1 Pagrindas ir reikšmė
Taikant „dvigubos{0}}anglies“ strategiją ir sparčiai augant naujų energetinių transporto priemonių (NEV) pramonei, lengvas dizainas tapo pagrindine automobilių sektoriaus plėtros tendencija. Tradicinės plieno medžiagos dėl savo didelio svorio ir apdirbimo sąnaudų nebeatitinka didesnio važiavimo nuotolio ir energijos vartojimo efektyvumo reikalavimų. Aliuminio lydiniai, pasižymintys mažu tankiu, dideliu specifiniu stiprumu ir puikiu atsparumu korozijai, tapo idealia alternatyva.
Integruota liejimo štampavimo -technologija žymiai sumažina dalių skaičių, sumažina suvirinimo taškus, padidina konstrukcijos stiprumą ir sutrumpina gamybos ciklus. Tačiau norint pasiekti norimas mechanines savybes, įprastus aliuminio lydinio liejinius -dažnai reikia termiškai apdoroti po-liejimo, todėl deformuojasi matmenys, sunaudojama daug energijos ir padidėja gamybos sąnaudos. Todėl termiškai -neapdorojamų- aliuminio lydinių tyrimai ir taikymas yra labai svarbūs gerinant NEV pramonės konkurencingumą ir skatinant tvarią gamybą.
2 terminis-apdorojimas-be aliuminio lydinio dizainas
2.1 Projektavimo principai
Termiškai{0}}neapdorojamų- aliuminio lydinių konstrukcija turėtų užtikrinti:
Matmenų stabilumas ir atsparumas korozijai;
Geras sklandumas ir gebėjimas užpildyti formą;
Vienoda cheminė sudėtis ir stabili mikrostruktūra;
Ekonominis{0}}efektyvumas ir pramoninis pritaikymas.
2.2 Al-Si lydiniai
Al-Si lydiniai yra plačiausiai taikoma sistema dėl puikaus liejimo ir matmenų stabilumo. Tyrimai rodo:
Si pagerina kietumą ir atsparumą dilimui, tačiau per didelis Si padidina trapumą;
Fe linkęs formuoti adatos{0}}formos intermetalus, kuriuos gali neutralizuoti Mn;
Mg prisideda prie kieto -tirpalo stiprinimo, nors per didelis jo kiekis sumažina atsparumą korozijai;
Sr ir Ti/B rafinuoja grūdelius ir pagerina mechanines savybes.
Tipiški lydiniai yra Castasil 37 ir C611 Europoje, Aural serija Kanadoje, Tesla Alloy JAV ir JDA1 bei LDHM-02 Kinijoje. Šie lydiniai paprastai pasižymi dideliu stiprumu ir geru pailgėjimu, todėl yra tinkami transporto priemonių konstrukcijų dalims.
2.3 Al-Mg lydiniai
Al-Mg lydiniai yra žinomi dėl atsparumo korozijai ir didelio stiprumo potencialo, tačiau jų sklandumas yra gana prastas. Pagrindiniai dizaino metodai yra šie:
Si pridėjimas, kad pagerintų liejimą;
Nedidelių Zn kiekių įvedimas, siekiant sustiprinti kieto -tirpalo stiprumą;
Naudojant Be oksido plėvelės susidarymui ir karštam įtrūkimui sumažinti.
Tipiški lydiniai yra 560 serija (Kanada), A152/A153 (JAV), Magsimal 59 (Japonija) ir SJTU serija (Kinija). Šie lydiniai subalansuoja stiprumą ir lankstumą, todėl tinka važiuoklei ir kėbulo komponentams.
2.4 Kitos lydinių sistemos
Al-Ce-Mg-Si lydiniai: retųjų-žemių Ce padidina šiluminį stabilumą ir atsparumą korozijai;
GDAS lydiniai: Sukurti puikiam matmenų stabilumui;
Didelio-entropinio lydinio koncepcija: kelių-elementų konstrukcija užtikrina konstrukcijos stabilumą ir aukštą našumą.
3 Integruoto liejimo{1}} kūrimas ir procesas
3.1 Technologinė evoliucija
Vienos{0}}dalies integravimas: mažų komponentų rinkinio keitimas;
Vieno{0}pusio integravimas: dalinis transporto priemonės kėbulo rėmo integravimas;
Dvipusis{0}}integravimas: vienu metu formuojamos kairiosios-dešinės simetriškos dalys;
Didelio masto{0}}integracija: visas galinio kėbulo apačios liejimas, pradininkas Tesla.
3.2 Pagrindiniai proceso parametrai
Temperatūros kontrolė: stabili lydymosi ir formos temperatūra užtikrina vienodą užpildymą ir aušinimą;
Įpurškimo greitis: lėtas įpurškimas užtikrina vienodą formos užpildymą, o greitas įpurškimas sumažina poringumą ir šaltą uždarymą;
Slėgis ir vakuumas: aukštas slėgis padidina tankį, o vakuumas sumažina poringumą ir liejimo defektus.
3.3 Privalumai ir apribojimai
Privalumai: Supaprastinta gamyba, mažesnis svoris, pagerintas konstrukcijos vientisumas;
Apribojimai: Dideli įrangos reikalavimai, ribotas pelėsių tarnavimo laikas, siauras proceso langas.
4 Įrangos ir formų optimizavimas
Itin didelės štampavimo-liejimo mašinos, kurių suspaudimo jėga svyruoja nuo 6000 iki 9000 tonų, buvo sukurtos taip, kad atitiktų didelių transporto priemonių kėbulo komponentų reikalavimus. Tačiau iššūkiai išlieka:
Įpurškimo sistemų tikslumas ir stabilumas;
Formos šiluminis balansas ir aušinimo dizainas;
Trumpas pelėsių tarnavimo laikas ir didelės priežiūros išlaidos.
Ateityje plėtra priklausys nuo intelektualaus liejimo štampavimo mašinų valdymo-, optimizuoto formų aušinimo kanalo dizaino ir pažangaus liejimo plieno kūrimo.
5 iššūkiai ir ateities perspektyvos
Medžiagos: reikia toliau tobulinti lydinius, turinčius subalansuotą stiprumą, plastiškumą ir atsparumą korozijai;
Procesas: skaitmeninis modeliavimas ir protingas valdymas bus pagrindiniai stabilios gamybos pagrindas;
Įranga: labai svarbu pagerinti tikslumą ir pelėsių tarnavimo laiką;
Taikymas: Tikimasi, kad ji bus išplėsta ne tik automobilių pramonėje, bet ir geležinkelių transporte bei kosmoso srityje.
Apibendrinant galima teigti, kad be terminio -apdorojimo- aliuminio lydinio integruoto liejimo štampavimo- technologija skatina lengvą dizainą ir tvarią gamybą NEV sektoriuje. Tikimasi, kad ateityje lydinių kūrimo, procesų valdymo ir įrangos atnaujinimo pasiekimai bus pritaikyti plačiau automobilių, geležinkelių tranzito ir aviacijos pramonėje.
