Integrirane komponente-lijevane karoserije predstavljaju veliki tehnološki napredak u modernoj proizvodnji automobila. Ova tehnologija omogućuje visoku integraciju dijelova od aluminijskih legura u jednu ili nekoliko velikih komponenti kroz-korak tlačnog lijevanja, značajno smanjujući troškove proizvodnje, poboljšavajući domet vozila i poboljšavajući ukupnu sigurnost. Ovaj rad predstavlja studiju slučaja integriranog projekta tlačnog-lijevanja s prednjim odjeljkom. Za velike-komponente složene-strukture s visokim mehaničkim performansama i višestrukim zahtjevima za spajanje, identificiramo izazove i rizike lijevanja pod pritiskom. Kroz analizu simulacije, optimizaciju parametara procesa i dizajn kalupa, konačni proizvod postiže usklađenost sa zahtjevima točnosti dimenzija, unutarnje kvalitete i mehaničkih performansi.
1. Struktura i ključne razvojne točke integriranog prednjeg odjeljka
Integrirano tlačno lijevanje kombinira tradicionalne postupke štancanja i zavarivanja u jednom koraku, koristeći strojeve-za tlačno lijevanje velike sile stezanja za oblikovanje više komponenti od aluminijske legure u jedan ili nekoliko velikih dijelova. Prednosti ove tehnologije uključuju:
Smanjenje troškova: Manje proizvodnih koraka i smanjene točke zavarivanja smanjuju ukupni trošak vozila.
Lagan dizajn: aluminijska legura-od jednog materijala poboljšava domet vozila.
Poboljšana sigurnost: Smanjeni zavari povećavaju torzijsku krutost i performanse pri sudaru.
Integrirani prednji odjeljak koji je ovdje proučavan ima dimenzije 1600 mm × 940 mm × 700 mm, teži 53 kg i ima prosječnu debljinu stijenke od 4,6 mm. Komponenta koristi aluminijsku leguru -bez toplinske obrade- serije AlSi7. Ključni zahtjevi za performanse uključuju vlačnu čvrstoću veću ili jednaku 215 MPa, granicu razvlačenja veću ili jednaku 115 MPa, rastezanje veće ili jednako 9%, te kut savijanja veći ili jednak 20 stupnjeva. Unutarnja kvaliteta je strogo kontrolirana za poroznost, defekte otvora s navojem i dimenzije obrisa, s stopom prolaza pune-veličine većom ili jednakom 97% i ne{17}}obrađenim površinama kontroliranim unutar tolerancije od 1,6–3,0 mm.
2. Proces tlačnog lijevanja i dizajn kalupa
2.1 Izazovi i rizici
Kao prednja strukturna komponenta, integrirani-lijevani prednji odjeljak mora zadovoljiti zahtjeve vezane uz udar, zamor i performanse spajanja, prilagodbu zavarivanju, SPR-u i ljepljivim spojevima. Velika veličina, dugi putovi punjenja i neravnomjerno skrućivanje povećavaju složenost procesa, zahtijevajući opremu visoke preciznosti i rigoroznu kontrolu kvalitete. Korištenje-legure-bez toplinske obrade izbjegava toplinsko izobličenje, ali zahtijeva pažljivo praćenje sastava materijala i kvalitete procesa, uključujući dolazni pregled materijala, nadzor peći i-provjere u procesu.
2.2 Dizajn parametara procesa
Odabrani materijal je AlSi7 aluminijska legura-bez toplinske obrade-. Ukupna masa uključujući sustav zatvaranja i ventilacije je ~65,5 kg, s projektiranom površinom od 15,978 cm² i prosječnom debljinom stijenke od 4,6 mm. Parametri procesa i krivulje brzine ubrizgavanja izračunavaju se na temelju omjera punjenja kalupa, površine klipa, gustoće aluminija i debljine stijenke kako bi se osiguralo ravnomjerno punjenje i skrućivanje.
