Piese turnate sub presiune din aluminiu pentru componente de automobile: Ghidul final

Piesele turnate sub presiune din aluminiu sunt alegerea preferată pentru componentele auto moderne, deoarece reduc greutatea fără a sacrifica rezistența

Piese turnate sub presiune din aluminiu sunt utilizate pe scară largă pentru componentele de automobile, deoarece reduc greutatea vehiculului cu aproximativ 40-50% în comparație cu piesele echivalente din oțel, în timp ce îndeplinesc cerințele structurale și termice ale aplicațiilor pentru motor, transmisie și șasiu. . Procesul de turnare sub presiune de înaltă presiune (HPDC) permite, de asemenea, să fie produse forme complexe, cu pereți subțiri, cu toleranțe dimensionale strânse într-o singură etapă, reducând nevoia de mai multe piese prelucrate sau sudate.

Această combinație de greutate redusă, flexibilitate de proiectare și eficiență a producției este motivul pentru care turnarea sub presiune din aluminiu apar acum în blocurile motoare, carcasele transmisiei, suporturile structurale și din ce în ce mai mult în carcasele bateriilor și carcasele motoarelor vehiculelor electrice.

De ce producătorii de automobile se bazează pe turnarea sub presiune a aluminiului

Greutatea vehiculului afectează în mod direct eficiența combustibilului, autonomia și emisiile, motiv pentru care producătorii de automobile au înlocuit constant piesele din fontă și oțel cu alternative din aluminiu în ultimele două decenii. Reducerea greutății vehiculului cu 10% poate îmbunătăți eficiența combustibilului cu aproximativ 6-8% , conform studiilor de inginerie auto, făcând din aluminiu turnat sub presiune o pârghie directă pentru atingerea obiectivelor privind economia de combustibil și emisiile.

Libertatea de proiectare și consolidarea părților

Turnarea sub presiune la înaltă presiune permite inginerilor să combine ceea ce ar fi fost cinci sau șase piese separate din oțel ștanțate sau prelucrate într-o singură turnare de aluminiu. Această consolidare a pieselor reduce timpul de asamblare, elimină punctele de fixare și de sudură care ar putea eșua și simplifică lanțul de aprovizionare. Unii producători de vehicule electrice au folosit piese turnate mari din aluminiu dintr-o singură piesă, uneori numite „gigacastings”, pentru a înlocui zeci de componente structurale individuale în sub caroseria unui vehicul.

Proprietăți termice și electrice

Conductivitatea termică ridicată a aluminiului îl face potrivit pentru componentele care trebuie să disipeze căldura, cum ar fi blocurile motor, carcasele transmisiei și carcasele motoarelor electrice. Conductivitatea sa electrică decentă este, de asemenea, valoroasă în aplicațiile EV, cum ar fi carcasele bateriilor și carcasele barelor colectoare, unde gestionarea căldurii și ecranarea electromagnetică contează atât.

Componentăe comune ale autovehiculelor din aluminiu turnat sub presiune

Piesele turnate sub presiune din aluminiu apar în aproape fiecare sistem major de vehicule. Tabelul de mai jos prezintă cele mai comune componente și de ce se alege turnarea sub presiune a aluminiului pentru fiecare.

Alegerea potrivită a aliajului de aluminiu

Nu toate aliajele de turnare sub presiune ale aluminiului funcționează la fel, așa că selecția aliajului ar trebui să corespundă cerințelor mecanice și termice ale componentei.

• A380 — cel mai obișnuit aliaj de uz general, care oferă un echilibru bun între rezistență, turnabilitate și cost pentru suporturi și carcase.
• A383 — caracteristici îmbunătățite de umplere a matriței, adesea utilizate pentru piese cu pereți subțiri, cu geometrie complexă.
• A360 — rezistență și rezistență mai mare la coroziune, potrivite pentru componentele expuse la umiditate sau la substanțe chimice rutiere.
• Silafont-36 / AlSi10MnMg — aliaje cu ductilitate ridicată utilizate din ce în ce mai mult în piese turnate EV structurale și relevante în caz de accident.

Factori de calitate care determină fiabilitatea turnării

Controlul porozității

Porozitatea, sau gazele prinse și golurile de contracție în interiorul turnării, este principala cauză a defecțiunilor structurale în piesele auto turnate sub presiune. Chiar și 1-2% porozitate internă poate reduce rezistența la oboseală cu mai mult de 20% în componentele portante, motiv pentru care furnizorii de renume folosesc turnarea sub presiune asistată de vid sau inspecția cu raze X pentru piesele critice pentru siguranță.

Toleranța dimensională și finisarea suprafeței

Piesele turnate sub presiune auto necesită de obicei toleranțe între ±0,1 mm și ±0,3 mm, în funcție de piesă, deoarece multe componente se potrivesc direct cu piesele prelucrate sau ștanțate în altă parte a ansamblului. Cerințele de finisare a suprafeței variază și în funcție de aplicare, suprafețele cosmetice sau de etanșare necesită prelucrare suplimentară sau acoperire după turnare.

Considerații de cost în turnarea sub presiune a aluminiului

Costul sculelor este cea mai mare investiție inițială în turnarea sub presiune, matrițele din oțel pentru piese auto complexe costând adesea zeci de mii de dolari, în funcție de dimensiune și număr de cavități. Acest lucru face ca turnarea sub presiune să fie cea mai eficientă din punct de vedere al costurilor pentru volume de producție medie spre mare, de obicei peste 10.000 de unități , unde costul de scule pe piesă este repartizat pe o producție suficientă pentru a compensa investiția inițială.

Costul materialului fluctuează, de asemenea, cu prețurile globale ale aluminiului, astfel încât furnizorii care oferă aliaje de aluminiu reciclate sau secundare pot oferi economii semnificative pentru componentele care nu sunt esențiale pentru siguranță, fără a compromite performanța.

Cum să selectați un furnizor de încredere de turnare sub presiune din aluminiu

1. Confirmați certificarea IATF 16949, cerința standard de management al calității pentru industria auto.
2. Solicitați rapoarte de certificare a porozității și materialelor pentru componentele critice pentru siguranță.
3. Verificați sculele interne și capacitatea de prelucrare pentru a reduce timpul de livrare și problemele de coordonare.
4. Solicitați mostre de piese și rapoarte de inspecție dimensională înainte de a vă angaja la volumul total de producție.
5. Evaluați experiența lor cu cerințele dvs. specifice privind aliajul și grosimea peretelui.

Alegerea unui furnizor cu control de proces dovedit contează la fel de mult ca aliajul sau designul în sine, de atunci majoritatea defectelor de turnare sub presiune se regăsesc mai degrabă în parametrii de proces inconsecvenți decât în designul slab al pieselor . Un furnizor care poate demonstra niveluri consistente de porozitate, repetabilitate dimensională și certificare auto este, în general, partenerul mai sigur pe termen lung pentru producția continuă.