Integruoti štampuoti -lieti kėbulo komponentai yra didelis technologinis laimėjimas šiuolaikinėje automobilių gamyboje. Ši technologija leidžia integruoti aliuminio lydinio dalis į vieną ar kelis didelius komponentus per vieną-pakopą liejant slėgiu, žymiai sumažinant gamybos sąnaudas, pagerinant transporto priemonių diapazoną ir padidinant bendrą saugos efektyvumą. Šiame darbe pateikiama integruoto priekinio skyriaus liejimo projekto- atvejo analizė. Didelių-dydžių, sudėtingų-struktūrinių komponentų, pasižyminčių aukštu mechaniniu našumu ir keliais jungties reikalavimais, atveju nustatome liejimo slėginiu būdu iššūkius ir riziką. Atlikus modeliavimo analizę, optimizuojant proceso parametrus ir formų dizainą, galutinis produktas atitinka matmenų tikslumo, vidinės kokybės ir mechaninio veikimo reikalavimus.
1. Integruoto priekinio skyriaus struktūra ir pagrindiniai plėtros taškai
Integruotas liejimas slėgiu apjungia tradicinius štampavimo ir suvirinimo procesus į vieną veiksmą, naudojant didelės suspaudimo jėgos liejimo mašinas, kurios sudaro kelis aliuminio lydinio komponentus į vieną arba kelias dideles dalis. Šios technologijos pranašumai yra šie:
Išlaidų mažinimas: mažiau gamybos etapų ir mažesni suvirinimo taškai sumažina bendras transporto priemonės išlaidas.
Lengvas dizainas: vien{0}}medžiaga aliuminio lydinys padidina transporto priemonės diapazoną.
Patobulinta sauga: sumažintos suvirinimo siūlės padidina sukimo standumą ir atsparumą smūgiams.
Čia tiriamas integruotas priekinis skyrius yra 1600 mm × 940 mm × 700 mm, sveria 53 kg, o vidutinis sienelės storis yra 4,6 mm. Komponente naudojamas AlSi7 serijos terminis -apdorojimas- aliuminio lydinys. Pagrindiniai eksploatacinių savybių reikalavimai: tempiamasis stipris, didesnis arba lygus 215 MPa, takumo riba, didesnė arba lygi 115 MPa, pailgėjimas, didesnis arba lygus 9%, ir lenkimo kampas, didesnis arba lygus 20 laipsnių. Vidinė kokybė griežtai kontroliuojama dėl poringumo, srieginių skylių defektų ir kontūro matmenų, o viso dydžio praėjimo greitis yra didesnis nei 97 % arba lygus jai, o neapdirbtų paviršių nuokrypis yra 1,6–3,0 mm.
2. Liejimo procesas ir formų dizainas
2.1 Iššūkiai ir rizika
Kaip priekinis konstrukcinis komponentas, integruotas štampavimo-priekinis skyrius turi atitikti susidūrimo, nuovargio ir jungties veikimo reikalavimus, kad būtų galima atlikti suvirinimo, SPR ir lipnias jungtis. Didelis dydis, ilgi užpildymo keliai ir netolygus kietėjimas padidina proceso sudėtingumą, todėl reikalinga labai tiksli įranga ir griežta kokybės kontrolė. Naudojant lydinį be terminio -apdorojimo- išvengiama terminio iškraipymo, tačiau reikia atidžiai stebėti medžiagos sudėtį ir proceso kokybę, įskaitant gaunamų medžiagų patikrinimą, krosnies stebėjimą ir{5}}proceso patikrinimus.
2.2 Proceso parametrų projektavimas
Pasirinkta medžiaga yra AlSi7 terminis -apdorojimas- aliuminio lydinys. Bendra masė, įskaitant užtvarus ir ventiliacijos sistemą, yra ~65,5 kg, projektuojamas plotas 15 978 cm², o vidutinis sienelės storis 4,6 mm. Proceso parametrai ir įpurškimo greičio kreivės apskaičiuojamos pagal formos užpildymo koeficientą, stūmoklio plotą, aliuminio tankį ir sienelės storį, kad būtų užtikrintas vienodas užpildymas ir kietėjimas.
2.3 Modeliavimo analizė ir optimizavimas
Pagrindiniai proceso rodikliai buvo optimizuoti naudojant srauto modeliavimą:
Pildymo greitis: Vidinis vartų greitis palaikomas 45–85 m/s, vidutinis 67,4 m/s, užtikrinantis stabilų formos užpildymą.
