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Jun 19, 2023

Complexe de formage à chaud, haut

Première du genre au monde, la ligne de production évolutive d'AP&T pour

Première du genre au monde, la ligne de production évolutive d'AP&T pour le formage à chaud d'aluminium à haute résistance offre de nouvelles méthodes de fabrication de composants de carrosserie légers.

Pour répondre aux exigences gouvernementales de plus en plus strictes en matière d'émissions de CO2, l'industrie automobile travaille depuis de nombreuses années à réduire la consommation de carburant des véhicules nouvellement fabriqués en réduisant leur poids. De nouveaux matériaux, conceptions et méthodes de fabrication ont rendu possibles des pièces et des composants plus légers.

L'écrouissage à la presse des tôles d'acier a été essentiel aux progrès réalisés jusqu'à présent. Au fur et à mesure que cette technologie s'améliore, d'autres matériaux et combinaisons de matériaux ont été développés, tels que l'aluminium à haute résistance. Bien que considérablement plus léger que l'acier, ce matériau a entraîné des coûts élevés et présenté des défis de formage.

En 2013, AP&T a commencé à étudier le développement d'un nouveau procédé de formage à chaud de pièces de conception complexe en aluminium à haute résistance. Au cours des trois années suivantes, l'entreprise a travaillé avec des clients, des universités et des fournisseurs pour tester le matériel, les processus de production et l'équipement. Le résultat en 2016 a été une première ligne de prototypes et un certain nombre de composants prototypes qui ont montré un potentiel pour une utilisation future.

En 2017, AP&T a inauguré sa première ligne de production à grande échelle pour le formage à chaud d'aluminium à haute résistance, y compris le formage à chaud, la trempe W et le formage à chaud, dans son centre d'essai d'Ulricehamn, en Suède. Première du genre au monde, la ligne offrait de nouvelles possibilités pour produire des composants de carrosserie légers. Le poids de la carrosserie pourrait potentiellement être réduit jusqu'à 40 % lorsque la tôle d'acier conventionnelle était remplacée par de l'aluminium à haute résistance, qui peut être considérablement plus mince tout en conservant sa résistance.

Aujourd'hui, la société propose un système évolutif aux fabricants d'équipement d'origine et aux fournisseurs de niveau. La chaîne de fabrication comprend :

Dépileurs à grande vitesse pour l'alimentation des flans au four.

Un four pour un chauffage rapide et homogène, développé pour les alliages d'aluminium 6XXX et 7XXX.

Une station de refroidissement intermédiaire pour améliorer la formabilité des ébauches et la résistance à la corrosion.

Transfert à grande vitesse de l'ébauche vers la presse.

Une presse servo-hydraulique à grande vitesse et à faible consommation d'énergie.

Ce composant en aluminium complexe présente des éléments de conception d'un anneau de porte et de la géométrie intérieure de la porte.

Outils de formage et de refroidissement.

Lavage et pré-vieillissement.

Automatisation de fin de ligne.

L'évolutivité rend la nouvelle technologie adaptée aux grands et petits volumes de fabrication, et la capacité de production peut être augmentée relativement facilement.

La formabilité de l'aluminium à haute résistance permet son utilisation dans la production de pièces monoblocs formées à chaud comme alternative aux pièces composées de plusieurs composants différents assemblés. Cela réduit le nombre d'opérations dans le processus de fabrication, ce qui se traduit par une manipulation et une logistique plus simples, moins d'outils et une meilleure utilisation des matériaux, et donc des coûts de production par unité inférieurs.

L'un des défis de la rationalisation de la production était de réduire la durée du processus de vieillissement artificiel.

Dans le formage à chaud de l'aluminium, l'approche conventionnelle pour durcir le matériau consiste à le chauffer à sa température de traitement thermique en solution et à le former et à le refroidir dans l'outil. Pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées, il faut ensuite vieillir artificiellement le matériau en le chauffant à nouveau à une certaine température pendant un temps déterminé. Cependant, cela peut prendre plusieurs heures et le matériau est durci avant que le composant ne soit assemblé à une carrosserie de voiture, ce qui peut entraîner des difficultés lors des opérations d'assemblage.

Pour réduire le temps de cycle, AP&T exécute un processus de pré-vieillissement après le formage et la trempe de la pièce afin de préparer le matériau pour le processus de cuisson de peinture ultérieur, qui confère un durcissement final, après l'assemblage de la carrosserie. Cette étape de pré-vieillissement, qui dure de 5 à 30 minutes, conduit à un comportement très ductile du matériau lors de l'assemblage final du composant en carrosserie et se traduit par une bonne joignabilité. L'entreprise a développé cette séquence de pré-vieillissement en collaboration avec Hydro Aluminium, qui a développé un alliage d'aluminium (AA6XX) adapté à ce procédé.

Des normes élevées sont imposées aux outils utilisés dans le formage des tôles pour garantir que les pièces de carrosserie respectent les tolérances requises et pour éviter les fissures. AP&T a combiné des revêtements d'outils et des lubrifiants pour aider à optimiser le comportement tribologique entre la surface de l'outil et les ébauches en aluminium à haute résistance.

Pour une simulation efficace de la méthode des éléments finis (FEM) dans le formage de tôles, la société a analysé les propriétés mécaniques de différentes qualités d'aluminium à haute résistance. Il a également validé ses capacités de simulation en utilisant différentes géométries de test pour assurer une interaction efficace entre la simulation FEM, la conception d'outils et la fabrication d'outils.

AP&T, www.aptgroup.com