Az integrált fröccsöntést széles körben alkalmazták az autóiparban, és ez felborítja a hagyományos járműgyártást. Ez a cikk összefoglalja és elemzi a jelenlegi szakaszban a kulcsfontosságú tényezőket-öntési
Kína „kettős{0}}szén-dioxid-kibocsátási politikája és a technológiai ütemterv 2.0 az energia-megtakarítással és az új-energiával rendelkező járművekhez” hatására a hazai NEV-piac gyorsan nőtt, és az eladások ismételten rekordmagasságot értek el. A műszaki fejlesztések közül az energiafelhasználás és a károsanyag-kibocsátás csökkentésének leghatékonyabb módja az összes műszaki fejlesztés közül a könnyítés,-nem pedig az erőátviteli-hajtások vagy a hajtáslánc fejlesztései-. A könnyű súlyozást általában három oldalról kezelik: könnyebb anyagok, szerkezeti optimalizálás és fejlett gyártási folyamatok. 2019-ben a Tesla nagy-léptékű integrált prés-öntést alkalmazott a Model Y modellen, lecserélve a több mint 70 sajtolt-és-hegesztett alkatrészből álló szerelvényt, és úttörő szerepet játszott a „-nulláról-az{18}}egyre való átállásban az egész iparágban. A könnyű ötvözetek és az egy-lövés{21}}öntvény kombinációja biztosítja a termék teljesítményét és szilárdságát, miközben növeli a termelékenységet és csökkenti az anyagpazarlást.
1. Anyagok integrált présöntéshez{1}}
Az integrált öntéssel előállított autóipari szerkezeti alkatrészek egyre-nagyobb teljesítményt követelnek meg, így a nem-hőkezelhető,-nagy rugalmasságú-könnyűötvözetek a kutatás-fejlesztés középpontjában állnak. A fejlesztés CALPHAD{5}}alapú számításokon és nagy{6}}áteresztőképességű kísérleteken alapul. A gyors megszilárdulás, a mikro-ötvözés és a mikroszerkezet testreszabása az általános tulajdonságok javítására szolgál. Az 1. táblázat azt mutatja, hogy az Al-Si, Al-Mg és Mg-Al rendszerek a legszélesebb körben tanulmányozottak iparilag. A nem -hőkezelhető-Al-ötvözetek kevesebb eljárási lépést, alacsonyabb költséget és alacsonyabb CO₂-kibocsátást kínálnak, ami felkelti a globális figyelmet.
1.1 Nem-hőkezelhető-Al-ötvözetek
Kiegyensúlyozottnak kell lenniük a legfontosabb öntési tulajdonságoknak- az olvadáspontnak, a folyékonyságnak, a zsugorodásnak és a forró-szakadási ellenállásnak-.
- Al-Si system: Si improves fluidity, reduces shrinkage and hot-tearing, and modestly raises strength. Depending on Si content, alloys are classified as hypo-eutectic (4–9 % Si), eutectic (10–13 %) or hyper-eutectic (14–22 %). Coarse eutectic structures are refined by Cu, Mg, Mn, etc. Examples: Alcoa's C611 (>12%-os nyúlás alacsony Si-nél) és Magna Aural5 (nagyobb vagy egyenlő, mint 11%-os nyúlás). A kínai akadémia kifejlesztette a THAS és JDA sorozatú ötvözeteket, amelyeket ma már a nagy OEM-ek is elfogadnak.
- Al-Mg rendszer: A magnézium (2–12%) a spinell felületi filmen keresztül javítja a folyékonyságot, a megmunkálhatóságot, a szilárdságot és a korrózióállóságot. Az 50–200 fokos lehetséges -Al3Mg₂ szenzibilizációt csökkentik a nem -hőkezelhető- utakon nyert finom szemcsék.
- Mikro-ötvözet:<1 % additions of Fe, Mn, Sr, Ti, Cr, RE, etc. provide second-phase strengthening (see Table 2).
1,2 Mg ötvözetek
A magnéziumötvözetek ~33%-kal könnyebbek, mint az Al és 75%-kal könnyebbek, mint az acél, de Young-modulusuk 20-szorosa a polimer kompozitokénak. A kiváló folyékonyság és az alacsony nyomós-tapadás ideálissá teszi őket a nagy-nyomású prés-öntéshez (HPDC). A Porsche, a Ford és a Mercedes már használ Mg szerkezeti alkatrészeket. Hazai viszonylatban a Chongqing Egyetem kísérletileg-nagyméretű, egy{10}}részes magnéziumöntvényeket{11}} gyártott,{11}}nem létezik hasonló jelentés külföldön.
- Mg-Al-based non-heat-treatable alloys: Traditional HPDC alloys include AZ91D (medium-temp, high strength), AM50A/AM60B (high ductility) and AE44 (elevated-temperature). Sn >0,3 % javítja az önthetőséget és csökkenti a matrica -tapadását; A Zn fokozza a nyúlást. Az új Mg-Al-Zn-Mn HPDC rendszer hangolható erőt kínál. A RE (La+Ce, Nd, Gd) és a Ca fokozza a magas hőmérsékleti teljesítményt{8}}.
- Új rendszerek: MRI240D/250D/260D (Mg-Zn-Zr-RE) kiváló rugalmasságot és folyóképességet biztosítanak. A Mg-RE-Al HPDC ötvözetek (5 % RE, 0,5 % Al) megtartják szilárdságát és hajlékonyságát 250 fokon.
