Hvordan overvinder man udfordringerne ved aluminiumsdøbeafstøbning til ny energi?

Hvorfor er aluminiumtrykstøbning afgørende – og udfordrende – for nye energiforsynede køretøjer

Fordelene ved aluminiumsdrejning til nye energikøretøjer (NEV) er ret betydelige, især når det gælder reduktion af vægt og muligheden for at genbruge materialer senere. Når biler har lettere aluminiumsdele, forbruger de mindre strøm i alt, hvilket betyder, at batterierne holder længere mellem opladninger – noget, der er meget vigtigt for alle, der kører elbiler i hverdagen. Ifølge branchetal indeholder de fleste moderne biler faktisk omkring 20–30 kilogram aluminiumsgods, og dette udgør mere end 70 procent af de vigtigste strukturelle elementer i NEV, f.eks. hvor batterierne er placeret og hvordan motorerne styres. Ved at fjerne unødvendig vægt kan producenter også nå deres grønne mål, da lettere køretøjer naturligt kræver mindre energi for at køre effektivt på vejen.

Udvidelse af produktionen medfører nogle reelle tekniske problemer. Når der støbes komplekse former under højt tryk – især store formdele – opstår der ofte porøsitetsproblemer. Dette svækker delene, når de udsættes for varme eller mekanisk spænding under drift. Samtidig forårsager den hurtige opvarmning og afkøling en meget hurtigere slid på støbeforme end forventet. Værktøjerne holder ikke så længe, og omkostningerne pr. del stiger. Situationen bliver endnu værre for producenter af nye energikøretøjer, som ønsker, at deres komponenter har tyndere vægge og er mere integrerede i alt, blot for at udnytte hver eneste mulighed for effektivitet og pladsbesparelse. At løse disse problemer er ikke blot en fordel – det er absolut nødvendigt, hvis vi vil sikre, at vores køretøjer forbliver strukturelt solide, dimensionelt præcise og pålidelige på lang sigt på disse lavkulstofplatforme.

Løsning af porøsitet og overfladedefekter ved aluminiumsstøbning i støbeforme til komponenter til nye energikøretøjer

Vakuum-understøttet aluminiumsdrejning: Reducerer gasporøsitet med op til 70 %

Vakuum-understøttet drejning fjerner luftlommer ved at oprette negative trykforhold under indsprøjtning af formen, så hulrumstrykket falder under 50 mbar. Dette forhindrer effektivt, at gas bliver fanget inde i aluminiumsdrejninger. Ved fremstilling af batterirammer til nye energifordrevne køretøjer og motorhusdele observeres ca. 70 % færre problemer relateret til porøsitet, samtidig med at de krævende specifikationer for tryktæthed stadig overholdes. Det særlige ved denne metode er dens evne til at producere strukturelle dele, der kan udsættes for varmebehandling, og som har en konstant materialefordeling gennem hele tværsnittet. Dette er særdeles vigtigt for kollisionsikkerhed i henhold til branchestandarder som ISO 6892-1 og FMVSS 301. Fabriksgulvrapporter viser færre afvisninger ved røntgenkontrol samt mindre behov for fejlrettelse efter drejningen, især ved de udfordrende tyndvæggede komponenter. Samlet udbytte stiger uden tab af komponenternes ydeevne.

Optimering af indstøbningssystemer og udluftningssystemer for forebyggelse af koldlægning i strukturelle støbninger

Korrekt placering af indstøbninger og veludformede udluftningsåbninger kan forhindre koldlægning, da de sikrer, at metalstrømmen bevares ved den rigtige temperatur og hastighed. For komponenter med smalle tværsnit, såsom dem, der findes i rammedele til elbiler (EV), er det hensigtsmæssigt at anvende kegleformede indstøbninger, da de reducerer varmetab. Retningsbestemte udluftningsåbninger er ligeledes vigtige, da de hjælper med at fjerne fanget luft, inden metallet begynder at hærde. Ifølge nogle computermodulestudier falder problemer forårsaget af turbulent strømning med ca. 45 %, når udluftningsarealerne er større end 30 % af indstøbningsarealet. Nutidens branchestandarder omfatter typisk disse overvejelser sammen med andre faktorer såsom materialevalg og mønsterforberedelsesteknikker.

• Kegleformede overstrømningsbrønde, der opsamler oxideret overflademateriale
• Trinformede udluftningskanaler, der er designet til at tilpasse sig gasudvidelse
• Die-layouts med perifere udluftningsåbninger, der er optimeret til komplekse geometrier med stor overfladeareal

Sammen sikrer disse funktioner laminær strømning gennem hele produktionsløbet, hvilket forhindrer for tidlig fastfrysning ved kritiske samlinger og sikrer mekanisk sammenhæng i bærende sektioner.

