Интегрираните -компоненти на каросерията представляват голям технологичен пробив в съвременното автомобилно производство. Тази технология позволява висока степен на интегриране на части от алуминиева сплав в един или няколко големи компонента чрез едно-етапно леене под налягане, което значително намалява производствените разходи, подобрява обхвата на превозното средство и подобрява цялостната безопасност. Този документ представя казус от интегриран проект за леене под-предно отделение. За големи-размери, сложни-структурирани компоненти с висока механична производителност и множество изисквания за свързване ние идентифицираме предизвикателствата и рисковете при леенето под налягане. Чрез симулационен анализ, оптимизиране на параметрите на процеса и дизайн на матрицата крайният продукт постига съответствие с изискванията за точност на размерите, вътрешно качество и механични характеристики.
1. Структура и ключови точки за развитие на интегрираното предно отделение
Интегрираното леене под налягане съчетава традиционните процеси на щамповане и заваряване в една стъпка, използвайки машини за-леене под налягане с висока сила на затягане за формиране на множество компоненти от алуминиева сплав в една или няколко големи части. Предимствата на тази технология включват:
Намаляване на разходите: По-малкото производствени стъпки и намалените точки на заваряване намаляват общите разходи за превозното средство.
Лек дизайн: Алуминиевата-сплав от един материал подобрява пробега на автомобила.
Подобрена безопасност: Намалените заварки увеличават устойчивостта на усукване и ефективността при сблъсък.
Вграденото предно отделение, изследвано тук, е с размери 1600 mm × 940 mm × 700 mm, тежи 53 kg и има средна дебелина на стената от 4,6 mm. Компонентът използва серия AlSi7 алуминиева сплав-необработена-. Основните изисквания за ефективност включват якост на опън, по-голяма или равна на 215 MPa, граница на провлачване, по-голяма или равна на 115 MPa, удължение, по-голямо или равно на 9%, и ъгъл на огъване, по-голям или равен на 20 градуса. Вътрешното качество е стриктно контролирано за порьозност, дефекти на отвори с резба и размери на контура, като скоростта на преминаване на пълен-размер е по-голяма или равна на 97% и не-обработени повърхности се контролират в рамките на 1,6–3,0 mm толеранс.
2. Процес на леене под налягане и дизайн на матрицата
2.1 Предизвикателства и рискове
Като преден структурен компонент, интегрираното-отлято предно отделение трябва да отговаря на изискванията за производителност при сблъсък, умора и свързване, като позволява заваряване, SPR и лепилни съединения. Големият размер, дългите пътища на пълнене и неравномерното втвърдяване увеличават сложността на процеса, изисквайки високопрецизно оборудване и строг контрол на качеството. Използването на сплав-без термична{4}}обработка избягва термично изкривяване, но изисква внимателно наблюдение на състава на материала и качеството на процеса, включително инспекция на входящия материал, наблюдение на пещта и-проверки в процеса.
2.2 Проектиране на параметрите на процеса
Избраният материал е AlSi7 алуминиева сплав-без термична{2}}обработка. Общата маса, включително вентилационна и вентилационна система, е ~65,5 kg, с проектирана площ от 15 978 cm² и средна дебелина на стената от 4,6 mm. Параметрите на процеса и кривите на скоростта на инжектиране се изчисляват въз основа на съотношението на запълване на формата, площта на буталото, плътността на алуминия и дебелината на стената, за да се осигури равномерно запълване и втвърдяване.
2.3 Симулационен анализ и оптимизация
Ключовите индикатори на процеса бяха оптимизирани с помощта на симулация на поток:
Скорост на пълнене: Скоростта на вътрешния затвор се поддържа при 45–85 m/s, средно 67,4 m/s, осигурявайки стабилно пълнене на формата.
Температура на пълнене: Обща температура над 620 градуса; зони с ниска{1}}температура смекчени чрез добавяне на спомагателни порти за намаляване на риска от студено затваряне.
Проследяване на потока на материала: Проверен равномерен поток без конвергенция в амортисьорната кула или областите на занитване.
Втвърдяване и свиване: Областите с дебели-стени се втвърдяват последни; предварително-отлети щифтове и охлаждане под високо-налягане намаляват риска от свиване.
Вентилиране на газ: Оптимизирано вентилиране в зони, склонни към улавяне на газ.
Горещи точки и полепване на мухъл: Горещи точки, идентифицирани в участъци с дебели-стени; високо{1}}рискови зони на залепване, третирани с азотиране и повърхностно покритие.
2.4 Съвпадение на формата и оборудването
Дизайнът на формата и системата за впръскване бяха приведени в съответствие със спецификацията на-машина за леене под налягане от 70 000 kN сила на затягане, 1078 kN сила на впръскване и 17,5 MPa системно налягане, осигурявайки стабилно и прецизно производство.
3. Изпитания и проверка на леене под налягане
3.1 Вътрешно качество
Р-рентгеновата проверка потвърди, че вътрешното качество отговаря на всички спецификации, без значителни дефекти.
3.2 Механични свойства
Пробите, взети от компонента, показват якост на опън, по-голяма или равна на 233,4 MPa, граница на провлачване, по-голяма или равна на 104,6 MPa, и удължение, по-голямо или равно на 8,92%, отговарящи на проектните изисквания.
3.3 Точност на размерите
Резултатите от 3D сканиране показват обща деформация в рамките на 1,5 mm, отговаряйки на допустимите отклонения на размерите.
4. Анализ на дефекти и коригиращи мерки
Студено затваряне и R-ъглови пукнатини в армировъчните ребра: Оптимизирана геометрия на ребрата, увеличен R-радиус на ъгъла и намалена дебелина на сърцевината на матрицата подобриха потока на метала и разрешиха проблемите със студеното затваряне и пукнатините.
Повърхностни драскотини по местоположението на вратата: Увеличеният ъгъл на теглене, коригираната температура на формата от 80 градуса на 50 градуса и намалената скорост на инжектиране подобряват качеството на повърхността.
Деформация на връзката на рулевата рубка: Регулиран ъгъл на вентилиране на плъзгача и добавена функция за коригиране на натискането за контролиране на деформацията и поддържане на подходящи разстояния на отваряне.
5. Заключение
Базираната на симулация{0}}оптимизация на процеса успешно смекчи високо{1}}рисковите зони, включително студено затваряне, свиване, улавяне на газ, горещи точки и залепване на матрицата, удължавайки живота на матрицата, съкращавайки циклите на разработка и намалявайки разходите.
Механичните характеристики и характеристиките на размерите надвишават проектните спецификации (якост на опън по-голяма или равна на 233,4 MPa, удължение по-голяма или равна на 8,92%), гарантирайки безопасност и надеждност на превозното средство.
Интегрираното леене под налягане революционизира автомобилното производство, особено в сектора на електромобилите, като позволява-високо{1}}интегрирано производство. Според Citic Securities глобалното навлизане на интегрираното леене под налягане се очаква да достигне 30% до 2030 г., с пазарен потенциал над 240 милиарда RMB. Следвайки примера на Tesla, големи OEM производители, включително NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes и Toyota, активно приемат тази технология.
