Kaip nespyruoklinė masės sudedamoji dalis, lengvas rėmo svoris gali duoti daug naudos su palyginti mažai pastangų. Tarp įvairių medžiagų, konstrukcijų ir proceso variantų aliuminio lydinio integruoti tuščiaviduriai žemo slėgio-lietieji- (LPDC) rėmai rodo didelį konkurencingumą. Šiame straipsnyje pristatomi vientisų tuščiavidurių rėmų privalumai ir iššūkiai konstrukcinių charakteristikų, gamybos proceso ir novatoriškų technologijų požiūriu. Jame dėmesys sutelkiamas į dvi gamybos kliūtis-papildomas-apdirbimas ir apdirbimas-, taip pat dvi produkto išeigos kliūtys-žemo slėgio liejimas ir terminis apdorojimas. Kiekvienam siūlomi sprendimai. Galiausiai prognozuojamos būsimos porėminių rėmų plėtros tendencijos ir konkurencinė aplinka.
Raktiniai žodžiai: Karkasas; Aliuminio lydinys; Integruotas tuščiaviduris; Butelio kaklelis; Konkurencingas kraštovaizdis
1. Fonas
Per pastarąjį dešimtmetį dėl energetikos krizės ir vis griežtesnių taisyklių sparčiai augo naujos energijos transporto priemonės (NEV). Statistika rodo, kad 2014–2023 m. NEV skverbtis išaugo nuo 0,3% iki 31,6%. Tačiau NEV, ypač akumuliatoriniai elektriniai automobiliai, susiduria su dideliais įkrovimo ir atstumo iššūkiais. Dėl to lengvas dizainas tapo precedento neturinčia svarba.
Transporto priemonės masė skirstoma į spyruoklinę ir nespyruoklinę masę. Spyruoklinė masė reiškia svorį, kurį palaiko pakabos sistema ir elastiniai elementai, įskaitant kėbulą, variklį, transmisiją ir keleivius. Nespyruoklinė masė reiškia komponentus, kurių nepalaiko pakabos sistema, pvz., ratus, pakabos svirtis, spyruokles ir amortizatorius. Kaip pagrindinis pakabos komponentas, antrinis rėmas vaidina lemiamą vaidmenį, o jo lengvas svoris gali padidinti bendrą automobilio veikimą.
Antrinis rėmas, dar vadinamas „pagaline{0}}važiuokle“, yra priekinės ir galinės ašių pagrindas. Jis palaiko ašies ir pakabos mazgus, sujungdamas juos su pagrindiniu transporto priemonės rėmu. Keleivinėse transporto priemonėse su monokokinėmis konstrukcijomis karkasas sujungia kairę ir dešinę pakabos sistemas į integruotą bloką, taip padidindamas jungties standumą, izoliuodamas triukšmą ir vibraciją bei pagerindamas NVH charakteristikas. Be to, jame pateikiami papildomi apkrovos keliai, skirti valdyti avarijų energiją, o tai padidina transporto priemonės saugumą.
Tradiciškai rėmai yra pagaminti iš plieno. Dėl lengvumo ir NEV pritaikymo aliuminio lydinio rėmai sparčiai auga. Aliuminio lydinio rėmai gali būti gaminami štampuojant, hidroformuojant, suvirinant profilius, liejant slėgiu, liejant žemu -slėgiu arba sujungiant hibridinį plieno ir aliuminio konstrukcijų tipus, įskaitant suvirintus iš kelių dalių, vientisą liejimą ir integruotą tuščiavidurį liejimą.
2. Integruotų tuščiavidurių rėmų charakteristikos
2.1 Įvadas
Atsižvelgiant į apkrovos sąlygas, lengvumą, anglies emisiją ir kainą, integruotas tuščiaviduris liejinys suteikia aiškių pranašumų. Pirma, topologijos optimizavimas ankstyvoje kūrimo stadijoje-pagal pakrovimo reikalavimus, pakavimo vietą ir gamybos galimybes-maksimaliai sumažina svorį. Antra, esant vienodam skerspjūvio plotui, plonasieniai tuščiaviduriai elementai užtikrina didesnį specifinį standumą ir stiprumą. Trečia, palyginti su kelių dalių suvirintais rėmeliais, integruoti liejiniai išvengia suvirinimo siūlių ir su tuo susijusio karščio{8}}paveiktos zonos degradacijos. Galiausiai, integruotas liejimas pakeičia dešimtis štampavimo ir suvirinimo operacijų vienu formavimo žingsniu, smarkiai sutrumpina kūrimo ciklus ir supaprastina tiekimo grandinės valdymą.
Integruoti tuščiaviduriai rėmai paprastai gaminami naudojant LPDC. Jie turi šešias charakteristikas:
Dideli matmenys (apie . 1000–1200 mm × 800–1000 mm × 300–500 mm).
Plonos{0}}sienos, kurių pagrindo sienelės storis 4–5 mm (vietoje net 3,5 mm).
Tuščiavidurės ertmės, kurioms reikalingos didelės smėlio šerdys, todėl šerdies -daugėja, todėl sunku.
Sudėtingi skersiniai{0}}pjūviai su dideliais sienelių storio skirtumais ir daugybe karštųjų taškų.
Daugybė apdirbimo funkcijų-šeši paviršiai X, Y ir Z kryptimis, kuriems reikalingi 20+ įrankiai.
Klasifikuojamos kaip važiuoklės saugai{0}}svarbios dalys, kurių gedimų netoleravimas yra nulinis.
1.
Šios savybės kelia didelių iššūkių visame gamybos procese.
