Hogyan lehet leküzdeni az alumínium nyomóöntés kihívásait az új energiák esetében?

Miért kritikus és kihívást jelentő az alumínium nyomóöntés az új energiájú járművek esetében?

Az alumínium nyomóöntés előnyei az új energiájú járművek (NEV) számára meglehetősen jelentősek, különösen a tömeg csökkentése és az anyagok későbbi újrahasznosítása tekintetében. Amikor az autóknak könnyebb alumínium alkatrészei vannak, azok összességében kevesebb energiát fogyasztanak, ami azt jelenti, hogy az akkumulátorok hosszabb ideig működnek töltés között – ez pedig nap mint nap elektromos járművekkel közlekedők számára különösen fontos tényező. Az ipari adatok szerint a legtöbb modern autóban valójában kb. 20–30 kilogramm alumínium öntvény található, amely a NEV-k fontos szerkezeti elemeinek több mint 70 százalékát teszi ki – például ahol az akkumulátorok elhelyezkednek, illetve hogyan történik a motorok vezérlése. A felesleges tömeg eltávolítása segít a gyártóknak elérni a környezetbarát célokat is, mivel a könnyebb járművek természetes módon kevesebb energiát igényelnek ahhoz, hogy hatékonyan működjenek az úton.

A termelés méretnövelése komoly műszaki problémákat vet fel. A bonyolult alakú alkatrészek nagynyomású öntése során, különösen a nagy formátumú darabok esetében gyakran porózus szerkezetet kapunk. Ez gyengíti az alkatrészeket, amikor üzemelés közben hő- vagy mechanikai terhelés éri őket. Ugyanakkor a gyors fűtés és hűtés miatt a szerszámok sokkal gyorsabban kopnak, mint azt eredetileg vártuk. A szerszámok élettartama csökken, és így minden egyes alkatrész költsége növekszik. A helyzet még súlyosabb a új energiájú járművek gyártói számára, akik alkatrészeiket vékonyabb falvastagsággal és átfogóbb integrációval kívánják megalkotni, hogy a lehető legnagyobb hatásfokot és térhatékony megoldást érjék el. Ezeknek a problémáknak a megoldása nem csupán kívánatos, hanem feltétlenül szükséges ahhoz, hogy járműveink szerkezeti integritása, méretbeli pontossága és hosszú távú megbízhatósága megmaradjon ezeken a szén-dioxid-kibocsátást csökkentő platformokon.

Porózus szerkezet és felületi hibák kiküszöbölése alumínium nyomóöntött alkatrészeknél új energiájú járművekhez

Vákuumos segédlettel végzett alumínium nyomóöntés: A gázosodás csökkentése akár 70%-kal

A vákuumos segédlettel végzett nyomóöntés eltávolítja a levegőzónákat úgy, hogy negatív nyomású körülményeket hoz létre az öntőforma betöltésekor, így a munkadarab üregében 50 mbar alatti nyomás érhető el. Alapvetően ez megakadályozza, hogy gáz kerüljön be az alumínium öntvények belsejébe. Amikor új energiával működő járművek akkumulátortartóinak és motorház alkatrészeinek gyártására használjuk ezt az eljárást, a porozitással kapcsolatos problémák száma körülbelül 70%-kal csökken, miközben továbbra is teljesülnek az igen szigorú nyomásállósági előírások. Ennek a módszernek az egyik különleges jellemzője, hogy lehetővé teszi olyan szerkezeti alkatrészek gyártását, amelyek hőkezelhetők, és anyagsűrűségük egységes a teljes térfogatban. Ez különösen fontos a balesetbiztonság szempontjából az ISO 6892-1 és az FMVSS 301 ipari szabványok szerint. A gyártóüzem jelentései szerint csökkennek az röntgenfelvételek alapján történő elutasítások száma, valamint kevesebb javítási munka szükséges az öntés után, főként azoknál a nehézkes, vékony falú alkatrészeknél. Az általános kihozatal növekszik anélkül, hogy bármilyen teljesítménycsökkenés következne be az alkatrészeknél.

A befolyó- és légtelenítő rendszerek optimalizálása hidegvarratok megelőzésére szerkezeti öntvényeknél

A befolyók megfelelő elhelyezése és a jól megtervezett légtelenítő nyílások megakadályozhatják a hidegvarratok keletkezését, mivel a fém áramlását éppen a megfelelő hőmérsékleten és sebességen tartják. A szűk keresztmetszetű alkatrészeknél – például az elektromos járművek vázkarakterisztikáját meghatározó alkatrészeknél – a csökkenő keresztmetszetű (kúpos) befolyók alkalmazása célszerű, mivel csökkentik a hőveszteséget. A irányított légtelenítő nyílások szintén fontosak, mert segítenek a becsapódott levegő kiszorításában még a fém megkeményedése előtt. Egyes számítógépes modellezési tanulmányok szerint, ha a légtelenítő nyílások felülete meghaladja a befolyó méretének 30%-át, akkor kb. 45%-kal csökkennek a turbulens áramlás okozta problémák. A mai ipari szabványok általában ilyen megfontolásokat is tartalmaznak más tényezőkkel együtt, mint például az anyagválasztás és az öntőforma-előkészítési technikák.

