Miten voita haasteet alumiinista valutettaessa uusien energialähteiden käyttöön tarkoitetuissa ajoneuvoissa?

Miksi alumiininen puristusvalu on ratkaisevan tärkeää ja haastavaa uusien energialähteiden ajoneuvoille

Alumiinista valutettujen osien hyödyt uusien energialähteiden ajoneuvoissa (NEV) ovat melko merkittäviä, erityisesti kun kyseessä on painon vähentäminen ja materiaalien myöhempää kierrätettävyys. Kun autoissa käytetään kevyempiä alumiiniosia, niiden kokonaisenergiankulutus pienenee, mikä tarkoittaa pidempiä akkujen latausvälejä – tämä on erityisen tärkeää kaikille sähköajoneuvoja päivittäin käyttäville kuljettajille. Teollisuuden tilastojen mukaan useimmissa nykyaikaisissa autoissa on noin 20–30 kilogrammaa alumiinivalukappaleita, ja nämä muodostavat yli 70 prosenttia tärkeistä rakenteellisista elementeistä uusien energialähteiden ajoneuvoissa, kuten akkujen sijoituspaikoista ja moottorien ohjausrakenteista. Turhan painon poistaminen auttaa valmistajia saavuttamaan myös ympäristötavoitteensa, sillä kevyempiä ajoneuvoja tarvitaan luonnollisesti vähemmän energiaa tehokkaaseen liikkumiseen tiellä.

Tuotannon laajentaminen aiheuttaa joitakin todellisia teknisiä ongelmia. Kun monimutkaisia muotoja valutaan korkeassa paineessa, erityisesti suurikokoisia osia, päädytään usein ilmakuplia sisältäviin osiin. Tämä heikentää osien kestävyyttä lämmön ja mekaanisen rasituksen aikana käytössä. Samalla nopea kuumennus ja jäähdytys kuluttaa muotteja huomattavasti nopeammin kuin odotettiin. Työkalut eivät kestä yhtä kauan, ja jokaisen osan tuotantokustannukset nousevat. Tilanne pahenee entisestään uusien energialähteiden ajoneuvojen (NEV) valmistajille, jotka haluavat komponenttiensa seinämien olevan ohuempia ja kokonaisuutena integroitumpia saadakseen irti mahdollisimman paljon tehosta ja tilasäästöistä. Näiden ongelmien ratkaiseminen ei ole vain toivottavaa – se on ehdottoman välttämätöntä, jos haluamme säilyttää ajoneuvomme rakenteellisen lujuuden, mitallisesti tarkan ja luotettavan pitkän aikaa näillä vähähiilisillä alustoilla.

Ilmakuplien ja pinnan virheiden korjaaminen alumiinivalusosissa uusien energialähteiden ajoneuvojen (NEV) komponenteille

Tyhjiöavustettu alumiinimuuottiluonti: Kaasuporositeetin vähentäminen jopa 70 %

Tyhjiöavustettu muuottiluonti poistaa ilmakuplat luomalla negatiivisen paineen olosuhteet muottimassan injektoinnin aikana, jolloin kammion paine laskee alle 50 mbar:n. Periaatteessa tämä estää kaasun jäämisen sisälle alumiinivalukappaleisiin. Kun valutaan akkulaatikoita uusien energialähteiden ajoneuvoihin ja moottorikotelo-osia, porositeettiliittyvät ongelmat vähenevät noin 70 prosenttia, samalla kun säilytetään tiukat painetiukkuusvaatimukset. Tämän menetelmän erityispiirteeksi tekee se, että sillä voidaan valuttaa rakenteellisia osia, joita voidaan lämpökäsittellä ja joiden materiaalin tiukkuus on yhtenäinen koko kappaleen alueella. Tämä on erityisen tärkeää törmäysturvallisuuden kannalta alan standardien, kuten ISO 6892-1 ja FMVSS 301, mukaan. Teollisuuslaitosten raportit osoittavat alhaisemmat röntgenvalvonnan hylkäysluvut ja vähemmän virheiden korjaamista valujen jälkeen, erityisesti haastavissa ohutseinäisissä komponenteissa. Kokonaishyötysuhde paranee ilman komponenttien suorituskyvyn heikkenemistä.

Kylmän sauman estäminen rakenteellisissa valukappaleissa optimoimalla valumisen ohjaus- ja ilmanpoistojärjestelmät

Oikea sijainti valumisaukoille ja hyvin suunnitellut ilmanpoistot voivat estää kylmien saumoja, koska ne pitävät sulametallin virtaamisen tasaisena juuri oikeassa lämpötilassa ja nopeudessa. Sähköajoneuvojen (EV) kehikon komponenteissa käytettävissä ohuissa osissa tärppätyt valumisaukot ovat järkevä ratkaisu, sillä ne vähentävät lämmön menetystä. Suuntaviivaiset ilmanpoistot ovat myös tärkeitä, koska ne auttavat poistamaan jääneen ilman ennen kuin metalli alkaa kovettua. Tietokonesimulaatiotutkimusten mukaan, kun ilmanpoistojen pinta-ala on yli 30 % valumisaukon pinta-alasta, on ongelmien määrä, joita aiheuttaa turbulentin virtauksen, noin 45 % pienempi. Nykyiset teollisuuden standardit sisältävät yleensä tällaisia näkökohtia sekä muita tekijöitä, kuten materiaalin valintaa ja muottivalmistustekniikoita.

