Integruotas liejimas slėginiu būdu{0}} buvo plačiai pritaikytas automobilių pramonėje ir panaikina tradicinę transporto priemonių gamybą. Šiame darbe apibendrinami ir analizuojami pagrindiniai veiksniai dabartiniame -liejimo-liejimo etape, įranga, štampų konstrukcija, po-apdirbimas ir tikrinimas-. Supažindinama su dažniausiai pasitaikančiais liejimo metu pasitaikančiais defektais, jų pagrindinėmis priežastimis ir vengimo priemonėmis, o galiausiai pateikiamos technologijos perspektyvos.
Kinijos „dvigubos-anglies dioksido“ politikos ir Energijos{2}}taupymo ir naujų-energijos transporto priemonių technologijų veiksmų plano 2.0 skatinama vietinė NEV rinka sparčiai augo, o pardavimai nuolat pasiekė rekordines aukštumas. Tarp visų techninių patobulinimų, lengvesnis-, o ne jėgos-traukos ar transmisijos patobulinimas-siūlo veiksmingiausią būdą sumažinti energijos suvartojimą ir išmetamųjų teršalų kiekį. Lengvas svoris paprastai sprendžiamas iš trijų pusių: lengvesnės medžiagos, konstrukcijos optimizavimas ir pažangūs gamybos procesai. 2019 m. „Tesla“ modeliui Y pritaikė didelio-masto integruotą štampavimo{12}}liejimą, pakeisdama daugiau nei 70 štampuotų{14}}ir suvirintų dalių rinkinį ir pradėdama pereiti nuo -nulio-prie{18}}vieno visoje pramonėje. Lengvų lydinių ir vieno -šūvio štampavimo-liejimo derinys užtikrina gaminio našumą ir stiprumą, tuo pačiu padidindamas našumą ir sumažindamas medžiagų švaistymą.
1. Medžiagos integruotam liejimui{1}}
Automobilių konstrukcijų dalys, pagamintos naudojant integruotą liejimą, reikalauja vis-didesnio našumo, todėl MTTP dėmesio centre yra ne-termiškai-apdorojami, didelio-plastiškumo lengvieji lydiniai. Kūrimas remiasi CALPHAD{5}}pagrįstais skaičiavimais ir didelio{6}}našumo eksperimentais. Siekiant pagerinti bendrąsias savybes, naudojamas greitas kietėjimas, mikro-lydymas ir mikrostruktūros pritaikymas. 1 lentelėje parodyta, kad Al-Si, Al-Mg ir Mg-Al sistemos yra plačiausiai ištirtos pramoniniu požiūriu. Ne-termiškai{16}}apdorojami Al lydiniai siūlo mažiau proceso etapų, mažesnės sąnaudos ir mažesnis CO₂ išmetimas, todėl patraukia viso pasaulio dėmesį.
1.1 Ne-termiškai{2}}apdorojami aliuminio lydiniai
Pagrindinės liejimo savybės -lydymosi temperatūra, sklandumas, susitraukimas ir atsparumas karštam-plyšimui- turi būti subalansuoti.
- 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 % pailgėjimas esant žemam Si) ir Magna's Aural5 (didesnis arba lygus 11 % pailgėjimas). Kinijos akademinė bendruomenė sukūrė THAS ir JDA serijų lydinius, kuriuos dabar naudoja pagrindiniai originalios įrangos gamintojai.
- Al-Mg sistema: Mg (2–12 %) padidina sklandumą, apdirbamumą, stiprumą ir atsparumą korozijai per špinelio paviršiaus plėvelę. Potencialų -Al3Mg₂ jautrinimą 50–200 laipsnių kampu sumažina smulkūs grūdeliai, gaunami ne-termiškai- apdorotais būdais.
- Mikro-lydinys:<1 % additions of Fe, Mn, Sr, Ti, Cr, RE, etc. provide second-phase strengthening (see Table 2).
1,2 Mg lydiniai
Mg lydiniai yra ~33 % lengvesni už Al ir 75 % lengvesni už plieną, tačiau jų Youngo modulis yra 20 kartų didesnis nei polimerinių kompozitų. Dėl puikaus sklandumo ir mažo -sukibimo štampavimo būdu jie idealiai tinka liejant aukštu-slėgiu- (HPDC). Porsche, Ford ir Mercedes jau naudoja Mg konstrukcines dalis. Šalyje Čongčingo universitetas bando-pagaminti didelių vientisų{10}}mg liejinių-panašių ataskaitų nėra užsienyje.
- 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 % pagerina liejamumą ir sumažina lipnumą; Zn padidina pailgėjimą. Nauja Mg-Al-Zn-Mn HPDC sistema siūlo derinamą stiprumą. RE (La+Ce, Nd, Gd) ir Ca pagerina veikimą aukštoje{8}}temperatūroje.
- Naujos sistemos: MRI240D/250D/260D (Mg-Zn-Zr-RE) užtikrina puikų lankstumą ir takumą. Mg-RE-Al HPDC lydiniai (5 % RE, 0,5 % Al) išlaiko stiprumą ir lankstumą 250 laipsnių kampu.
2. Liejimo įranga ir procesas
Integruotas -liejimas yra išdėstytas kaip „liejimo sala“, apimanti lydymą, liejimą, purškimą, aušinimą, defektų aptikimą, žymėjimą lazeriu, degradavimą ir tiesinimą. Įranga patenka į lydymo, liejimo ir tolesnio{3}apdorojimo įrenginius.
