1 Предистория и значение
Съгласно стратегията за „двоен{0}}въглерод“ и бързия растеж на индустрията за нови енергийни превозни средства (NEV), лекият дизайн се превърна в основна тенденция за развитие в автомобилния сектор. Традиционните стоманени материали, поради високото си тегло и разходите за обработка, вече не могат да отговорят на изискванията за разширен обхват на движение и енергийна ефективност. Алуминиевите сплави, отличаващи се с ниска плътност, висока специфична якост и отлична устойчивост на корозия, се превърнаха в идеална алтернатива.
Интегрираната-технология за леене под налягане значително намалява броя на частите, свежда до минимум точките на заваряване, подобрява здравината на конструкцията и съкращава производствените цикли. Обаче конвенционалните отливки-от алуминиева сплав често изискват термична обработка след-леене за постигане на желаните механични свойства, което води до деформация на размерите, висока консумация на енергия и увеличени производствени разходи. Следователно изследването и прилагането на алуминиеви сплави без-обработка- са от голямо значение за подобряване на конкурентоспособността на NEV индустрията и насърчаване на устойчиво производство.
2 Дизайн без-топлинна{2}}алуминиева сплав
2.1 Принципи на проектиране
Конструкцията на алуминиеви сплави без термична-обработка- трябва да гарантира:
Стабилност на размерите и устойчивост на корозия;
Добра течливост и способност за пълнене на матрицата;
Еднакъв химичен състав и стабилна микроструктура;
Разход{0}}ефективност и индустриална приложимост.
2.2 Al-Si сплави
Al-Si сплавите са най-широко прилаганата система поради тяхната отлична леярска способност и стабилност на размерите. Изследванията показват:
Si подобрява твърдостта и устойчивостта на износване, но прекомерният Si увеличава крехкостта;
Fe има тенденция да образува игловидни-интерметали, които могат да бъдат неутрализирани от Mn;
Mg допринася за укрепването на-твърдия разтвор, въпреки че прекомерното съдържание намалява устойчивостта на корозия;
Sr и Ti/B пречистват зърната и подобряват механичните свойства.
Представителните сплави включват Castasil 37 и C611 в Европа, серията Aural в Канада, Tesla Alloy в САЩ и JDA1 и LDHM-02 в Китай. Тези сплави обикновено показват висока якост и добро удължение, което ги прави подходящи за структурни части на превозни средства.
2.3 Al-Mg сплави
Al-Mg сплавите са известни със своята устойчивост на корозия и висок потенциал на якост, но течливостта им е относително слаба. Основните дизайнерски подходи включват:
Добавяне на Si за подобряване на способността за леене;
Въвеждане на малки количества Zn за подобряване на укрепването на твърдия{0}}разтвор;
Използване на Be за намаляване на образуването на оксиден филм и горещо напукване.
Представителните сплави включват серия 560 (Канада), A152/A153 (САЩ), Magsimal 59 (Япония) и серия SJTU (Китай). Тези сплави балансират здравината и пластичността, което ги прави подходящи за компоненти на шасито и каросерията.
2.4 Други системи от сплави
Al-Ce-Mg-Si сплави: Редкоземни-Ce подобрява термичната стабилност и устойчивостта на корозия;
GDAS сплави: Проектирани за превъзходна стабилност на размерите;
Концепция за високо-ентропийна сплав: Много-елементният дизайн осигурява структурна стабилност и висока производителност.
3 Разработка и процес на интегрирано леене-под налягане
3.1 Технологична еволюция
Интегриране на една част-: Подмяна на монтаж на малки компоненти;
Едностранно-интегриране: частично интегриране на рамата на автомобила;
Двустранна-интеграция: Едновременно оформяне на леви-десни симетрични части;
Мащабна{0}}интеграция: Цялата задна част на долната част-на корпуса, въведена от Tesla.
3.2 Ключови параметри на процеса
Контрол на температурата: Стабилната температура на стопилката и формата осигурява равномерно пълнене и охлаждане;
Скорост на впръскване: Бавното впръскване осигурява равномерно запълване на формата, докато бързото впръскване намалява порьозността и студените затваряния;
Налягане и вакуум: Високото налягане повишава плътността, а вакуумът минимизира порьозността и дефектите при леене.
3.3 Предимства и ограничения
Предимства: Рационализирано производство, намалено тегло, подобрена структурна цялост;
Ограничения: Високи изисквания към оборудването, ограничен живот на формата, тесен прозорец на процеса.
4 Оптимизиране на оборудване и форми
Свръх{0}}големите-машини за леене под налягане със сили на затягане, вариращи от 6000 до 9000 тона, са разработени, за да отговорят на изискванията на големите компоненти на каросерията на превозни средства. Въпреки това остават предизвикателства:
Прецизност и стабилност на инжекционните системи;
Термичен баланс на матрицата и дизайн на охлаждане;
Кратък живот на формата и високи разходи за поддръжка.
Бъдещото развитие ще разчита на интелигентно управление на-машини за леене под налягане, оптимизиран дизайн на канала за охлаждане на матрицата и разработването на усъвършенствани стоманени форми.
5 предизвикателства и перспективи за бъдещето
Материали: Необходимо е по-нататъшно разработване на сплави с балансирана якост, пластичност и устойчивост на корозия;
Процес: Числената симулация и интелигентното управление ще бъдат ключови за стабилното производство;
Оборудване: Подобренията в прецизността и живота на формата са от съществено значение;
Приложения: Очаква се разширяване отвъд автомобилния в железопътния транспорт и космонавтиката.
В обобщение, интегрираната-технология за леене-на алуминиева-без термична обработка -движи олекотения дизайн и устойчивото производство в сектора на NEV. С бъдещите пробиви в разработването на сплави, контрола на процесите и надграждането на оборудването се очаква тази технология да намери по-широки приложения в автомобилната, железопътната и космическата промишленост.