• Kartiomaiset ylivuotokupit, jotka keräävät hapettuneen pinnanmateriaalin
• Portaittainen ilmanpoistokanavisto, joka on suunniteltu ottamaan huomioon kaasun laajeneminen
• Keuhkoalueen ilmanpoistolla varustetut muottijärjestelmät, jotka on optimoitu monimutkaisille, suuren pinta-alan geometrioille

Yhdessä nämä ominaisuudet säilyttävät laminaarisen virtauksen tuotantosarjojen ajan estäen liian aikaista kovettumista kriittisissä liitoksissa ja varmistamalla mekaanisen jatkuvuuden kuormitettavissa osissa.

Muottien elinikää pidennetään ja lämpöväsymystä hallitaan suurtehosisällytysalumiinimuotinkäsittelyssä

Edistyneet H13-työkaluteräkset nikkelikromimolybdeenipinnoitteineen parantavat lämpöväsymyskestävyyttä 2,3-kertaisesti

Korkean tuotantonopeuden alumiinivalukappaleiden valussa lämpövaihtelu on edelleen pääsyy työkalujen kulumiseen ja vaurioitumiseen. Nikkeli-kromi-molybdeenipinnoitteet, jotka levitetään H13-työkaluteräksille, muodostavat tehokkaan lämmöneristeen, joka vähentää pintalämpötilan vaihteluita noin 40 %. Tämä auttaa vähentämään laajenemisnopeuksien eroja, kun noin 660 asteen lämpöinen alumiini kohtaa viileämmän valumuottiteräksen. Tuloksena on vähemmän mikrorakkoja, jotka alkavat syntyä ja leviä materiaalin läpi – tämä on yksi yleisimmistä vauriokohtia, joita havaitaan SAE J434 -väsymystesteissä. Käytännön tehdaskokemukset osoittavat, että näillä pinnoitettuilla muoteilla on noin 2,3 kertaa pidempi kestoikä lämpöväsymykseen verrattuna tavallisilla pinnoittamattomilla muotteilla. Lisäksi kovempi pinta vastustaa alumiinin tarttumista ja kulumista. Kun tämä pinnoitusteknologia yhdistetään huolellisesti suunniteltuihin muotoon sopiviin jäähdytyskanaviin, valmistajat voivat pitää työkalunsa mitallisesti vakaina yli 200 000 tuottokierrosta pidempään. Tämä tarkoittaa alhaisempia kokonaiskustannuksia ja osia, jotka pysyvät vaaditulla tarkkuudella tärkeissä sovelluksissa uusien energialähteiden ajoneuvoissa, joissa johdonmukaisuus on ratkaisevan tärkeää.

Mahdollistaa kestävän alumiinivalukappaleiden valamisen vähähiilisiin uusiutuviin energiaan perustuvaan tuotantoon

Integroidut sulatus-, kaasunpoisto- ja säilytysjärjestelmät vähentävät energiankulutusta 18 %:lla ja CO2-päästöjä 22 %:lla

Kun valmistajat käyttävät integroituja sulatus-, kaasunpoisto- ja säilytysjärjestelmiä, materiaalien siirtäminen prosessien välillä vähenee. Tämä tarkoittaa vähäisempää lämmön menetystä, pienentynyttä hapettumista ja huomattavasti vähäisempää työntekijöiden aikaa materiaalien käsittelyyn. Kaikkien alumiinivalmisteiden valmistusvaiheiden yhdistäminen yhdeksi jatkuvaksi prosessiksi säästää noin 18 % energiakustannuksista tonnia kohden valutettua seosta. Samalla hiilidioksidipäästöt vähenevät noin 22 % verrattuna vanhoihin eräkohtaisiin menetelmiin. Todellinen etu syntyy siitä, että järjestelmällä voidaan käsitellä kuluttajatuotteista peräisin olevaa kierrätettyä alumiinia. Yhdysvaltojen energiaministeriön tutkimusten mukaan alumiinin kierrätys vaatii vain 5 %:n energiamäärän verran verrattuna uuden metallin valmistamiseen raaka-aineista. Kun autoteollisuus maailmanlaajuisesti asettaa tiukempia päästötavoitteita SBTi-kehysten mukaisesti, tällaiset järjestelmät mahdollistavat tehdasten hiilijalanjäljen vähentämisen ilman, että valujen laatu tai tuotantonopeus kärsivät. Sähköautojen teollisuudelle tulevaisuudessa tämä edustaa käytännöllistä eteenpäin vievää ratkaisua, joka tasapainottaa ympäristöhuolen ja toiminnalliset vaatimukset alumiinimuottivalussa.

UKK-osio

Mitkä ovat alumiinisen painevalugan käytön tärkeimmät edut uusissa energialähteissä (NEV)?

Alumiinisen painevalugan käyttö uusissa energialähteissä (NEV) tarjoaa merkittäviä etuja, kuten painon vähentämistä, mikä johtaa pidemmälle akun käyttöajalle ja parantuneeseen energiatehokkuuteen.

Mitkä haasteet liittyvät suuritehoiseen alumiiniseen painevalukseen?

Suuritehoinen alumiininen painevalu kohtaa haasteita, kuten ilmakuplia, muottien kulumisen lisääntymistä nopean lämpötilan vaihtelun vuoksi sekä monimutkaisten osien mitallisen tarkkuuden varmistamista.

Kuinka tyhjiöavusteinen painevalu auttaa vähentämään kaasuporositeettia?

Tyhjiöavusteinen painevalu vähentää kaasuporositeettia luomalla negatiivisen paineen tilanteen muotin valussa, mikä merkittävästi vähentää alumiinivalukappaleissa jääneen ilman määrää.

Miksi lämpöväsymys on huolenaihe alumiinisen painevalun yhteydessä?

Lämpöväsymys on huolenaihe, koska usein toistuvat lämpötilan muutokset aiheuttavat muottien kulumista, mikä johtaa mikrorakoihin ja muottien käyttöiän lyhenemiseen.