Az integrált fröccsöntött karosszéria-alkatrészek jelentős technológiai áttörést jelentenek a modern autógyártásban. Ez a technológia lehetővé teszi az alumíniumötvözet alkatrészek egyetlen vagy néhány nagy alkatrészbe történő integrálását egy-lépéses présöntéssel, ami jelentősen csökkenti a gyártási költségeket, javítja a jármű hatótávolságát és javítja az általános biztonsági teljesítményt. Ez a cikk egy esettanulmányt mutat be egy integrált elülső rekesz présöntési projektről-. A nagy-méretű, összetett-szerkezetű, nagy mechanikai teljesítménnyel és többszörös csatlakozási követelményekkel rendelkező alkatrészek esetében azonosítjuk a présöntési kihívásokat és kockázatokat. A szimulációs elemzés, a folyamatparaméterek optimalizálása és a formatervezés révén a végtermék megfelel a méretpontossági, belső minőségi és mechanikai teljesítmény követelményeinek.
1. Az integrált elülső rekesz felépítése és kulcsfontosságú fejlesztési pontjai
Az integrált présöntés egyetlen lépésben egyesíti a hagyományos sajtolási és hegesztési eljárásokat, nagy szorítóerős{0}}sajtológépekkel, hogy több alumíniumötvözet alkatrészt egyetlen vagy néhány nagy alkatrészré alakítson. Ennek a technológiának az előnyei a következők:
Költségcsökkentés: Kevesebb gyártási lépés és kevesebb hegesztési pont csökkenti a jármű összköltségét.
Könnyű kialakítás: Az egyetlen anyagú-alumíniumötvözet növeli a jármű hatótávolságát.
Fokozott biztonság: A csökkentett hegesztési varratok növelik a torziós merevséget és az ütközési teljesítményt.
Az itt vizsgált integrált elülső rekesz 1600 mm × 940 mm × 700 mm méretű, 53 kg súlyú, átlagos falvastagsága 4,6 mm. Az alkatrész AlSi7 sorozatú, hőkezelési-hőkezelés-mentes alumíniumötvözetet használ. A legfontosabb teljesítménykövetelmények közé tartozik a 215 MPa vagy annál nagyobb szakítószilárdság, 115 MPa vagy annál nagyobb folyáshatár, 9%-nál nagyobb vagy egyenlő nyúlás és 20 foknál nagyobb vagy egyenlő hajlítási szög. A belső minőséget szigorúan ellenőrzik a porozitás, a menetes furatok hibái és a kontúrméretek tekintetében, a teljes méret áteresztési aránya 97% vagy annál nagyobb, a megmunkálatlan felületek pedig 1,6–3,0 mm-es tűréshatáron belül vannak szabályozva.
2. Présöntési folyamat és formatervezés
2.1 Kihívások és kockázatok
Elülső szerkezeti elemként az integrált présöntvény -elülső rekesznek meg kell felelnie az ütközési, kifáradási és csatlakozási teljesítmény követelményeinek, figyelembe véve a hegesztést, az SPR-t és a ragasztós kötéseket. A nagy méret, a hosszú töltési utak és az egyenetlen megszilárdulás növeli a folyamat összetettségét, ami nagy pontosságú berendezéseket és szigorú minőség-ellenőrzést tesz szükségessé. A hő-kezelés-mentes ötvözet használata elkerüli a termikus torzulást, de megköveteli az anyagösszetétel és a folyamatminőség gondos figyelemmel kísérését, beleértve a bejövő anyagok ellenőrzését, a kemence megfigyelését és a folyamat közbeni ellenőrzéseket.
2.2 Folyamatparaméterek tervezése
A kiválasztott anyag AlSi7 hőkezelés-hőkezelés-mentes alumíniumötvözet. A teljes tömeg a kapuzattal és a szellőzőrendszerrel együtt ~65,5 kg, a tervezett terület 15 978 cm² és az átlagos falvastagság 4,6 mm. A folyamat paramétereit és a befecskendezési sebességgörbéket a forma kitöltési aránya, a dugattyú területe, az alumínium sűrűsége és a falvastagság alapján számítják ki az egyenletes töltés és megszilárdulás érdekében.
