自動車スタンピングにおけるレーザーブランキングの事例

Jul 04, 2023

ブランキングは、おそらく最も過酷で最も暴力的な報道操作です。 レーザーブランキングは、トランスファー、シングル、タンデムプレスを使用するスタンパーの代替手段です。 提供された画像

ブランキングは、おそらく最も過酷で最も暴力的な報道操作です。 金属を突き破るには、ラムの力が最大でなければなりません。 破断力はプレス機と金型の両方に大損害を与え、バリ、加工硬化したエッジ、歪みを残す可能性があります。

より硬い高張力鋼材やアルミニウム材種では、その効果はさらに大きくなります。

順送金型操作では引き続き操作の第 1 段階としてブランキングが実行されますが、成形にトランスファー、シングル、タンデム プレスを使用するスタンパーは、レーザー切断操作としてブランキングを実行することを選択できます。

6 年以下のモデル変更サイクルの工具コストと材料使用量の増加を考慮すると、レーザー ブランキングは年間 100,000 ユニットまでの生産量に合理的です。 年間 60,000 ユニット以下のモデルの生産量の場合、ブランキング金型のコストと工具のメンテナンスを削減できることを考えると、最初の車両発売の最初からレーザーブランキングが合理的です。

アフターマーケットの観点から見ると、レーザーブランキングは、ブランクを任意のコイル幅に効率的に入れ子にすることができるため、マスターダイに適合させるためにコイルをスリットする必要がなくなるため、非常に優れています。 また、使用の間の一定期間アイドル状態になった金型の準備や再調整に伴う準備も不要になります。

答えは一つではありません。 多くのレーザー ブランキング システムは、複数のヘッドを統合できるモジュール設計になっており、スタンパーの要件に合わせてシステムを構成できます。

現在配置されている一般的な外側ボディ部品は、2 ヘッド構成で 12 ～ 25 ストローク/分 (SPM) で実行できます。 複雑なボディサイドは 4 ～ 6 SPM の範囲で実行される傾向があります。 一部のスタンパーはブランクを再構成して生産速度を向上させ、30 ～ 40 SPM の範囲で部品を生産できるようにしています。 ただし、これには多くの場合、材料の利用と成形型での追加のトリミングが犠牲になります。

より厚い内部構造部品は通常 6 ～ 10 SPM の領域で動作しますが、6 つのレーザー切断ヘッドを備えた構成では、この速度が 30 ～ 40 SPM に増加します。

すべてのグレードの鋼およびアルミニウムは、いくつかの特殊な材料と同様に、レーザーブランキングの優れた候補です。 レーザー技術が驚異的なペースで進歩し続けるにつれて、積層材料や複合材料など、さまざまな材料の切断パラメータとして他の材料も使用可能になり、ゲージが開発されています。 ほとんどのコイル給電レーザー ブランキング システムはコイル給電ラインとファイバー レーザーを使用してセットアップされるため、厚さは通常 0.02 インチ (0.5 ミリメートル) ～ 0.14 インチ (3.5 mm) です。 しかし、レーザーとレベリング技術が進歩し続けるにつれて、0.19 インチ (5 mm) よりもさらに厚い材料ゲージが使用されるようになりました。

レーザーカットされたブランクには熱影響ゾーン (HAZ) があり、これはレーザーカットされたエッジからブランクまでの領域です。 しかし、今日のレーザー切断速度の向上により、HAZ は大幅に減少しました。 2.0 mm (0.08 インチ) 以下の材料の場合、そのゾーンは 0.2 mm (0.008 インチ) 未満です。 そのゾーン内の硬化は機械的に切断された部品よりも少なく、エッジから影響を受けない領域までの距離は大幅に短くなります。

レーザーカットされた穴は圧縮されていないため、エッジのプレス硬化状態はありません。

車両の軽量化に使用される最新の高張力鋼 (HSS) および高張力アルミニウム (HSA) を機械的にブランキングすると、ブランクのせん断エッジ全体に微小破壊が発生します。 これにより、成形プロセスにおけるブランクの不合格率が高くなることがよくあります。 レーザーブランキングはこの問題を解決します。

さまざまなコイルからのレーザーブランキングシステムにより、部品の除去とスクラップの分離のためのさまざまな方法が提供されます。 ほとんどのシステムでは、完成したブランクはロボットまたはスタッキングガントリーによってコイルストリップから取り出され、スケルトンは処理のために残されます。 一部のシステムは、上流で小さなスクラップ片を除去する機能を備えています。

さらに、ブランクの構成に関係なく、切断プロセス中にスクラップを除去するシステムもあります。 このタイプのシステムでは、開発されたブランクを使用した場合でも、従来のスタイルのスタッキングの使用をシステムに統合することができます。 一部のモードでは、これらのモードのいずれかまたはすべてで動作する機能が提供されます。

切削パラメータを、完成したブランクに必要なエッジ品質および公差と一致させることが重要です。 さまざまなフィーチャのパラメータを迅速に変更できるレーザー ブランキング システムの柔軟性は、機械的な金型で同じ変更を行うために必要な作業に比べて大幅に改善されています。

また、集塵は完成品をきれいに保つために重要な部分です。 レーザー切断プロセス中に発生する塵や微粉の移動がブランクの表面に付着しないようにするには、動的気流解析を行うことが不可欠です。