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Possibilità del taglio

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La ricerca dall'università di Strathclyde offre un modo produrre un nuovo tipo di spazio in bianco adattato leggero

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L'uso degli spazii in bianco adattati ora è affermato nella fabbricazione automobilistica. Il beneficio più ovvio ha guadagnato da questo processo è peso-risparmio, per esempio per produrre le aree extra di forza in particolare del pezzo in lavorazione aumentando lo spessore materiale soltanto in quelle aree.

Finora, una serie di metodologie sono state impiegate per raggiungere questi obiettivi. Più il terreno comunale comprende l'uso di saldatura in uno di due modi. Il primo è di raggiungere lo spessore extra in una posizione particolare attaccando un pezzo supplementare del materiale ad un fronte del settore interessato. Il secondo è di saldare insieme le lunghezze del bordo--bordo dei materiali differenti di spessore uguale per raggiungere gli spazii in bianco dell'aspetto uniforme ma delle proprietà varianti nelle aree differenti. Qualsiasi modo, il risultato è di produrre gli spazii in bianco saldati adattati (TWBs).

Un metodo alternativo è stato di creare gli spazii in bianco di singola composizione materiale ma degli spessori varianti – e proprietà quindi localizzate – per mezzo di una laminatura in cui la lacuna fra i rulli si allarga o si restringe come i passaggi del pezzo in lavorazione attraverso loro. Il nome lo dice ancora spazii in bianco rotolati adattati tutti (TRBs).

Purtroppo, entrambi approcci hanno loro svantaggi. La saldatura dei pezzi differenti di materiale produce insieme le discontinuità nel pezzo in lavorazione, mentre la laminatura può produrre una zona eccessivamente lunga di transizione di spessore.

Un approccio completamente differente è stato di usare il trattamento termico mirato a per produrre le variazioni localizzate nelle proprietà materiali. Superficiale, almeno, questo sembra molto promettente poiché può raggiungere teoricamente l'insieme ottimale desiderato degli scopi per spessore materiale uniforme, la variazione localizzata della proprietà e la composizione omogenea. Tuttavia, in pratica la procedura ha provato difficile controllare in un modo coerente; il riscaldamento del metallo ha una tendenza inerente a causare generalizzato piuttosto di quanto l'aumento localizzato nella temperatura.

Esplorazione del nuovo tipo di spazio in bianco adattato

Così c'è qualunque altro modo raggiungere quell'insieme degli obiettivi ideali? Bene, non abbastanza ancora, ma se la ricerca attualmente che è effettuata all'università di Strathclyde a Glasgow, Regno Unito, compie la sua promessa poi la prospettiva può trasformarsi in in una realtà in un futuro non troppo lontano.

La prospettiva realmente emozionante data da I-ECAP era della produzione degli spazii in bianco adattati in cui le proprietà hanno variato mentre lo spessore è restato costante

La ricerca in questione è condotta dal Dott. Andrzej Rosochowski del dipartimento della gestione di progettazione, di fabbricazione e di ingegneria e sta esplorando il potenziale di un processo conosciuto come la pressatura angolare di Manica incrementale dell'uguale (I-ECAP) per produrre un nuovo tipo di spazio in bianco adattato che chiama uno spazio in bianco tosato adattato (TSB).

Rosochowski descrive I-ECAP come «processo di plastica severo di deformazione» che può produrre le barre, le lamiere ed i lamierini lunghi di metallo con una struttura interna giustamente raffinata e una maggior robustezza che tuttavia conservano la duttilità adeguata. Finora, il processo è stato indicato per essere efficace al fine del creare gli strati di spessore variabile in cinque metalli differenti: alluminio, magnesio, rame, ferro e titanio. Ma è inoltre sicuro che potrebbe essere usato per creare gli spazii in bianco adattati di spessore uguale eppure di durezza e di forza varianti, in un modo che combinerebbe la realizzabilità e la consistenza.

Creare una struttura granulosa ultra-fine

ECAP di base, spiega Rosochowski, è ora un processo di fabbricazione affermato. Comprende usando una perforazione per spingere una billetta quadrata o cilindrica di metallo attraverso un canale di ingresso di profilo costante e poi con un angolo di 90° prima che sia passato attraverso un canale dell'uscita dello stesso profilo. La deformazione di plastica del materiale è causata da taglio semplice in uno strato sottile lungo l'aereo diagonale all'incrocio del canale. L'obiettivo è di creare all'interno del metallo una struttura granulosa ultra-fine in cui una granulometria interna precedentemente grezza è alterata in modo che tutti i grani si trasformino in di meno di un micrometro nella larghezza.

Per raggiungere questo, il processo è ripetuto generalmente parecchie volte con la billetta che è girata circa il suo asse fra i passaggi in moda da distribuire uniformemente l'alterazione nelle proprietà materiali. In generale, offre il vantaggio di essere ragionevolmente diretto in entrambe sue richieste dell'attrezzatura e nella procedura stessa, ma ha lo svantaggio che, con le brevi billette almeno, è piuttosto dispendioso di materiale perché l'estremità del pezzo in lavorazione underformed. È inoltre, note di Rosochowski, poco pratiche impiegare il processo per i pezzi in lavorazione di grande lunghezza. Nel caso delle barre, per esempio, del lui dice che l'efficace limite è raggiunto quando il rapporto della lunghezza alla larghezza supera 6: 1.

