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Jun 19, 2023

Complexo de conformação a quente, alto

A primeira de seu tipo no mundo, a linha de produção escalável da AP&T para

A primeira de seu tipo no mundo, a linha de produção escalável da AP&T para conformação a quente de alumínio de alta resistência oferece novos métodos para a fabricação de componentes leves de carroceria de automóveis.

Para atender às exigências governamentais cada vez mais rígidas em relação às emissões de CO2, a indústria automotiva trabalha há muitos anos para reduzir o consumo de combustível dos veículos recém-fabricados, reduzindo seu peso. Novos materiais, projetos e métodos de fabricação possibilitaram peças e componentes mais leves.

O endurecimento por prensagem de chapas de aço tem sido vital para o progresso feito até agora. À medida que essa tecnologia continua a melhorar, outros materiais e combinações de materiais foram desenvolvidos, como o alumínio de alta resistência. Embora consideravelmente mais leve que o aço, esse material tem custos elevados e apresenta alguns desafios de conformação.

Em 2013, a AP&T começou a investigar o desenvolvimento de um novo processo para conformação a quente de peças complexas feitas de alumínio de alta resistência. Nos três anos seguintes, a empresa trabalhou com clientes, universidades e fornecedores para testar materiais, processos de produção e equipamentos. O resultado em 2016 foi uma linha de protótipo inicial e uma série de componentes de protótipo que mostraram potencial para uso futuro.

Em 2017, a AP&T inaugurou sua primeira linha de produção em grande escala para conformação a quente de alumínio de alta resistência - incluindo conformação a quente, têmpera W e conformação a quente - em seu centro de testes em Ulricehamn, na Suécia. Pioneira no mundo, a linha oferecia novas possibilidades para a produção de componentes leves de carrocerias. O peso da carroceria poderia ser reduzido em até 40 por cento quando a chapa de aço convencional fosse substituída por alumínio de alta resistência, que pode ser significativamente mais fino, mantendo a resistência.

Hoje, a empresa oferece um sistema escalável para fabricantes de equipamentos originais e fornecedores de nível. A linha de produção inclui:

Desempilhadeiras de alta velocidade para alimentação de blanks no forno.

Forno para aquecimento rápido e homogêneo, desenvolvido para ligas de alumínio 6XXX e 7XXX.

Uma estação de resfriamento intermediária para melhor conformabilidade e resistência à corrosão.

Transferência em alta velocidade do blank para a impressora.

Uma prensa servo-hidráulica de alta velocidade e baixo consumo de energia.

Este complexo componente de alumínio exibe elementos de design de um anel de porta e geometria interna da porta.

Ferramentas de conformação e resfriamento.

Lavagem e pré-envelhecimento.

Automação de fim de linha.

A escalabilidade torna a nova tecnologia adequada para grandes e pequenos volumes de fabricação, e a capacidade de produção pode ser aumentada com relativa facilidade.

A capacidade de conformação do alumínio de alta resistência permite seu uso na produção de peças conformadas a quente de peça única como alternativa a peças compostas por vários componentes diferentes unidos entre si. Isso reduz o número de operações no processo de fabricação, resultando em manuseio e logística mais simples, menos ferramentas e melhor aproveitamento de materiais e, portanto, menores custos de produção por unidade.

Um dos desafios na racionalização da produção era diminuir o tempo para o processo de envelhecimento artificial.

Na conformação a quente do alumínio, a abordagem convencional para endurecer o material é aquecê-lo até sua temperatura de tratamento térmico de solução e moldá-lo e resfriá-lo na ferramenta. Para obter as propriedades mecânicas desejadas, o material precisa ser envelhecido artificialmente, aquecendo-o novamente a uma determinada temperatura por um período de tempo específico. No entanto, isso pode levar várias horas e o material é endurecido antes de o componente ser montado na carroceria do carro, o que pode resultar em dificuldades durante as operações de união.

Para reduzir o tempo de ciclo, a AP&T realiza um processo de pré-envelhecimento após a conformação e têmpera da peça para preparar o material para o posterior processo de paint-baking, que confere o endurecimento final, após a montagem da carroceria. Essa etapa de pré-envelhecimento, que leva de 5 a 30 minutos, leva a um comportamento muito dúctil do material durante a montagem final do componente na carroceria e resulta em boa capacidade de união. A empresa desenvolveu essa sequência de pré-envelhecimento em colaboração com a Hydro Aluminium, que desenvolveu uma liga de alumínio (AA6XX) sob medida para esse processo.