• Kúp alakú túlfolyómedencék, amelyek az oxidált felületi anyagot gyűjtik össze
• Lépcsőzetesen kialakított légtelenítő csatornák, amelyek a gázok kiterjedésének fogadására lettek tervezve
• A komplex, nagy felületű geometriákhoz optimalizált, kerületi szellőzésű szerszámkiosztások

Ezek a funkciók együttesen lamináris áramlást biztosítanak a gyártási sorozatok során, megelőzve a kritikus illesztések helyén bekövetkező korai szilárdulást és biztosítva a mechanikai folytonosságot a terhelés alatt álló szakaszokban.

Szerszámélettartam-növelés és hőmérsékleti fáradás kezelése nagy mennyiségű alumínium nyomóöntésnél

A fejlett H13-es szerszámacél Ni-Cr-Mo bevonattal 2,3-szor növeli a hőmérsékleti fáradással szembeni ellenállást

A nagy mennyiségű alumínium nyomóöntés világában a hőciklusozás továbbra is a fő oka az öntőszerszámok kopásának és meghibásodásának. A nikkel-króm-molibdén bevonat alkalmazása az H13-es szerszámacélra hatékony hőgátként funkcionál, és körülbelül 40%-kal csökkenti a felületi hőingásokat. Ez segít csökkenteni a kiterjedési sebességek közötti különbséget, amikor a kb. 660 °C-os forró alumínium találkozik a hidegebb öntőszerszám-acéllal. Az eredmény? Kevesebb mikrorajtadás kezdődik és terjed el az anyagban – ez egyik gyakori meghibásodási pont a SAE J434 fáradási vizsgálatok során megfigyelt jelenségek között. Gyakorlati gyári tapasztalatok azt mutatják, hogy ezekkel a bevonatokkal ellátott öntőszerszámok hőfáradással szemben körülbelül 2,3-szor hosszabb ideig tartanak, mint a szokásos, bevonat nélküli szerszámok. Emellett a keményebb felület ellenáll az alumíniumhoz való ragadásnak és kopásnak. Ha ezt a bevonattechnológiát a gondosan tervezett konform hűtőcsatornákkal kombinálják, a gyártók szerszámaik méretstabilitását megtarthatják akár 200 000 termelési ciklusnál is többet. Ez alacsonyabb összköltséget és specifikációknak megfelelő alkatrészeket jelent fontos alkalmazásokhoz az új energiával működő járművekben, ahol a konzisztencia a legfontosabb.

Fenntartható alumínium nyomóöntés lehetővé tétele alacsony CO₂-kibocsátású új energiaipari gyártáshoz

Integrált olvadék-kezelő, gáztalanító és tartási rendszerek 18%-kal csökkentik az energiafelhasználást és 22%-kal a CO₂-kibocsátást

Amikor a gyártók integrált olvadás-, gáztalanítási és tartási rendszereket használnak, csökkentik az anyagok folyamatok közötti mozgatását. Ez azt jelenti, hogy kevesebb hő veszik el, csökken az oxidáció, és a munkavállalók lényegesen kevesebb időt töltenek az anyagok kezelésével. Az összes alumínium-előkészítési lépés egyetlen folyamatos folyamatba való beépítése körülbelül 18%-os energia-megtakarítást eredményez tonnánként öntött ötvözet esetén. Ugyanakkor a szén-dioxid-kibocsátás körülbelül 22%-kal csökken a régi, kötegelt módszerekhez képest. A valódi előny abból származik, hogy újrahasznosított alumíniumot lehet felhasználni fogyasztói termékekből. A USA Energiatárcája által végzett tanulmányok szerint az alumínium újrahasznosítása csak az alapanyagokból történő új fém előállításához szükséges energia 5%-át igényli. Ahogy a világ minden táján a gépjárműgyártó vállalatok egyre szigorúbb kibocsátási célokat állítanak fel az SBTi-keretrendszerhez hasonló irányelvek alapján, ezek a rendszerek lehetővé teszik a gyárak számára, hogy csökkentsék szén-lábnyomukat, miközben megtartják a jó minőségű öntvényeket és a termelési sebességet. Az elektromos járműipar számára a jövőben ez egy gyakorlatias útmutatót jelent, amely kiegyensúlyozza a környezeti szempontokat és az üzemeltetési igényeket az alumínium nyomóöntés területén.

GYIK szekció

Mik a fő előnyei az alumínium nyomóöntésnek az új energiájú járművekben (NEV)?

Az alumínium nyomóöntés az új energiájú járművekben (NEV) jelentős előnyöket kínál, például a tömeg csökkentését, amely hosszabb akkumulátor-élettartamhoz és növekedett energiahatékonysághoz vezet.

Milyen kihívásokkal jár a nagy mennyiségű alumínium nyomóöntés?

A nagy mennyiségű alumínium nyomóöntés olyan kihívásokkal néz szembe, mint a pórusossági problémák, a gyors hőmérséklet-ingadozás miatti növekedett szerszámkopás, valamint a bonyolult alkatrészek méretbeli pontosságának biztosítása.

Hogyan segít a vákuumos segédnyomóöntés csökkenteni a gázpórusosságot?

A vákuumos segédnyomóöntés csökkenti a gázpórusosságot a formázás során létrehozott negatív nyomású körülményekkel, ami jelentősen csökkenti a becsukódott levegő mennyiségét az alumínium öntvényekben.

Miért okoz aggodalmat a hőmérsékleti fáradás az alumínium nyomóöntésnél?

A hőmérsékleti fáradás aggodalomra ad okot, mert a gyakori hőmérsékletváltozások szerszámkopást okoznak, mikrorepedéseket eredményeznek, és csökkentik a szerszámok üzemelési élettartamát.