2.2 Gamybos procesas
Integruotų tuščiavidurių rėmų gamyba apima penkis pagrindinius modulius: paruošimą, žemo -slėgio liejimą, valymą, terminį apdorojimą ir tolesnį{1}}apdirbimą.
Paruošimas: šerdies gaminimas (neorganinės šerdys tampa plačiai paplitusios dėl aplinkosaugos priežasčių), lydinio lydymas (naudojant A356, A356.2, AlSi7Mg, ZL101A, kurių perdirbto kiekis mažesnis arba lygus 40%) ir formų paruošimas (dengimas, priežiūra, remontas).
Liejimas žemu-slėgiu: liejimo parametrai ir formos terminis valdymas tiesiogiai veikia gaminio kokybę (pvz., akytumą, intarpus, deformaciją).
Valymas: apima smėlio pašalinimą, vartų ir stovų pjovimą, rentgeno patikrinimą ir šlifavimą. Efektyvumas ir matmenų kontrolė yra labai svarbūs.
Terminis apdorojimas: apima tirpinimą, gesinimą ir sendinimą. Gesinimo iškraipymas yra pagrindinė problema, kurią reikia sušvelninti naudojant formų dizainą, optimizuojant armatūrą ir koreguojant procesą.
Po{0}}apdorojimas: visų pirma apdirbimas, valymas ir surinkimas. Apdirbimas yra kliūtis, paprastai naudojant horizontalias penkių ašių mašinas, kurių kiekviena dalis pasiekia ~30 min.
3. Integruotų tuščiavidurių rėmų iššūkiai
3.1 Esminės problemos
Pagrindinė kliūtis platesniam pritaikymui yra kaina, kuri išlieka daug didesnė nei plieninių rėmų dėl mažo derlingumo, ilgo ciklo laiko ir žaliavų panaudojimo.
Produkto išeiga: Defektai atsiranda liejant (pvz., poringumas, susitraukimas, intarpai, įtrūkimai) ir terminis apdorojimas (pvz., gesinimo iškraipymas). Jie netoleruojami saugai{5}}svarbiuose važiuoklės komponentuose. Sprendimai apima lydalo valymą, pelėsių temperatūros kontrolę, optimizuotą atitvarą ir gesinimo strategijos tobulinimą.
Gamybos ciklas: LPDC vienam liejimui paprastai reikia 360–420 sekundžių. Valymo procesai užtrunka 240–300 sekundžių vienam gabalui, o apdirbimui gali prireikti 20–60 minučių (geriausiais atvejais ~10 minučių). Šie ilgi ciklai riboja pralaidumą.
Kiti veiksniai: medžiagų panaudojimas ir gamybos linijos lankstumas taip pat vaidina svarbų vaidmenį. NEV dažnai reikalauja kelių-įvairių, mažos- apimties produktų, o tai sumažina labai automatizuotų linijų efektyvumą.
3.2 Konkuruojančios technologijos
Kelios naujos technologijos kelia ir iššūkių, ir galimybių:
Integruotas liejimas slėgiu: tuščiavidurių profilių ir topologijos-optimizuotų apvalkalų sujungimas į vieną aukšto-vakuuminio-liejimo struktūrą, leidžiančią toliau sutaupyti svorį ir padidinti našumą.
Elektromagnetinis liejimas: Naudoja elektromagnetines jėgas, o ne dujų slėgį lydalo užpildymui, todėl užtikrina tikslų lygio valdymą, didesnį medžiagų panaudojimą ir tinkamumą dideliems liejiniams.
Hibridinis užpildymo liejimas (HFC): sujungia dujas ir hidraulinį slėgį, kad patobulintų mikrostruktūrą ir pašalintų poringumą, todėl užtikrinama puiki metalurginė kokybė ir mechaninės savybės.
3D-spausdintos smėlio šerdys: įgalinkite lanksčius ir nebrangius įrankius, skirtus prototipų gamybai arba mažoms-partijinėms gamyboms, sumažindami išankstines kūrimo išlaidas.
3.3 Konkurencinės strategijos
Remiantis pramonės duomenimis, aliuminio lydinio rėmo skverbtis turėtų padidėti nuo 8 % 2020 m. iki daugiau nei 30 % iki 2025 m., o integruotos tuščiavidurės konstrukcijos išaugs nuo 5 % iki 28 %. Ar šis potencialas gali būti realizuotas, priklauso nuo trijų dimensijų strategijų:
Material: Aluminum alloys offer excellent formability and recyclability (>95% atkūrimo greitis,<1% melt loss), lowering lifecycle costs and carbon footprint.
Procesas: LPDC užtikrina stabilų užpildymą ir aukštą metalurgijos kokybę, užtikrina 280–320 MPa tempimo stipris, 220–250 MPa takumo ribas ir 6–8% pailgėjimą, tinka važiuoklės saugos komponentams.
Struktūra: tuščiaviduris dizainas sumažina proceso etapus ir sąnaudas, tuo pačiu padidindamas standumą ir stiprumą. Plonasienių kvadratinių
4. Išvada
Spartėjant NEV pritaikymui, aliuminio lydinio rėmeliai -ypač integruoti tuščiaviduriai LPDC variantai- yra pasirengę reikšmingam rinkos augimui. Dėl struktūrinių ir proceso pranašumų jie yra labai konkurencingi. Tačiau norint sumažinti sąnaudas ir pasiekti platų pritaikymą, labai svarbu įveikti derliaus ir gamybos ciklo trukmės iššūkius. Nuolatinės naujovės struktūros ir gamybos srityje bus raktas į būsimą konkurencingumą.