2. Présöntőberendezések és -eljárások-
Az integrált présöntvény-öntési szigetként van elrendezve, amely magában foglalja az olvasztást, öntést, permetezést, hűtést, hibaészlelést, lézeres jelölést, definíciót és egyengetést. A berendezések olvasztó-, öntő- és utófeldolgozó{3}}egységekre oszlanak.
2.1 Olvadó egység
Az alumínium tömböket 700–710 fokon inert gázkeverés közben olvasztják a zárványok eltávolítása érdekében. Az adagoló kemence ezután pontos súly/hőmérséklet-felvételeket ad le.
2.2 Öntőegység
- Die-casting machine: Cold-chamber machines are standard. Part size is >3× hagyományos öntvények, falvastagság 3-5 mm, helyben<2.5 mm, requiring clamping force ≥60 MN. Global suppliers: Buhler, Idra, Italpresse, LK, Yizumi, Haitian. Direct-pressure clamping replaces three-plate toggles; advanced hydraulics ensure uniform filling.
- Folyamat: permetezés → bezárás → merőkanál → befecskendezés → erősítés → kinyitás. A formázott fúvókákkal ellátott mikro-spray vagy elektrosztatikus spray biztosítja a precíz kioldódást- az anyagfilmet. nagy-vákuum (<5 kPa) suppresses air entrapment and porosity. Injection speed/pressure and die temperature are optimized via die-thermal sensors and conformal cooling to achieve directional solidification.
2.3 Utófeldolgozó egység
A kivágás, vágás, kiegyenesítés és ellenőrzés (szemrevételezés, kék{0}}fény, röntgensugár) garantálja a méretpontosságot és a hibamentes-alkatrészeket.
3. Kockák-öntés
A matricák rögzített és mozgó félből állnak, üregekkel, futókkal, túlfolyókkal, szellőzőnyílásokkal és keretekkel.
3.1 Vágószerszámok
A H13, 3Cr2W8V, Y10, HM1 acélokat az alacsony hőtágulás, a nagy melegszilárdság, a fáradtság és az erózióállóság miatt választották ki. A Cr, Mn, V, Mo, W ötvöződik a testre szabott tulajdonságok érdekében.
3.2 Hőmérséklet szabályozás
A kapuk közelében lévő forró pontokat és a távolabbi végeken lévő hideg zónákat konform hűtőcsatornák, infravörös képalkotás és in{0}}formaérzékelők egyensúlyozzák ki.
3.3 Vákuumszabályozás
Nagy vékony alkatrészekre van szükség<5 kPa cavity pressure; multi-cylinder hydraulic vacuum valves must close rapidly to avoid metal ingress and cycle interruptions.
3.4 Penész-áramlási elemzés
A szoftver előrejelzi a feltöltődést, a megszilárdulást és a hibákat, lehetővé téve a paraméterek optimalizálását az acél vágása előtt.
4. Hibaelemzés
4.1 Hidegzárak (áramlási jelek)
Redőkként vagy rétegként jelennek meg, ahol két fémfront találkozik alacsony hőmérsékleten/sebességgel. Okok: alacsony olvadáspont/forma hőmérséklet, lassú lövés, rossz kapu kialakítás, gázbeszorulás. Jogorvoslat: emelje meg az olvadékhőmérsékletet, optimalizálja a csúszófolyosót/kapukat, biztosítsa a légtelenítést, használjon szimulációt az áramlási frontok ellenőrzésére.
4.2 Zsugorodási porozitás
Szabálytalan üregek vastag szakaszokon a megszilárdulás során történő elégtelen táplálás miatt. Okok: elszigetelt forró pontok, korai kapufagyás, alacsony intenzitási nyomás, magas prés/olvadási hőmérséklet, vékony keksz. Megoldások: vákuum-asszisztens, adagoló tervezése, szerszám-hőmérséklet-kezelés, szimuláció-vezérelt felszálló/futó optimalizálása.
4.3 Forrasztás
Az alumíniumötvözet a szerszám felületéhez tapad, különösen magas hőmérsékleten. Okok: rossz huzat, érdes felület, nem megfelelő leválasztószer, alacsony Fe-tartalmú ötvözet, nagy kapusebesség. Megoldások: megfelelő kioldó-adagolás, optimalizált hűtés, megfelelő ötvözetkémia, huzatszögek 1,5 fok vagy annál nagyobb .
4.4 Torzítás
Meghajlás, csavarás vagy vetemedés. Okok: differenciális zsugorodás, egyenetlen falvastagság, kilökési feszültség, kioltás. Megoldások: nem-hőkezelhető-ötvözetek, egyenletes falvastagság, optimalizált kapuzás/szellőztetés, szabályozott folyamatparaméterek, szerszámon-egyenesítő vagy utólagos egyengető szerkezetek.
5. Következtetés
A Tesla Model Y megjelenése óta az OEM-ek világszerte a -Volvo, a Mercedes-Benz, a VW, a Toyota, a GM, a Hyundai, a NIO, az XPeng, a Geely, a Changan, a Dongfeng-integrált fröccsöntést alkalmazták a több-modellplatformokhoz. A technológia lehetővé teszi a könnyű, nagy szilárdságú, precíziós alkatrészek-számának csökkentését, a funkcionális integrációt és a rendkívül hatékony gyártást. A fennmaradó kihívások közé tartozik a hibaelhárítás, az ötvözetek -tulajdonságának javítása és a szerszámok{10}élettartamának meghosszabbítása, amelyek mindegyike magasabb automatizálást és digitalizálást igényel. Az anyagok és az intelligens gyártás folyamatos fejlődésének köszönhetően az integrált fröccsöntés készen áll a szélesebb körű alkalmazásra a csúcskategóriás gyártási ágazatokban.