2.3 Analiza i optimizacija simulacije
Ključni pokazatelji procesa optimizirani su pomoću simulacije toka:
Brzina punjenja: Brzina unutarnjeg otvora održava se na 45–85 m/s, prosječno 67,4 m/s, osiguravajući stabilno punjenje kalupa.
Temperatura punjenja: Ukupna temperatura iznad 620 stupnjeva; područja niske-temperature ublažena dodavanjem pomoćnih vrata za smanjenje rizika od hladnog zatvaranja.
Praćenje protoka materijala: Provjereno ravnomjerno strujanje bez konvergencije u prigušnom tornju ili područjima zakivanja.
Stvrdnjavanje i skupljanje: područja s debelim-stjenkama posljednja se stvrdnjavaju; pred-lijevani klinovi i visoko{2}}tlačno hlađenje smanjuju rizik od skupljanja.
Odzračivanje plina: Optimizirano odzračivanje u područjima sklonim zadržavanju plina.
Vruće točke i lijepljenje plijesni: vruće točke identificirane u područjima debelih-stjenova; visoko{1}}rizične zone lijepljenja tretirane nitriranjem i površinskim premazom.
2.4 Usklađivanje kalupa i opreme
Dizajn kalupa i sustav ubrizgavanja usklađeni su sa -specifikacijom stroja za tlačno lijevanje od 70.000 kN sile stezanja, 1.078 kN sile ubrizgavanja i tlaka sustava od 17,5 MPa, osiguravajući stabilnu i preciznu proizvodnju.
3. Probe i provjera tlačnog lijevanja
3.1 Unutarnja kvaliteta
X-rendgenski pregled potvrdio je da unutarnja kvaliteta zadovoljava sve specifikacije, bez značajnih nedostataka.
3.2 Mehanička svojstva
Uzorci uzeti iz komponente pokazali su vlačnu čvrstoću veću ili jednaku 233,4 MPa, granicu razvlačenja veću ili jednaku 104,6 MPa i istezanje veće ili jednako 8,92%, u skladu s projektnim zahtjevima.
3.3 Točnost dimenzija
Rezultati 3D skeniranja pokazali su ukupnu deformaciju unutar 1,5 mm, u skladu s dimenzijskim tolerancijama.
4. Analiza nedostataka i korektivne mjere
Cold Shut i R-kutne pukotine u rebrima za pojačanje: Optimizirana geometrija rebara, povećani R-kutni polumjer i smanjena debljina jezgre kalupa poboljšali su protok metala i riješili probleme hladnog zatvaranja i pucanja.
Površinske ogrebotine na mjestu vrata: povećani kut propuha, prilagođena temperatura kalupa s 80 stupnjeva na 50 stupnjeva i smanjena brzina ubrizgavanja poboljšali su kvalitetu površine.
Deformacija spoja kormilarnice: prilagođeni kut ventilacije klizača i dodana funkcija korekcije pritiska za kontrolu deformacije i održavanje odgovarajuće udaljenosti otvaranja.
5. Zaključak
Optimizacija-procesa temeljena na simulaciji uspješno je ublažila visoko{1}}rizična područja, uključujući hladno zatvaranje, skupljanje, zarobljavanje plina, vruće točke i lijepljenje kalupa, produžujući vijek trajanja kalupa, skraćujući razvojne cikluse i smanjujući troškove.
Mehanička i dimenzionalna izvedba premašila je projektne specifikacije (vlačna čvrstoća veća ili jednaka 233,4 MPa, istezanje veće ili jednako 8,92%), osiguravajući sigurnost i pouzdanost vozila.
Integrirano tlačno lijevanje revolucionira automobilsku proizvodnju, posebno u sektoru električnih vozila, omogućavajući-visoku-integraciju proizvodnje. Prema Citic Securitiesu, očekuje se da će globalni prodor integriranog tlačnog lijevanja dosegnuti 30% do 2030., s tržišnim potencijalom većim od 240 milijardi RMB. Slijedeći Teslin primjer, veliki proizvođači originalne opreme, uključujući NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes i Toyota, aktivno usvajaju ovu tehnologiju.
