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汽车轻质化--“弃钢从铝” 追求轻盈
作者:山特维克可乐满
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钨钢铣刀, 立铣刀, 整体铣刀, 盘铣刀, 螺纹铣刀, ...
汽车轻质化的发展趋势是一场立足现实,着眼长远的新技术革命。在近期内,汽车重量是燃料经济性方程的几个关键变量之一。公司平均燃料经济性(CAFE) 标准规定到2025年时客车的燃料经济性为(平均)50英里每加仑以上。同时,要促使更多客户选择燃料经济性更好的汽车。这些措施迫使OEM在考虑现在和今后车型的燃料经济性时,必须充分考虑各种可能因素,于是汽车轻质化在该过程中发挥了重要作用。

在混合动力和电动车市场中,必须权衡轻质底盘与极端重型电池,这很关键,因为今后30年全球汽车生产量将翻番。ExxonMobil预期到2040年时全球个人汽车将从现在的8亿多辆增长到16亿辆以上。公司认为传统混合动力是大赢家,因为“全混合动力汽车” 2040年将占全球汽车量的40%,占2040年新车销量的50%以上。其中部分汽车需要采用重型蓄电池作动力,所以需要控制整车重量。

汽车制造中有多种减轻重量的途径,但技术革新的重中之重是材料的使用。最近,行业已经出现了一个引爆点——去年推出全新Ford F-150铝汽车,汽车主要原材料从较重的钢材换成较轻的铝材。客户不再一贯认为铝材是一种强度不大的“锡罐”材料,由于使用铝材,汽车重量变得越来越轻。但是,汽车材料由钢材换成铝材后,以往一直使用钢材的汽车零件制造厂遇到了很多难题。

“弃钢从铝”

与钢的硬脆性相比,铝材是一种“粘软”可锻造材料,这种材料可避免零件崩边。但在使用硬质合金切削刀具时,铝材容易出现积屑瘤(BUE) ,这既缩短了切削刀具寿命,又使零件制造厂面临零件出现裂痕的缺陷和产生更多废料的风险。为了弥补铝材的这些不足,制造厂已经改变了切削方法,虽在工件上会形成很多小“咬边”(低进给量),但加工的速度快(高切削速度)。这种工艺能确保切屑控制,避免出现积屑瘤问题。但是,当接近零件边缘时,即使低进给量/高速切削也不能抵消“推动”效应,因为硬质合金会将铝材挤离零件边缘,进而产生毛边。

如果是钢制工件,高精密度的零件制造厂(例如气缸盖和发动机缸体制造厂)并不会过分担心出现毛边。但是,现在采用铝制工件,为了避免毛边问题,很多制造厂都开始使用专用刀具。为了解决铝缸盖及类似零件的加工难题,正在研发新的精加工成品刀具。

CoroMill5B90铣刀和铝材

就精加工铣刀而言,其典型特征就是在相同直径时刀片的独特排布形式,尤其是在还要包含1~2片修光刃刀片时。山特维克可乐满的CoroMill5B90铣刀是非常独特、无与伦比的产品。每个刀片槽都被设定在刀具指定的位置上,每个位置之间都是径向和轴向步进式设计。因为在刀体上的每个刀片槽都是按指定的进给率加工出来的,因而每把铣刀都是为某个专门的应用而定制的。第一片刀片位于最大直径处,第二片位于比第一片稍小直径处,按此规律,一直排到最后,通常最后的刀片作为修光刃。加工铝材时,采用这种层切设计理念,可确保更好的表面质量,同时获得远高于普通铣刀的高进给率。

CoroMill5B90铣刀无需预设值就可进行刀片更换。通常来说,当操作员转动或更换铣刀刀片时,需要预设值才能找到刀片的精确位置。如果刀片中有一个或两个修光刃,修光刃必须预设值成略比标准刀片位置高,这就相当于需要更长的设置时间,来优化轴向跳动量。然而每个CoroMill5B90铣刀刀片都已按层切理念事先定位好,操作人员只需简单更换新刀片就可继续铣削,这无疑大大缩短了安装时间,且进给率更快。

CoroMill5B90铣刀的另一大优势是去毛边能力。汽车制造厂以前一直担心零件边缘会出现毛刺或破裂。CoroMill5B90铣刀铣削铝制汽缸盖时,刀具铣削干净利落,即使在其进给率高于普通铣刀进给率时,也不会将铝材推挤出而产生毛边。如果零件无毛边,那么就省掉了接下来的工序。即使作为一种非标刀具,CoroMill5B90铣刀也能快速展示其ROI,每件零件的节省成本可高达30%。CoroMill5B90铣刀之所以能节省成本,是因为使用的刀片数量少,无需预设值,安装时间缩短66%。如果使用修光刃刀片,CoroMill5B90铣刀可实现一次走刀同时完成粗加工和精加工,这样在加工更加精密的铝件(例如气缸盖)时,可省掉最终的整个精加工工序。

适应汽车业新变化

汽车产量在未来不到三十年的时间内有望翻番,所以人们最关心的是轿车设计的燃油经济性。汽车轻质化是一种战略,今后只能越来越普及,这意味着OEM及其一级和二级供应商需要采取更加切实可行的方法,才能加工铝材或今后其他更轻的金属。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (3/19/2015)
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