Tailored Blanks wurden die Karosserien aus einem einzigen Stahlsorte und -dicke hergestellt, mit nur einem Element für jeden Teil des Autos. Diese monolithische Lösung ist mit einem hohen Ausschuss verbunden, z.B. bei Türen oder sehr unregelmäßig geformten Teilen.

realisierung blech autotuer punktschweissen
  • Punktverbindung

Die Fahrzeugkomponenten wurden durch mittels Punktschweißen-Vorgang verbundenen Blechen optimierter Formgebung zur Reduzierung von Abfall hergestellt. Das verwendete Metall hatte je nach gewünschter Funktion keine unterschiedlichen Eigenschaften.

 

Das Punktschweißen ist ein Schritt nach vorne, hat aber eine Reihe von Nachteilen:

  • überlappende Streifen

Die beiden Bleche müssen zu überlappenden Kanten verbunden werden, wobei Gewicht und Dicke zunehmen.

  • Korrosion

Die Verbindung wird zu einem Punkt, an dem Feuchtigkeit und Staub eindringen können, mit der Gefahr von Korrosion. Sie muss daher an den am stärksten exponierten Stellen durch Schweißnähte abgedichtet werden, was die Produktionszeiten und -kosten erhöht.

  • Gewichtszunahme

Um Bereiche mit höheren Belastungen zu verstärken, bestand die einzige Lösung darin, dickere Bleche zu verwenden oder lokal Verstärkungen anzubringen.

Anschließend, mit der Einführung von Spezialstählen, war es möglich, Zonen mit unterschiedlichem Widerstand zu erhalten. Die am stärksten beanspruchten Teile wurden aus hochfestem Stahl gefertigt, aber das Schweißen war immer noch Punktschweißen. Die Probleme mit überlappenden Kanten und der Gefahr von Korrosion blieben bestehen.

scherblech karosserie tragende struktur
herstellung blech autotueren tailored blanks

Die größte Änderung kam mit dem Einsatz von laserkopfgeschweißten Blechen, die schließlich die Verwendung von unterschiedlichen Stählen ohne die Nachteile des Punktschweißens ermöglichten.

Die Hauptvorteile bei der Verwendung von Tailored Blanks sind:

 

  • Reduzierung des Abfalls

Wir können eine für verschiedene Formen optimierte Verschachtelung verwenden, die den Materialverlust reduziert. Dadurch werden die Kosten für Beschaffung, Lagerung, Handhabung und Entsorgung reduziert.

  • Erhöhte Sicherheit

Durch die Verwendung hochfester Stähle können wir Sicherheitszellen und Verformungszonen schaffen, die die Energie des Aufpralls absorbieren.

  • Gewichtsreduzierung

Hochfeste Stähle bieten die gleiche Leistung wie herkömmliche Stähle, jedoch mit einer geringeren Dicke. Wir können das Gewicht des Autos reduzieren, die Effizienz steigern und den Kraftstoffverbrauch senken. Das Laser-Kopfschweißen eliminiert auch Materialüberschneidungen und damit zusätzliches Gewicht.

  • Reduzierte Korrosion

eliminando la fessura tra una lamiera e l’altra, tipica della saldatura a punti, non creiamo una zona potenzialmente attaccabile dalla ruggine.

  • Produktionseffizienz

Durch den Einsatz von mit Laserschweißverfahren verarbeiteten hochfesten Tailored Blanks können Sie die Anzahl der Schweißnähte und Prozesse, die im eigenen Werk  durchgeführt werden sollen, reduzieren oder zusammenführen und so Kosten und Produktionszeit reduzieren. So müssen beispielsweise bei der traditionellen Verarbeitung sowohl das Türblatt als auch die Scharnierverstärkung separat gestanzt, bedruckt und anschließend miteinander verbunden werden. Bei Tailor-geschweißten Platinen werden die beiden Bleche zunächst geschweißt und dann gedruckt, wodurch ein Stanzen entfällt.