Evoluzione del processo di ECAP

Al contrario, I-ECAP è molto più nuovo. Data indietro soltanto una decade ed i brevetti degli Stati Uniti ed europei sono stati registrati rispettivamente ancora in 2012 e in 2014. Entrambi sono stati registrati nel nome di Rosochowski, sebbene fosse entusiasta sollecitare che ha lavorato molto attentamente con il professor Lech Olejnik dell'università tecnologica di Varsavia indietro in sua Polonia indigena. Come con ECAP convenzionale, il processo inoltre comprende spingere le billette attraverso l'entrata ed i canali di scarico con un giro d'intervento di 90°. La differenza deriva da due aspetti particolari del processo.

Il primo è che il materiale è mosso con il processo in una serie dei punti piuttosto che in una singola, azione ininterrotta – quindi la descrizione di come “incrementale”. Oltre all'applicazione della forza contro l'estremità di trascinamento della billetta che la muove con il processo, la seconda differenza chiave è che I-ECAP comprende un'azione di perforazione ulteriore contro la superficie della destra della billetta al punto in cui è girato con l'angolo di 90° su ciascuna delle occasioni quando la billetta è fermata. È questa ulteriore azione a percussione che fornisce l'intero processo non solo la sua prestazione qualitativa ma anche la sua flessibilità.

La forza in questione in questa azione è considerevole. Nel caso del titanio, per esempio, di è circa 30 tonnellate di forza in un ciclo che dura due secondi, sebbene Rosochowski dica che per le applicazioni comprendere lavoro di sviluppo dei materiali di foglio sottile ulteriore potrebbe facilitare l'uso delle forze più basse alle più alte frequenze.

La nuova ricerca ha potuto migliorare gli spazii in bianco adattati

Come Rosochowski spiega, l'uso ripetuto del processo su un singolo pezzo in lavorazione infine permette alla struttura interna «di intero volume» in questione per essere alterato se necessario, ma dovrebbe permettere la produzione degli spazii in bianco sia di spessore uguale che variante. Poiché il modo principale di deformazione del pezzo in lavorazione è taglio semplice, questa è inoltre l'origine del termine ha adattato gli spazii in bianco tosati.

Rosochowski dice che in primo luogo ha cominciato ad esplorare l'idea intorno ad una decade-e-un-metà fa, come estensione del suo lavoro iniziale nell'area di formazione del metallo. Dice che è stato interessato nel potenziale «del miglioramento delle proprietà di metallo raffinando la sua struttura del grano». Tutte le specie di possibilità interessanti in termini di proprietà fisiche del materiale diventano possibili, lui nota, una volta che la granulometria può essere ridotta ad un livello del sotto-micrometro.

Il legame fra le due aree, aggiunge, è estremamente vicino perché il cambiamento nelle proprietà è prodotto tramite un processo diformazione che mira a sforzare il metallo senza danneggiarlo. Prima del trattamento, la maggior parte dei metalli hanno una granulometria interna nell'ordine di 20-300 micron.

Conservazione della costante di spessore

Nei cinque anni ultimi, Rosochowski ha cominciato a rend contoere che l'approccio di I-ECAP ha offerto non solo la capacità di alterare la struttura del grano di un materiale e quindi delle sue proprietà, ma anche il suo spessore. Tuttavia, la prospettiva realmente emozionante che il processo dato era della produzione degli spazii in bianco adattati in cui le proprietà hanno variato mentre lo spessore è restato costante.

In parte, dice, questo è perché i pezzi in lavorazione di spessore uniforme sono inerentemente più facili da elaborare in un ambiente di fabbricazione. Tuttavia, quella capacità inoltre contribuirebbe a massimizzare l'efficienza di uso materiale, poiché gli spazii in bianco potrebbero essere sottili quanto l'attimo possibile ancora che fornisce il grado richiesto di forza nelle aree chiave. L'aumento nella forza iniziale del materiale che può essere raggiunto è considerevole. Nel caso più estremo – che di rame – Rosochowski dice che lavoro di laboratorio ha indicato che un aumento di fino a 300% è possibile.

Finora, il lavoro è stato effettuato soltanto alla scala di laboratorio, ma Rosochowski dice che ora è tempo affinchè lui esplori le opzioni per l'applicazione di questa tecnica nell'industria. «Sto cercando i partner e costituendo un fondo per dall'industria,» conferma. È sicuro che la metodologia di base è stata provata almeno per la produzione degli spazii in bianco adattati di spessore variante, ma concede che il suo sviluppo al fine della produzione degli spazii in bianco delle proprietà varianti eppure dello spessore uguale non è come lontano avanzato. Qualsiasi modo, fabbricazione automobilistica è un'area dell'obbiettivo chiave per lo sviluppo e l'applicazione futuri della tecnica su una scala industriale.