Hur man övervinner utmaningar inom aluminiumtryckgjutning för ny energi?

Varför är aluminiumtryckgjutning avgörande – och utmanande – för fordon med ny energi?

Fördelarna med tryckgjutning av aluminium för fordon med ny energi (NEV) är ganska betydande, särskilt när det gäller att minska vikten och möjligheten att återvinna material senare. När bilar har lättare aluminiumdelar förbrukar de mindre effekt totalt, vilket innebär att batterierna håller längre mellan laddningarna – något som är mycket viktigt för alla som kör eldrivna fordon i vardagliga sammanhang. Enligt bransjtall innehåller de flesta moderna bilar faktiskt cirka 20–30 kilogram aluminiumgjutningar, vilket utgör över 70 procent av de viktigaste strukturella elementen i NEV:er, till exempel där batterierna sitter och hur motorerna styrs. Att eliminera onödig vikt hjälper även tillverkare att uppnå sina miljömål, eftersom lättare fordon naturligt kräver mindre energi för att fungera effektivt på vägen.

Att skala upp produktionen medför vissa verkliga tekniska problem. När komplexa former gjuts under högt tryck, särskilt stora delar, uppstår ofta porositetsproblem. Detta försvagar delarna när de utsätts för värme eller mekanisk belastning under drift. Samtidigt sliter den snabba uppvärmningen och nedkylningen ner formverktygen mycket snabbare än förväntat. Verktygen håller inte lika länge, och varje del blir dyrare. Situationen blir ännu värre för tillverkare av fordon med ny energi som vill att deras komponenter ska ha tunnare väggar och vara mer integrerade i stort sett för att utnyttja varje möjlig effektivitets- och utrymmesfördel. Att lösa dessa problem är inte bara önskvärt – det är absolut nödvändigt om vi vill att våra fordon ska behålla sin strukturella integritet, dimensionella noggrannhet och pålitlighet på lång sikt på dessa plattformar med låg koldioxidutsläpp.

Lösning av porositet och ytskador vid aluminiumtryckgjutning för komponenter till fordon med ny energi

Vakuumstött aluminiumtryckgjutning: Minskar gasporositet med upp till 70 %

Vakuumstött tryckgjutning eliminerar luftfickor genom att skapa undertrycksförhållanden vid injicering av formmassan, vilket resulterar i kavitetstryck under 50 mbar. I princip förhindrar detta att gas fastnar i aluminiumgjutningar. Vid tillverkning av batterilådor för fordon med ny energi och motorhusdelar observerar vi cirka 70 procent färre problem relaterade till porositet, samtidigt som de krävande specifikationerna för trycktätning fortfarande uppfylls. Vad som gör denna metod särskild är att den möjliggör produktion av strukturella delar som kan värmebehandlas, med konstant materialtäthet över hela komponenten. Detta är av stort betydelse för krockskydd enligt branschstandarder som ISO 6892-1 och FMVSS 301. Rapporter från produktionsgolvet visar lägre andel avkastade delar vid röntgenkontroll samt mindre behov av efterbearbetning av defekter efter gjutning, särskilt för de svårhanterliga tunnväggiga komponenterna. Sammanlagt ökar utbytet utan att komponenternas prestanda försämras.

Optimering av gjutkanaler och ventileringsystem för att förhindra kallskarv i strukturella gjutdelar

Rätt placering av gjutkanaler och välkonstruerade ventiler kan förhindra kallskarv eftersom de säkerställer att metallflödet bibehålls vid exakt rätt temperatur och hastighet. För delar med smala tvärsnitt, såsom de som förekommer i ramkomponenter till elbilar (EV), är det rimligt att använda koniska gjutkanaler eftersom de minskar värmeavgången. Riktade ventiler är också viktiga eftersom de hjälper till att pressa ut innesluten luft innan metallen börjar stelna. Enligt vissa datorbaserade modelleringsstudier minskar problem orsakade av turbulent flöde med cirka 45 % när ventilytans area är större än 30 % av gjutkanalens area. Dagens branschstandard inkluderar vanligtvis dessa överväganden tillsammans med andra faktorer, såsom materialval och formberedningstekniker.