Forlængelse af die-livscyklus og håndtering af termisk træthed ved højvolumen aluminiumsdie-casting

Avancerede H13-værktøjsstål med Ni-Cr-Mo-belægninger øger modstanden mod termisk træthed med en faktor på 2,3

I verden af højvolumen aluminiums die-casting er termisk cyklus fortsat den primære årsag til værktøjslidelser. Anvendelse af nikkel-chrom-molybdæn-belægninger på H13-værktøjsstål danner en god termisk barriere, der reducerer temperatursvingninger ved overfladen med ca. 40 %. Dette hjælper med at mindske forskellene i udvidelseshastigheder, når varmt aluminium ved ca. 660 grader Celsius kommer i kontakt med køligere die-stål. Resultatet? Færre mikrorevner, der opstår og spreder sig gennem materialet – en af de almindelige svigtformer, der noteres under SAE J434-udmattelsestests. Praktisk erfaring fra fabrikker viser, at disse belagte dies har en levetid, der er ca. 2,3 gange længere i forhold til termisk udmattelse sammenlignet med almindelige ubelagte dies. Desuden modstår den hårdere overflade klistring og slid fra den omfattende kontakt med aluminium. Ved at kombinere denne belægnings-teknologi med omhyggeligt designede konformale kølekanaler kan producenter opretholde dimensional stabilitet i deres værktøjer langt ud over 200.000 produktionscyklusser. Dette betyder lavere samlede omkostninger samt komponenter, der forbliver inden for specifikationerne til vigtige anvendelser i nye energiforsynede køretøjer, hvor konsekvens og konsistens er afgørende.

Muliggør bæredygtig aluminiumsdysegodsning til fremstilling af nye energiprodukter med lavt CO2-udslip

Integrerede smelte-, afgasnings- og opbevaringssystemer reducerer energiforbruget med 18 % og CO2-emissionerne med 22 %

Når producenter bruger integrerede smelte-, afgasnings- og opbevaringssystemer, reduceres behovet for at flytte materialer mellem processer. Dette betyder mindre varmetab, reduceret oxidation og langt mindre tid, som arbejdere bruger på håndtering af materialer. Ved at integrere alle aluminiumsforberedelsesprocesser i én sammenhængende proces spares der ca. 18 % i energiomkostninger pr. ton støbt legering. Samtidig falder udledningen af kuldioxid med ca. 22 % i forhold til de gamle batch-processer. Den egentlige fordel ligger i muligheden for at anvende genbrugt aluminium fra forbrugerprodukter. Ifølge undersøgelser udført af det amerikanske energiministerium kræver genbrug af aluminium kun 5 % af den energi, der kræves til fremstilling af ny metal fra råmaterialer. Mens bilproducenter verden over fastsætter strengere emissionsmål i henhold til rammeværker som SBTi, giver disse typer systemer fabrikkerne mulighed for at reducere deres CO₂-fodaftryk, samtidig med at de opretholder god kvalitet af støbningerne og produktionshastigheden. For elbilindustrien, der ser fremad, repræsenterer dette en praktisk fremgangsmåde, der balancerer miljømæssige hensyn med operative behov inden for aluminiumsdøbefremstilling.

FAQ-sektion

Hvad er de primære fordele ved at bruge aluminium trykstøbning i NEV'er?

Aluminium trykstøbning i NEV'er giver betydelige fordele såsom vægtreduktion, hvilket fører til længere batterilevetid og øget energieffektivitet.

Hvilke udfordringer er forbundet med højvolumen aluminium trykstøbning?

Højvolumen aluminium trykstøbning står over for udfordringer såsom porøsitet, øget værktøjsslid på grund af hurtige temperaturcyklusser og sikring af dimensionel nøjagtighed i komplekse dele.

Hvordan hjælper vakuumunderstøttet trykstøbning med at reducere gasporøsitet?

Vakuumunderstøttet trykstøbning hjælper med at reducere gasporøsitet ved at skabe negativt tryk under støbningen, hvilket betydeligt mindsker den indesluttede luft i aluminiumstøbninger.

Hvorfor er termisk træthed en bekymring ved aluminium trykstøbning?

Termisk træthed er en bekymring, fordi hyppige temperaturændringer forårsager værktøjslid, hvilket fører til mikrorevner og en reduceret driftslevetid for værktøjerne.