Integrirane-komponente karoserije iz tlačne litine predstavljajo velik tehnološki preboj v sodobni avtomobilski proizvodnji. Ta tehnologija omogoča visoko integracijo delov iz aluminijeve zlitine v eno ali nekaj velikih komponent z eno-stopenjskim tlačnim litjem, kar znatno zmanjša proizvodne stroške, izboljša doseg vozila in poveča splošno varnost. Ta članek predstavlja študijo primera integriranega projekta tlačnega-litja sprednjega predelka. Za velike-komponente s kompleksno-strukturo z visoko mehansko zmogljivostjo in številnimi povezovalnimi zahtevami prepoznamo izzive in tveganja pri tlačnem litju. S pomočjo simulacijske analize, optimizacije procesnih parametrov in oblikovanja kalupa končni izdelek doseže skladnost z dimenzijsko natančnostjo, notranjo kakovostjo in zahtevami glede mehanske učinkovitosti.
1. Struktura in ključne razvojne točke integriranega prednjega prostora
Integrirano tlačno litje združuje tradicionalne postopke žigosanja in varjenja v enem koraku z uporabo visoko{0}}strojev za tlačno litje za oblikovanje več komponent iz aluminijeve zlitine v enega ali nekaj velikih delov. Prednosti te tehnologije vključujejo:
Znižanje stroškov: Manj proizvodnih korakov in manj varilnih točk znižuje skupne stroške vozila.
Lahka zasnova: eno-material aluminijeve zlitine izboljša doseg vozila.
Izboljšana varnost: Zmanjšani zvari povečajo torzijsko togost in zmogljivost pri trku.
Tukaj proučeni integrirani sprednji predel meri 1600 mm × 940 mm × 700 mm, tehta 53 kg in ima povprečno debelino stene 4,6 mm. Komponenta uporablja aluminijevo zlitino serije AlSi7,-brez-toplotne obdelave. Ključne zahteve glede zmogljivosti vključujejo natezno trdnost večjo ali enako 215 MPa, mejo tečenja večjo ali enako 115 MPa, raztezek večji ali enak 9 % in upogibni kot večji ali enak 20 stopinj. Notranja kakovost je strogo nadzorovana glede poroznosti, napak na navojnih luknjah in konturnih dimenzij, pri čemer je stopnja prehoda polne-velikosti večja od ali enaka 97 %, neobdelane površine pa so nadzorovane v toleranci 1,6–3,0 mm.
2. Postopek tlačnega litja in oblikovanje kalupa
2.1 Izzivi in tveganja
Kot sprednja strukturna komponenta mora vgrajen sprednji-predek iz tlačne litine izpolnjevati zahteve glede zmogljivosti trka, utrujenosti in povezav ter omogočati varjenje, SPR in lepilne spoje. Velika velikost, dolge poti polnjenja in neenakomerno strjevanje povečujejo kompleksnost procesa, ki zahteva visoko natančno opremo in strog nadzor kakovosti. Z uporabo zlitine,-brez -toplotne obdelave, se izognete toplotnemu popačenju, vendar zahtevate skrbno spremljanje sestave materiala in kakovosti postopka, vključno z vhodnim pregledom materiala, nadzorom peči in-preverjanjem v postopku.
2.2 Oblikovanje parametrov procesa
Izbrani material je aluminijeva zlitina -brez-toplotne obdelave AlSi7. Skupna masa, vključno z zapornim in prezračevalnim sistemom, je ~65,5 kg, s predvideno površino 15.978 cm² in povprečno debelino stene 4,6 mm. Parametri procesa in krivulje hitrosti vbrizgavanja se izračunajo na podlagi razmerja polnjenja kalupa, površine bata, gostote aluminija in debeline stene, da se zagotovi enakomerno polnjenje in strjevanje.
2.3 Analiza in optimizacija simulacije
Ključni indikatorji procesa so bili optimizirani s simulacijo toka:
Hitrost polnjenja: Hitrost notranjih vrat se vzdržuje pri 45–85 m/s, povprečno 67,4 m/s, kar zagotavlja stabilno polnjenje kalupa.