• Koniska överskottsbrunnar som fångar upp oxiderat ytermaterial
• Stegvisa ventileringskanaler som är utformade för att ta hänsyn till gasutvidgning
• Gjutformslayouter med perifert ventilerade utkast optimerade för komplexa geometrier med stort ytområde

Tillsammans säkerställer dessa funktioner laminär strömning under hela produktionen, vilket förhindrar tidig fastläggning vid kritiska fogar och säkerställer mekanisk sammanhängighet i lastbärande sektioner.

För längre livslängd på gjutformar och bättre hantering av termisk utmattning vid högvolyms aluminiumgjutning i form

Avancerade H13-verktygsstål med Ni-Cr-Mo-beläggningar ökar motståndet mot termisk utmattning med en faktor 2,3

I världen av högvolyms aluminiumtryckstötning är termisk cykling fortfarande den främsta orsaken till verktygsnötning och slitage. Att applicera nickel-krom-molybdenbeläggningar på H13-verktygsstål skapar en bra termisk barriär som minskar temperatursvängningarna vid ytan med cirka 40 %. Detta hjälper till att minska skillnaderna i expansionshastigheter när het aluminium vid cirka 660 grader Celsius möter kallare gjutverktygsstål. Resultatet? Färre mikrospännrissar som börjar bildas och sprider sig genom materialet – en av de vanliga felkällor som identifieras under SAE J434-mättnadstester. Erfarenheter från verkliga fabriksmiljöer visar att dessa belagda verktyg håller ungefär 2,3 gånger längre mot termisk utmattning jämfört med vanliga obelagda verktyg. Dessutom motstås fastsittning och slitage från allt detta aluminiumkontakt bättre tack vare den hårdare ytan. Genom att kombinera denna beläggningsteknik med noggrant utformade konformala kylningskanaler kan tillverkare bibehålla sitt verktyg dimensionellt stabilt långt bortom 200 000 produktionscykler. Detta innebär lägre totala kostnader och delar som förblir inom specifikationen för viktiga applikationer i nya energifordon, där konsekvens och konsistens är avgörande.

Möjliggör hållbar aluminiumtryckgjutning för tillverkning av nya energilösningar med låg CO2-utsläpp

Integrerade smält-, avgasnings- och hållsystem minskar energianvändningen med 18 % och CO2-utsläppen med 22 %

När tillverkare använder integrerade smält-, avgasnings- och hållsystem minskar de mängden materialhantering mellan processerna. Detta innebär mindre värmeavgång, minskad oxidation och att arbetare spenderar betydligt mindre tid på materialhantering. Att sammanföra alla aluminiumförberedelsesteg i en kontinuerlig process sparar cirka 18 % i energikostnader per ton gjutlegering. Samtidigt minskar koldioxidutsläppen med cirka 22 % jämfört med äldre batchmetoder. Den verkliga fördelen ligger i möjligheten att arbeta med återvunnet aluminium från konsumentprodukter. Enligt studier av USAs energidepartement kräver återvinning av aluminium endast 5 % av den energi som behövs för att framställa nytt metall från råmaterial. När bilföretag världen över ställer upp striktare emissionsmål i enlighet med ramverk som SBTi gör dessa typer av system det möjligt för fabriker att minska sin kolfootprint utan att påverka kvaliteten på gjutningarna eller produktionshastigheten. För elbilindustrin, som ser framåt, utgör detta en praktisk väg framåt som balanserar miljöhänsyn med operativa krav inom aluminiumtryckgjutning.

FAQ-sektion

Vilka är de främsta fördelarna med att använda aluminiumtryckgjutning i NEV:er?

Aluminiumtryckgjutning i NEV:er erbjuder betydande fördelar, såsom viktminskning, vilket leder till längre batterilivslängd och ökad energieffektivitet.

Vilka utmaningar är förknippade med högvolyms aluminiumtryckgjutning?

Högvolyms aluminiumtryckgjutning står inför utmaningar såsom porositetsproblem, ökad verktygsnötning på grund av snabba temperaturcykler samt säkerställande av dimensionsnoggrannhet i komplexa delar.

Hur hjälper vakuumstödd tryckgjutning att minska gasporositet?

Vakuumstödd tryckgjutning minskar gasporositet genom att skapa undertrycksförhållanden under formningen, vilket kraftigt minskar mängden luft som blir instängd i aluminiumgjutningarna.

Varför är termisk utmattning en fara vid aluminiumtryckgjutning?

Termisk utmattning är en fara eftersom frekventa temperaturändringar orsakar verktygsnötning, vilket leder till mikrospännrissningar och en förkortad driftslivslängd för gjutverktygen.