Hvordan overvinne utfordringene ved die-casting av aluminium for ny energi?

Hvorfor er aluminium die casting avgjørende – og utfordrende – for nye energiforsynte kjøretøyer?

Fordelene med aluminiumsdreiekasting for nye energifordonskjøretøy (NEV) er ganske betydelige, spesielt når det gjelder reduksjon av vekt og muligheten til å gjenvinne materialer senere. Når biler har lettere aluminiumsdelar, bruker dei mindre straum samla sett, noko som tyder at batteria held lenger mellom ladningane – noko som er svært viktig for alle som køyrer elbil på dagleg basis. Ifølgje bransjetal er det i dagens moderne bilar faktisk rundt 20–30 kg aluminiumsgjutning, og dette utgjer over 70 prosent av viktige strukturelle element i NEV, som til dømes plasseringa av batteria og kontrollen av motorane. Å fjerne unødvendig vekt hjelper også produsentar med å nå dei miljømåla, sidan lettare kjøretøy berre naturleg treng mindre energi for å vere effektive på vegane.

Å skala opp produksjonen medfører noen reelle tekniske problemer. Når vi støper komplekse former under høyt trykk, spesielt store deler, ender vi ofte opp med porøsitet. Dette svekker delene når de utsettes for varme eller mekanisk stress under drift. Samtidig fører all den raske oppvarmingen og avkjølingen til at støpeformene slites mye raskere enn forventet. Verktøyene holder ikke så lenge, og hver enkelt del blir dyrere. Situasjonen blir enda verre for produsenter av nye energiforsynte kjøretøyer som ønsker at komponentene deres skal ha tynnere vegger og være mer integrerte i sin helhet, bare for å utnytte hver bit av mulig effektivitet og plassbesparelse. Å løse disse problemene er ikke bare ønskelig – det er absolutt nødvendig hvis vi skal sikre at kjøretøyene våre forblir strukturelt holdbare, dimensjonelt nøyaktige og pålitelige over tid på disse lavkarbonplattformene.

Løsning av porøsitet og overflatefeil i aluminiumsstøping for komponenter til nye energiforsynte kjøretøyer

Vakuumassisteret aluminiumsdøpestøping: Reduserer gassporøsitet med opptil 70 %

Vakuumassisteret døpestøping fjerner luftlommer ved å opprette undertrykksforhold under injeksjonen av smeltet metall i formen, slik at trykket i formhulen kommer under 50 mbar. Dette hindrer effektivt gass fra å bli fanget inne i aluminiumsstøpningene. Ved fremstilling av batteriholder til nye energiforsørte kjøretøyer og motorhuskomponenter observeres omtrent 70 prosent færre problemer knyttet til porøsitet, samtidig som de strenge kravene til trykktetthet fortsatt oppfylles. Det som gjør denne metoden spesiell, er dens evne til å produsere strukturelle deler som kan varmebehandles, med jevn materietetthet over hele komponenten. Dette er svært viktig for krasjsikkerhet i henhold til bransjestandarder som ISO 6892-1 og FMVSS 301. Rapporter fra produksjonsgulvet viser lavere andel av støpninger som avvises ved røntgenkontroll, samt redusert behov for etterbehandling av feil etter støping – spesielt for de utfordrende tynnveggige komponentene. Samlet utbytte øker uten tap av komponentytelse.

Optimalisering av inngangssystemer og ventilasjonsystemer for forebygging av kalde skarper i strukturelle støpinger

Riktig plassering av innganger og velutformede ventiler kan hindre oppståelse av kalde skarper, siden de sikrer at metallet strømmer ved akkurat riktig temperatur og hastighet. For deler med smale tverrsnitt, som de som finnes i rammedeler til elbiler (EV), er det hensiktsmessig å bruke koniske innganger, siden de reduserer varmetap. Retningsbestemte ventiler er også viktige, da de hjelper til å drive ut fangluft før metallet begynner å herde. Ifølge noen datamodelleringsstudier reduseres problemene forårsaket av turbulent strømning med ca. 45 % når ventilarealene er større enn 30 % av inngangsarealet. I dagens industristandarder inkluderes vanligvis denne typen overveielser sammen med andre faktorer som materialevalg og støpeformforberedelsesteknikker.

• Konusformede overstrømningsbrønner som fanger oksidert overflatemateriale
• Trappetrinnformede ventilasjonskanaler som er designet for å tilpasse seg gassutvidelse
• Die-oppsett med perifert ventilasjon optimalisert for komplekse geometrier med stort overflateareal

Sammen sikrer disse egenskapene laminær strømning gjennom hele produksjonsløpet, noe som hindrer tidlig fastføring ved kritiske ledd og sikrer mekanisk sammenheng i belastede deler.

