تاریخچه و هدف استفاده از روش TWB

تاریخچه و هدف استفاده از روش TWB چیست ؟طی دو دهه گذشته، قوانین حفاظت از سوخت و ایمنی دولت­ ها، همراه با نگرانی‌های زیست‌محیطی، صنعت خودروسازی آمریکا را بر آن داشته تا خودروهای سبک‌تری را برای کاهش مصرف سوخت طراحی نماید و ساختار کلی خودروهای خود را برای ایمنی سرنشینان بهبود بخشد. الزامات مصرف کننده برای حفاظت در برابر خوردگی نیز در این دوره بسیار بهبود یافته است. این تغییرات سبب افزایش هزینه­ های تولید در زمانی که صنعت با خطر رقابت جهانی دست و پنجه نرم می­ نمود گردید.

برای کاهش وزن و هزینه­ ها، از مواد جایگزین مانند آلومینیوم و مواد کامپوزیت برای پانل­ های بدنه استفاده می­ گردید، اما هیچ کدام تطبیق پذیری فولاد را نشان نداده بودند. فولادهای با استحکام بالا، فولادهای پوشش داده شده، فولادهای چند لایه و نمرات با کیفیت کشش مختلف (قابلیت گرم کردن و کشیدن فرم برای شکل دادن به یک لایه خالی) به فولاد توانایی برآورده کردن اکثر نیازهای خودرو را می ­دهد.

با این حال، یکی از زمینه ­های نگرانی برای مهندسی محصول، چگالی بالاتر فولاد در مقابل مواد جایگزین بوده است. مفهوم ترکیب گزینه‌های فولادی مختلف در یک ورقه‌ی جوش‌کاری شده به‌منظور توانمندسازی مهندسان محصول و تولیدکننده برای اتصال روکش به‌گونه‌ای توسعه داده شد که بهترین ویژگی‌های فولاد دقیقاً در قسمت مورد نیاز قرار گیرد. این فرآیند نه تنها وزن قطعه تمام شده را کاهش می­ دهد، بلکه می تواند برای یکپارچه سازی قطعه نیز مورد استفاده قرار گیرد، در نتیجه بسیاری از تقویت کننده ها و سفت کننده ها حذف می­ گردند.

 مواد و مکان مناسب در روش Tailor Welded Blanks

در روش Tailor Welded Blanks ورق­ های فولادی با ضخامت، استحکام و پوشش متفاوت توسط جوش لیزری به یکدیگر متصل می­ گردند. این فرآیند ساخت امکان طراحی قطعات انعطاف پذیر را فراهم و تضمین می ­نماید که مواد مناسب در مکان مناسب استفاده گردند. از مواد ضخیم‌تر یا با استحکام بالاتر می‌توان در مناطقی با تنش زیاد و از ورق‌های نازک‌تر یا گریدهای کشش عمیق می‌توان در مناطق دیگر استفاده نمود.

از جمله مزایای این روش می­ توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• کاهش هزینه

در صورت لزوم از مواد گران قیمت می ­توان استفاده نمود  و در نتیجه  قطعات را با هزینه کمتر تولید می ­گردد.

• کاهش وزن

لزومی به استفاده یک وزن از مواد در تمامی نقاط نمی ­باشد و می­ توان در هر قسمت مواد با وزن­ های متفاوت را انتخاب نمود و این امر سبب کاهش وزن  قطعه می ­گردد.

• افزایش قدرت

با انتخاب مواد مستحکم­ تر در مناطق تحت فشار می­ توان عملکرد ساختاری را تصادف افزایش داد.

حتما مطالعه کنید: دلایل استفاده جوش لیزر فایبر (Fiber)

مزایای محصولات تولید شده با استفاده از روش TWB

علاوه بر کاهش هزینه، کاهش وزن، کاهش قطعات و افزایش عملکرد، مزایای زیادی دیگری برای استفاده از قطعات جوش داده شده با این روش وجود دارد.

• • کاهش ۲۵ درصدی وزن خودرو باعث کاهش ۲۰ درصدی مصرف سوخت می­ گردد.
  • با استفاده از مواد با مقاومت بالا عملکرد تصادف بهینه می­ گردد.
  • هزینه­ های کمتر برای خطوط ابزار و مونتاژ از طریق کاهش تعداد قطعات.
  • کاهش هزینه­ های طراحی محصول به دلیل ادغام قطعات.
  • از بین بردن اتصالات هم پوشانی باعث بهبود رفتار خوردگی می ­گردد.

موارد استفاده روکش‌های جوش‌کاری شده

به عنوان مثال، در حال حاضر از روکش‌های جوش‌کاری شده برای قاب‌های جانبی بدنه، پانل‌های داخلی درب­ ها، ریل‌های محفظه موتور، پانل‌های داخلی ستون مرکزی و پانل‌های چرخ‌خانه/برج ضربه‌ای استفاده می‌­گردد. در آینده نزدیک، به دلیل کاهش هزینه های ابزار و عملیات، در قسمت های بیشتری مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

شرکت­ های بهره­ مند از این روش

• خودروساز سوئدی ولوو با استفاده از فرآیند درز مش مقاومتی در سال ۱۹۷۹ از اولین بهره­ برداران این روش بوده است. دیگر تولیدکنندگان اروپایی (فولکس واگن، SEAT) اکنون از فرآیند درز مش مقاومتی برای قطعات جوشکاری شده استفاده می­ نمایند. و در بیشتر موارد، تلاش خود را بر روی اعضای ساختاری مانند ریل‌های قاب پایینی محفظه موتور و مجموعه‌های برج چرخ/شوک متمرکز کرده‌اند.
• یک استثنای قابل توجه پانل کف آئودی است که از سال ۱۹۸۵ توسط Thyssen AG در آلمان با لیزر جوش داده شده است. قسمت خالی این پانل به دلیل کمتر بودن عرض سیم پیچ حداکثر ورق فولادی موجود در کارخانه فولاد از اندازه خالی مورد نیاز، با لیزر جوش داده می شود. همچنین، حداکثر مقاومت طول جوش درز مش در آن زمان یک متر (۴۰ اینچ) بود که الزامات طراحی طول اتصال جوش ۱۹۶۰ میلی متری (۷۷ اینچ) را برآورده نمی کرد.
• ژاپن – تویوتا از سال ۱۹۸۶ به تولید قطعات جوش داده شده توسط پرتو لیزر با سیم پرکننده و بدون سیم پرداخته است. در حال حاضر هیچ استفاده شناخته شده ای از جوشکاری درز مش مقاومتی در ژاپن وجود ندارد. سیم پرکننده برای کاربردهایی استفاده می‌شود که در محصول نهایی دارای جوش اکسپوز هستند، مانند قاب‌های کنار بدنه. (به نمودارهای “جوشکاری لیزری با سیم پرکننده” و “اثرات سیم پرکننده بر سختی جوش” مراجعه کنید.) جوش سیم پرکننده پس از جوشکاری برای ظاهر هم سطح آسیاب می شود.