2.1 Lydymo agregatas
Al luitai lydomi 700–710 laipsnių temperatūroje, maišant inertines{2} dujas, kad būtų pašalinti intarpai. Tada dozavimo krosnis pateikia tikslius svorio / temperatūros kadrus.
2.2 Liejimo mazgas
- Die-casting machine: Cold-chamber machines are standard. Part size is >3× įprasti liejiniai, sienelės storis 3–5 mm, lokaliai<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.
- Procesas: purkšti → uždaryti → samtį → suleisti → sustiprinti → atidaryti. Mikro-purškalas arba elektrostatinis purškalas su formos purkštukais užtikrina tikslią -agento plėvelę. Aukštas-vakuumas (<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 Po{1}} apdorojimo įrenginys
Atskyrimas, apipjaustymas, tiesinimas ir patikra (vizualinė, mėlyna{0}}šviesa, rentgeno spinduliai) garantuoja matmenų tikslumą ir{2}}be defektų.
3. Štampos-Statybos liejimas
Štampus sudaro fiksuotos ir judančios pusės su ertmėmis, bėgeliais, perpildymais, ventiliacinėmis angomis ir rėmais.
3.1 Štampos medžiagos
H13, 3Cr2W8V, Y10, HM1 plienai parenkami dėl mažo šiluminio plėtimosi, didelio karščio stiprumo, atsparumo nuovargiui ir erozijai. Cr, Mn, V, Mo, W yra legiruoti, kad būtų pritaikytos savybės.
3.2 Temperatūros valdymas
Karštosios vietos prie vartų ir šaltos zonos distaliniuose galuose yra subalansuotos konforminiais aušinimo kanalais, infraraudonųjų spindulių vaizdavimu ir pelėsių jutikliais.
3.3 Vakuuminis valdymas
Reikia didelių plonų dalių<5 kPa cavity pressure; multi-cylinder hydraulic vacuum valves must close rapidly to avoid metal ingress and cycle interruptions.
3.4 Pelėsių -srauto analizė
Programinė įranga numato užpildymą, sukietėjimą ir defektus, leidžiančius optimizuoti parametrus prieš pjaustant plieną.
4. Defektų analizė
4.1 Šaltas uždarymas (srauto žymės)
Atrodo kaip raukšlės arba sluoksniai, kur du metaliniai frontai susilieja esant žemai temperatūrai / greičiui. Priežastys: žema lydymosi / pelėsių temperatūra, lėtas šūvis, prasta vartų konstrukcija, dujų įstrigimas. Priemonės: padidinkite lydymosi temperatūrą, optimizuokite bėgį/vartelius, užtikrinkite ventiliaciją, naudokite modeliavimą srauto frontams patikrinti.
4.2 Susitraukimo poringumas
Netaisyklingos tuštumos storose dalyse dėl nepakankamo maitinimo kietėjimo metu. Priežastys: izoliuotos karštosios vietos, ankstyvas vartų užšalimas, mažas intensyvumo slėgis, aukšta štampavimo / lydymosi temperatūra, plonas sausainis. Sprendimai: pagalbinis vakuumas, tiektuvo dizainas, štampo -temperatūros valdymas, modeliavimas-vadomas stovų / bėgių optimizavimas.
4.3 Stambrinis litavimas
Al lydinys prilimpa prie štampo paviršiaus, ypač esant aukštesnei štampo temperatūrai. Priežastys: prasta trauka, šiurkštus paviršius, netinkama atpalaidavimo medžiaga, mažas lydinio Fe, didelis vartų greitis. Sprendimai: tinkama atpalaidavimo-agento dozė, optimizuotas aušinimas, tinkama lydinio chemija, grimzlės kampai, didesni arba lygūs 1,5 laipsnio.
4.4 Iškraipymas
Nusilenkimas, sukimasis arba deformacija. Priežastys: diferencinis susitraukimas, netolygus sienelės storis, išstūmimo įtempis, gesinimas. Sprendimai: termiškai neapdorojami lydiniai, vienodas sienelės storis, optimizuotas užtvaras / ventiliacija, kontroliuojami proceso parametrai, tiesinimo į-sunoje arba tiesinimo įtaisai.
5. Išvada
Nuo Tesla modelio Y, originalios įrangos gamintojai visame pasaulyje -Volvo, Mercedes-Benz, VW, Toyota, GM, Hyundai, NIO, XPeng, Geely, Changan, Dongfeng-priėmė integruotą liejimą{3}}, skirtą kelių-modelių platformoms. Ši technologija leidžia sumažinti dalių skaičių, funkcinį integravimą ir labai efektyvų lengvų, didelio stiprumo{7}} tikslumo komponentų gamybą. Likę iššūkiai apima defektų kontrolę, lydinio -savybių patobulinimą ir štampavimo{10}tarnavimo trukmės pratęsimą – visa tai reikalauja didesnio automatizavimo ir skaitmeninimo. Dėl nuolatinės pažangos medžiagų ir išmaniosios gamybos srityse, integruotas liejimas su slėgiu yra pasirengęs plačiau pritaikyti{13} aukščiausios klasės gamybos sektoriuose.