Utvidelse av die-livslengde og håndtering av termisk utmattelse i høyvolums aluminiumsdie-støping

Avanserte H13-verktøystål med NiCrMo-belegg øker motstanden mot termisk utmattelse med en faktor på 2,3

I verden av høyvolum aluminiumsdøpestøping er termisk syklisering fortsatt den viktigste årsaken til slitasje og skade på støpeformene. Å påføre nikkel-krom-molybden-beskyttelsesbelag på H13-verktøystål danner en god varmebarriere som reduserer temperatursvingninger ved overflaten med omtrent 40 %. Dette hjelper til å redusere forskjellene i utvidelseshastigheter når varmt aluminium ved ca. 660 grader Celsius kommer i kontakt med kjøligere støpeformstål. Resultatet? Færre mikrosprekker som starter og sprer seg gjennom materialet – en av de vanligste svikttypene som observeres under SAE J434-utmattingstester. Erfaring fra virkelige fabrikker viser at slike belagte støpeformer har en levetid som er ca. 2,3 ganger lengre mot termisk utmatting sammenlignet med vanlige ubelagte støpeformer. I tillegg gir den hardere overflaten bedre motstand mot klebing og slitasje forårsaket av all denne aluminiumskontakten. Ved å kombinere denne belagningsteknologien med nøyaktig utformede konforme kjølekanaler kan produsenter opprettholde dimensjonell stabilitet i verktøyene sine langt ut over 200 000 produksjonsykluser. Dette betyr lavere totalkostnader og deler som holder seg innen spesifikasjonene for viktige anvendelser i nye energiforsørte kjøretøyer, der konsekvens er avgjørende.

Muliggjør bærekraftig aluminiumsdreiemolding for lav-CO₂-produksjon av ny energi

Integrerte smelte-, avgassings- og oppbevaringssystemer reduserer energiforbruket med 18 % og CO₂-utslippene med 22 %

Når produsenter bruker integrerte smelte-, avgassings- og holdesystemer, reduseres behovet for å flytte materialer mellom prosesser. Dette betyr mindre varmetap, redusert oksidasjon og at arbeidere bruker langt mindre tid på håndtering av materialer. Å samle alle aluminiumsforberedelsessteg i én kontinuerlig prosess sparer ca. 18 % i energikostnader per tonne støpelegering. Samtidig reduseres karbondioksidutslippene med ca. 22 % sammenlignet med eldre batch-prosesser. Den egentlige fordelen ligger i muligheten til å bruke gjenvunnet aluminium fra forbrukerprodukter. Ifølge studier fra USAs energidepartement krever gjenvinning av aluminium bare 5 % av den energien som trengs for å produsere ny metall fra råmaterialer. Ettersom bilprodusenter verden over setter strengere utslippsmål i tråd med rammeverk som SBTi, gir slike systemer fabrikker mulighet til å redusere sitt karbonavtrykk uten å ofre kvaliteten på støpningene eller produksjonshastigheten. For elbilindustrien, som ser mot fremtiden, representerer dette en praktisk vei videre som balanserer miljøhensyn med driftsmessige behov innen aluminiumsdøsestøping.

FAQ-avdelinga

Hva er de viktigste fordelene med å bruke aluminiumsdreiemolding i NEV-er?

Aluminiumsdreiemolding i NEV-er gir betydelige fordeler, som vektreduksjon, noe som fører til lengre batterilevetid og økt energieffektivitet.

Hvilke utfordringer er forbundet med aluminiumsdreiemolding i stor skala?

Aluminiumsdreiemolding i stor skala står overfor utfordringer som porøsitet, økt verktøyslitasje på grunn av rask temperatursykling og sikring av dimensjonell nøyaktighet i komplekse deler.

Hvordan hjelper vakuumassistert dreiemolding med å redusere gassporøsitet?

Vakuumassistert dreiemolding hjelper med å redusere gassporøsitet ved å skape undertrykk under formingsprosessen, noe som betydelig reduserer mengden fanget luft i aluminiumsstøpningene.

Hvorfor er termisk utmattelse en bekymring ved aluminiumsdreiemolding?

Termisk utmattelse er en bekymring fordi hyppige temperaturendringer fører til verktøyslitasje, noe som igjen fører til mikrosprekker og redusert driftslevetid for verktøyene.