2.3 Szimulációs elemzés és optimalizálás
A fő folyamatmutatókat áramlási szimulációval optimalizáltuk:
Töltési sebesség: 45-85 m/s-on tartott belső kapusebesség, átlagosan 67,4 m/s, ami stabil formatöltést biztosít.
Töltési hőmérséklet: Teljes hőmérséklet 620 fok felett; az alacsony-hőmérsékletű területeket a hidegzárás kockázatának csökkentése érdekében kiegészítő kapuk hozzáadásával enyhítik.
Anyagáramlás-követés: Ellenőrzött egyenletes áramlás a csillapítótoronyban vagy a szegecselési területeken konvergencia nélkül.
Megszilárdulás és zsugorodás: A vastag{0}}falú területek utoljára szilárdulnak meg; Az előreöntött csapok és a nagynyomású-hűtés csökkenti a zsugorodás kockázatát.
Gázszellőztetés: Optimalizált légtelenítés a gáz beszorulására hajlamos területeken.
Forró pont és penésztapadás: Forró foltok a vastag{0}}falterületeken; nagy-veszélyes tapadási zónák nitridálással és felületi bevonattal kezelve.
2.4 Formák és felszerelések egyeztetése
A formatervezést és a fröccsöntőrendszert a 70 000 kN szorítóerővel, 1 078 kN fröccsöntő erővel és 17,5 MPa rendszernyomással rendelkező présöntőgép specifikációihoz igazították, biztosítva a stabil és precíz gyártást.
3. Présöntési próbák és ellenőrzés
3.1 Belső minőség
A röntgenvizsgálat megerősítette, hogy a belső minőség minden előírásnak megfelel, jelentős hibák nélkül.
3.2 Mechanikai tulajdonságok
Az alkatrészből vett minták szakítószilárdsága 233,4 MPa vagy annál nagyobb, folyáshatára 104,6 MPa vagy annál nagyobb, nyúlása pedig 8,92% vagy nagyobb, megfelelve a tervezési követelményeknek.
3.3 Méretpontosság
A 3D szkennelés eredménye 1,5 mm-en belüli teljes deformációt mutatott, ami megfelel a mérettűréseknek.
4. Hibaelemzés és javítási intézkedések
Hidegzárás és R-sarokrepedések a merevítőbordákban: Optimalizált bordageometria, megnövelt R-saroksugár és csökkentett formamagvastagság javította a fémáramlást, és megoldotta a hidegzárással és repedésekkel kapcsolatos problémákat.
A kapu helyének felületi karcolásai: A megnövelt behúzási szög, a 80 fokról 50 fokra beállított formahőmérséklet és a csökkentett befecskendezési sebesség javította a felület minőségét.
Kormányház csatlakozásának deformációja: Beállított csúszka légtelenítési szöge és hozzáadott nyomáskorrekciós funkció a deformáció szabályozásához és a megfelelő nyitási távolságok fenntartásához.
5. Következtetés
A szimulációs-alapú folyamatoptimalizálás sikeresen mérsékelte a magas-kockázatú területeket, beleértve a hidegzárást, a zsugorodást, a gázbezáródást, a forró pontokat és a penésztapadást, meghosszabbította a penész élettartamát, lerövidítette a fejlesztési ciklusokat és csökkentette a költségeket.
A mechanikai és méretbeli teljesítmény meghaladta a tervezési előírásokat (szakítószilárdság 233,4 MPa vagy egyenlő, nyúlás 8,92% vagy nagyobb), ami biztosítja a jármű biztonságát és megbízhatóságát.
Az integrált fröccsöntés forradalmasítja az autóipari gyártást, különösen az elektromos járművek ágazatában, mivel lehetővé teszi az egy-fokozatú-integrációs gyártást. A Citic Securities szerint az integrált présöntés globális elterjedése 2030-ra várhatóan eléri a 30%-ot, a piaci potenciál pedig meghaladja a 240 milliárd RMB-t. A Tesla példáját követve a nagy OEM-ek, köztük a NIO, az Xpeng, a Zeekr, a Li Auto, a Changan, a Chery, a Volvo, a Volkswagen, a Mercedes és a Toyota aktívan alkalmazzák ezt a technológiát.