Temperatura polnjenja: skupna temperatura nad 620 stopinj; nizko{1}}temperaturna območja, zmanjšana z dodajanjem pomožnih vrat za zmanjšanje tveganja hladnega zaprtja.
Sledenje pretoku materiala: preverjen enakomeren pretok brez konvergence v dušilnem stolpu ali območjih kovičenja.
Strjevanje in krčenje: Debel{0}}območja se strdijo zadnja; pred-liti zatiči in visoko{2}}tlačno hlajenje zmanjšujejo tveganje krčenja.
Odzračevanje plina: Optimizirano odzračevanje na območjih, ki so nagnjena k ujetju plina.
Vroče točke in oprijem plesni: vroče točke, ugotovljene na območjih debelih-sten; visoko{1}}nevarna območja lepljenja, obdelana z nitriranjem in površinskim premazom.
2.4 Ujemanje kalupov in opreme
Zasnova kalupa in sistem za vbrizgavanje sta bila usklajena s specifikacijo-stroja za tlačno litje s silo vpenjanja 70.000 kN, silo vbrizgavanja 1078 kN in sistemskim tlakom 17,5 MPa, kar zagotavlja stabilno in natančno proizvodnjo.
3. Preskusi tlačnega litja in preverjanje
3.1 Notranja kakovost
Rentgenski pregled je potrdil, da notranja kakovost ustreza vsem specifikacijam, brez večjih napak.
3.2 Mehanske lastnosti
Vzorci, vzeti iz komponente, so pokazali natezno trdnost večjo ali enako 233,4 MPa, mejo tečenja večjo ali enako 104,6 MPa in raztezek večjo ali enako 8,92 %, kar je ustrezalo konstrukcijskim zahtevam.
3.3 Dimenzijska natančnost
Rezultati 3D skeniranja so pokazali skupno deformacijo znotraj 1,5 mm, kar je v skladu z dimenzijskimi tolerancami.
4. Analiza napak in korektivni ukrepi
Cold Shut in R-ogalne razpoke v ojačitvenih rebrih: Optimizirana geometrija reber, povečan R-polmer vogalov in zmanjšana debelina jedra kalupa so izboljšali pretok kovine in odpravili težave s hladnim zapiranjem in razpokami.
Površinske praske na mestu vrat: povečan kot vleka, prilagojena temperatura kalupa z 80 stopinj na 50 stopinj in zmanjšana hitrost vbrizgavanja so izboljšali kakovost površine.
Deformacija povezave kolesnice: Prilagojen odzračevalni kot drsnika in dodana funkcija korekcije pritiska za nadzor deformacije in vzdrževanje ustreznih razdalj odpiranja.
5. Zaključek
Optimizacija-postopkov, ki temelji na simulaciji, je uspešno ublažila območja z visokim-tveganjem, vključno s hladnim zaprtjem, krčenjem, ujetjem plina, vročimi točkami in lepljenjem plesni, podaljšala življenjsko dobo kalupa, skrajšala razvojne cikle in zmanjšala stroške.
Mehanska in dimenzijska zmogljivost je presegla projektne specifikacije (natezna trdnost večja ali enaka 233,4 MPa, raztezek večja ali enaka 8,92 %), kar zagotavlja varnost in zanesljivost vozila.
Integrirano tlačno litje je revolucioniralo avtomobilsko proizvodnjo, zlasti v sektorju električnih vozil, saj omogoča eno-visoko-integrirano proizvodnjo. Po podatkih družbe Citic Securities naj bi globalni prodor integriranega tlačnega litja do leta 2030 dosegel 30 %, tržni potencial pa bo presegel 240 milijard RMB. Po vzoru Tesle glavni proizvajalci originalne opreme, vključno z NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes in Toyota, aktivno sprejemajo to tehnologijo.
