Интегрисане{0}}компоненте каросерије од ливеног под притиском представљају велики технолошки напредак у савременој производњи аутомобила. Ова технологија омогућава високу интеграцију делова од легуре алуминијума у једну или неколико великих компоненти путем ливења у једном-ступању, значајно смањујући трошкове производње, побољшавајући домет возила и побољшавајући укупне безбедносне перформансе. Овај рад представља студију случаја интегрисаног предњег одељка{4}}пројекта ливења под притиском. За велике{6}}величине, сложене-структуриране компоненте са високим механичким перформансама и вишеструким захтевима за повезивање, идентификујемо изазове и ризике ливења под притиском. Кроз анализу симулације, оптимизацију параметара процеса и дизајн калупа, финални производ постиже усклађеност са прецизношћу димензија, унутрашњим квалитетом и захтевима механичких перформанси.
1. Структура и кључне развојне тачке интегрисаног предњег одељка
Интегрисано ливење под притиском комбинује традиционалне процесе штанцања и заваривања у једном кораку, користећи машине за ливење под притиском велике силе стезања{0}}за формирање више компоненти од легуре алуминијума у један или неколико великих делова. Предности ове технологије укључују:
Смањење трошкова: Мање производних корака и смањене тачке заваривања смањују укупне трошкове возила.
Лагани дизајн: алуминијумска легура од једног-материјала побољшава домет возила.
Побољшана безбедност: смањени завари повећавају торзиону крутост и перформансе судара.
Интегрисани предњи одељак који се овде проучава има димензије 1600 мм × 940 мм × 700 мм, тежак 53 кг и просечну дебљину зида од 4,6 мм. Компонента користи серију АлСи7 легура алуминијума без термичке -обраде-. Кључни захтеви за перформансе укључују затезну чврстоћу већу или једнаку 215 МПа, границу течења већу или једнаку 115 МПа, издужење веће или једнако 9% и угао савијања већи или једнак 20 степени. Унутрашњи квалитет је строго контролисан за порозност, дефекте рупа са навојем и димензије контуре, са брзином пролаза у пуној-величини већом од или једнаком 97% и необрађеним површинама контролисаним унутар толеранције од 1,6–3,0 мм.
2. Процес ливења под притиском и дизајн калупа
2.1 Изазови и ризици
Као предња структурна компонента, интегрисани предњи одељак{0}}од ливеног под притиском мора да испуни захтеве за удар, замор и перформансе повезивања, омогућавајући заваривање, СПР и лепљиве спојеве. Велика величина, дуги путеви пуњења и неравномерно очвршћавање повећавају сложеност процеса, захтевајући високо прецизну опрему и ригорозну контролу квалитета. Коришћење легуре без термичке -обраде-без топлотне обраде избегава термичко изобличење, али захтева пажљиво праћење састава материјала и квалитета процеса, укључујући инспекцију улазног материјала, праћење пећи и провере у-процесу.
2.2 Дизајн параметара процеса
Изабрани материјал је АлСи7 легура алуминијума без термичке обраде-. Укупна маса укључујући отворе и вентилациони систем је ~65,5 кг, са пројектованом површином од 15,978 цм² и просечном дебљином зида од 4,6 мм. Параметри процеса и криве брзине убризгавања се израчунавају на основу односа пуњења калупа, површине клипа, густине алуминијума и дебљине зида како би се обезбедило једнолично пуњење и очвршћавање.
2.3 Анализа и оптимизација симулације
Кључни индикатори процеса су оптимизовани коришћењем симулације тока:
Брзина пуњења: брзина унутрашње капије одржавана на 45–85 м/с, просечно 67,4 м/с, обезбеђујући стабилно пуњење калупа.
Температура пуњења: Укупна температура изнад 620 степени; ниско{1}}области са ниском температуром ублажене додавањем помоћних капија да би се смањио ризик од хладног затварања.
Праћење протока материјала: Верификован уједначен проток без конвергенције у пригушном торњу или регионима закивања.
Стврдњавање и скупљање: Дебели{0}}обели са дебелим зидовима се последњи учвршћују; унапред-изливени клинови и-хлађење под високим притиском смањују ризик од скупљања.
Одзрачивање гаса: Оптимизовано одзрачивање у подручјима склоним заробљавању гаса.
Вруће тачке и лепљење буђи: Вруће тачке идентификоване у деловима дебелих{0}}зидова; зоне високог ризика{1}}залепљења третиране нитрирањем и површинским премазом.
2.4 Усклађивање калупа и опреме
Дизајн калупа и систем за ињектирање усклађени су са спецификацијом машине за ливење под притиском од 70.000 кН силе стезања, 1.078 кН силе убризгавања и притиска система од 17,5 МПа, чиме се обезбеђује стабилна и прецизна производња.
3. Испитивање ливења под притиском и верификација
3.1 Интерни квалитет
Рендген{0}}инспекција је потврдила да унутрашњи квалитет испуњава све спецификације, без значајних недостатака.
3.2 Механичка својства
Узорци узети из компоненте су показали затезну чврстоћу већу или једнаку 233,4 МПа, границу течења већу или једнаку 104,6 МПа и издужење веће или једнако 8,92%, у складу са пројектним захтевима.
3.3 Тачност димензија
Резултати 3Д скенирања су показали укупну деформацију унутар 1,5 мм, у складу са толеранцијама димензија.
4. Анализа кварова и корективне мере
Хладно затварање и Р-угаоне пукотине у ребрима за ојачање: Оптимизована геометрија ребра, повећан радијус Р-угла и смањена дебљина језгра калупа побољшали су проток метала и решили проблеме хладног затварања и пуцања.
Површинске огреботине локације капије: Повећани угао промаја, подешена температура калупа од 80 степени до 50 степени и смањена брзина убризгавања побољшала је квалитет површине.
Деформација прикључка у кормиларници: Прилагођен угао вентилације клизача и додата функција корекције притиска за контролу деформације и одржавање одговарајуће удаљености отварања.
5. Закључак
Оптимизација процеса заснована на симулацији{0}}успешно је ублажила-област високог ризика, укључујући хладно затварање, скупљање, заробљавање гаса, вруће тачке и лепљење калупа, продужавајући век трајања калупа, скраћујући развојне циклусе и смањење трошкова.
Механичке и димензионалне перформансе премашиле су пројектоване спецификације (затезна чврстоћа већа или једнака 233,4 МПа, издужење веће или једнако 8,92%), обезбеђујући безбедност и поузданост возила.
Интегрисано ливење под притиском прави револуцију у аутомобилској производњи, посебно у сектору електричних возила, омогућавајући интеграцију производње у једном-кораку{1}}. Према Цитиц Сецуритиес-у, очекује се да ће глобална пенетрација интегрисаног ливења под притиском достићи 30% до 2030. године, са тржишним потенцијалом који прелази 240 милијарди РМБ. Следећи Теслин пример, велики произвођачи оригиналне опреме, укључујући НИО, Кспенг, Зеекр, Ли Ауто, Цханган, Цхери, Волво, Волксваген, Мерцедес и Тоиоту, активно усвајају ову технологију.