  • Verbesserte Genauigkeit

Durch die Reduzierung der Anzahl der Prozesse wie Formen und Montieren können Sie die Abmessungen der verschiedenen Komponenten und des Fertigteils genau kontrollieren, und so die Notwendigkeit der Weiterverarbeitung reduzieren.

  • Verbesserte Verarbeitung

Die Stumpfschweißen ist weniger ästhetisch sichtbar und kann dennoch leichter als die überlappende Klappenverbindung verdeckt werden

  • Geringere Betriebskosten

Maßgeschneiderte geschweißte Platinen reduzieren sowohl den Platzbedarf des Lagers als auch die Gesamtzahl der zu verwaltenden Codes und senken so die Logistik- und Verwaltungskosten.

verschachtelung schneiden hochfeste bleche tuere

Natürlich hat auch der Tailored Blanks-Ansatz einige negative Aspekte:

 

  • Kosten der Platinen

Die Herstellung von Tailored Blanks ist mit höheren Anschaffungskosten verbunden, die jedoch durch die Vorteile für den Endverbraucher wie mehr Sicherheit und geringeren Verbrauch kompensiert werden.

  • Höhere Kosten für Maschinen

Tailored Blanks erfordern sehr enge Maßtoleranzen und eine hohe Schweißqualität, um Stanzarbeiten standzuhalten und die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten. Um diese Leistung zu erreichen, ist es unerlässlich, sehr präzise Maschinen einzusetzen.

 


Produktionsanforderungen

 

  • Kaltschneiden

Die Stähle sind mit Metalllegierungen mit niedrigem Reibungskoeffizienten beschichtet. Es ist wichtig, dass diese Elemente die Dicke des Blechs nicht verunreinigen und so die Eigenschaften des Metalls verändern. Dies ist der Fall beim thermischen Schneiden, daher ist das Scheren vorzuziehen. Die Kontamination der Schweißnaht ist in erster Linie der Grund für den Einsatz des mechanischen Schneidens, bei dem auf die Flexibilität von Laser oder Plasma verzichtet wird. Bei dieser Art von Produkt, bei dem die Bleche direkt aneinander geschweißt werden, ist es wichtig, dass die geschweißte Fläche so stark ist wie das Grundmetall, ohne Einschlüsse, die es stark schwächen würden.

  • Schneideprozess

Einige Tailored Blanks erfordern den Einsatz von speziellen UHSS-Stählen mit einer Härte von bis zu 1500 MPa: 5 mal mehr als normaler Baustahl. Bei diesen starken Stählen erreicht das Scheren die physikalische Grenze des Prozesses: Statt zu schneiden, riskiert das Metall Risse. Es können Risse auftreten, die sich sogar senkrecht zur Schnittlinie entlang der Fasern des Blechs ausbreiten.

die Verformung des Messers der Schere korrigieren
  • Geradheit

Das Laserschweißen muss völlig fehlerfrei sein, dem Umformprozess standhalten und Stöße ohne Ausfall überstehen. Aus diesem Grund ist die Toleranz für die Geradheit des Schnittes sehr eng. Es ist wichtig, eine Schere zu verwenden, die strukturell sehr stabil ist und einen perfekten Schnitt auch bei den widerstandsfähigsten Materialien garantiert. Die Gasparini X-Cut Schere, ausgestattet mit dem Blade Pads System, unterstützt die Schneidmesser und verhindert Durchbiegungen auch bei intensivsten Anstrengungen. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von speziellen, speziell für diese Anwendung entwickelten Blechpressen, einen gleichmäßigen Scherquerschnitt über die gesamte Länge zu erhalten.

  • Laserschweißen

Hochfeste Stähle verdanken ihre einzigartigen Eigenschaften einer präzisen Mischung von Elementen und einer spezifischen kontrollierten Wärmebehandlung. Das Laserschweißen ohne Zusatzwerkstoff gewährleistet, dass die ursprüngliche chemische Zusammensetzung erhalten bleibt. Durch den extremen Fokus des Strahls wird auch der thermisch veränderte Bereich auf ein Minimum reduziert.

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