Užpildymo temperatūra: bendra temperatūra virš 620 laipsnių; žemos-temperatūros zonos, sušvelnintos pridedant pagalbinius vartus, siekiant sumažinti šalto uždarymo riziką.
Medžiagos srauto sekimas: patikrintas tolygus srautas be konvergencijos slopinimo bokšte ar kniedijimo srityse.
Kietėjimas ir susitraukimas: storos{0}}sienos kietėja paskutinės; Surenkamieji kaiščiai ir aukšto-slėgio aušinimas sumažina susitraukimo riziką.
Dujų išleidimas: optimizuotas vėdinimas vietose, kuriose gali užsikimšti dujos.
Karštos vietos ir pelėsio prilipimas: karštos dėmės aptinkamos storose{0}}sienos srityse; didelės-prilipimo rizikos zonos, apdorotos azotine ir paviršiaus danga.
2.4 Formos ir įrangos suderinimas
Formos dizainas ir įpurškimo sistema buvo suderinta su štampavimo{0}}liejimo mašinos specifikacijomis, kurių suspaudimo jėga yra 70 000 kN, įpurškimo jėga 1 078 kN ir 17,5 MPa sistemos slėgis, todėl buvo užtikrinta stabili ir tiksli gamyba.
3. Liejimo štampavimo bandymai ir patikrinimas
3.1 Vidinė kokybė
Rentgeno spindulių patikrinimas patvirtino, kad vidinė kokybė atitinka visas specifikacijas, be reikšmingų defektų.
3.2 Mechaninės savybės
Mėginių, paimtų iš komponento, tempiamasis stipris buvo didesnis nei 233,4 MPa arba lygus 233,4 MPa, takumo riba yra didesnė arba lygi 104,6 MPa, o pailgėjimas didesnis arba lygus 8,92%, atitinkantys projektavimo reikalavimus.
3.3 Matmenų tikslumas
3D skenavimo rezultatai parodė bendrą deformaciją 1,5 mm ribose, atitinkančią matmenų leistinus nuokrypius.
4. Defektų analizė ir taisymo priemonės
Šaltas uždarymas ir R{0}}kampiniai įtrūkimai sutvirtinimo briaunose: optimizuota briaunų geometrija, padidintas R-kampo spindulys ir sumažintas formos šerdies storis pagerino metalo tekėjimą ir išsprendė šalto uždarymo bei įtrūkimų problemas.
Vartų vietos paviršiaus įbrėžimai: padidintas grimzlės kampas, sureguliuota pelėsių temperatūra nuo 80 laipsnių iki 50 laipsnių ir sumažintas įpurškimo greitis pagerino paviršiaus kokybę.
Vairinės jungties deformacija: sureguliuotas slankiklio ventiliacijos kampas ir papildoma presavimo korekcijos funkcija, kad būtų galima kontroliuoti deformaciją ir išlaikyti tinkamus atidarymo atstumus.
5. Išvada
Modeliuojant{0}}pagrįstas proceso optimizavimas sėkmingai sumažino didelės-rizikos sritis, įskaitant šaltą uždarymą, susitraukimą, dujų įstrigimą, karštąsias vietas ir pelėsių prilipimą, pailgino pelėsių tarnavimo laiką, sutrumpino kūrimo ciklus ir sumažino išlaidas.
Mechaninės ir matmenų charakteristikos viršijo konstrukcines specifikacijas (tempimo stipris Didesnis arba lygus 233,4 MPa, pailgėjimas didesnis arba lygus 8,92%), užtikrinant transporto priemonės saugumą ir patikimumą.
Integruotas liejimas slėginiu būdu sukelia revoliuciją automobilių gamyboje, ypač elektromobilių sektoriuje, nes įgalina vieną{0}}aukštą{1}}integracinę gamybą. „Citic Securities“ duomenimis, tikimasi, kad iki 2030 m. integruoto liejimo skvarba pasaulyje pasieks 30 %, o rinkos potencialas viršys 240 mlrd. RMB. Sekdami Tesla pavyzdžiu, pagrindiniai originalios įrangos gamintojai, įskaitant NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes ir Toyota, aktyviai taiko šią technologiją.
