Интегрированные-литые кузовные компоненты представляют собой крупный технологический прорыв в современном автомобилестроении. Эта технология обеспечивает высокую степень интеграции деталей из алюминиевых сплавов в один или несколько крупных компонентов посредством одноэтапного литья под давлением, что значительно снижает производственные затраты, увеличивает запас хода автомобиля и повышает общие показатели безопасности. В этом документе представлен практический пример проекта литья под давлением с интегрированным передним отсеком-. Для крупных-компонентов сложной-структуры с высокими механическими характеристиками и множеством требований к соединениям мы выявляем проблемы и риски литья под давлением. Благодаря моделированию, оптимизации параметров процесса и проектированию пресс-форм конечный продукт достигает соответствия требованиям к точности размеров, внутреннему качеству и механическим характеристикам.
1. Структура и ключевые моменты развития интегрированного переднего отделения.
Комплексное литье под давлением объединяет традиционные процессы штамповки и сварки в один этап с использованием машин для литья под давлением-с высоким усилием смыкания для формирования нескольких компонентов из алюминиевых сплавов в одну или несколько крупных деталей. К преимуществам этой технологии относятся:
Снижение затрат: меньшее количество производственных этапов и меньшее количество точек сварки снижает общую стоимость автомобиля.
Легкая конструкция: единый-алюминиевый сплав увеличивает запас хода автомобиля.
Повышенная безопасность: уменьшенное количество сварных швов повышает жесткость на кручение и повышает устойчивость к ударам.
Изучаемый здесь встроенный передний отсек имеет размеры 1600 × 940 × 700 мм, весит 53 кг и имеет среднюю толщину стенок 4,6 мм. В компоненте используется алюминиевый сплав серии AlSi7,-не подвергаемый термической обработке-. Ключевые требования к эксплуатационным характеристикам включают предел прочности на разрыв более или равный 215 МПа, предел текучести более или равный 115 МПа, относительное удлинение более или равное 9 % и угол изгиба более или равный 20 градусам. Внутреннее качество строго контролируется на предмет пористости, дефектов резьбовых отверстий и размеров контура, при этом процент прохождения полноразмерных деталей -не превышает 97 %, а не-необработанные поверхности контролируются в пределах допуска 1,6–3,0 мм.
2. Процесс литья под давлением и конструкция пресс-формы
2.1 Проблемы и риски
Интегрированный передний отсек,-литой под давлением, является передним конструктивным элементом и должен соответствовать требованиям к ударопрочности, усталостным нагрузкам и характеристикам соединений, а также обеспечивать возможность сварки, SPR и клеевых соединений. Большой размер, длинные пути наполнения и неравномерное затвердевание усложняют процесс, требуя высокоточного оборудования и строгого контроля качества. Использование сплава, не требующего -термической обработки-, позволяет избежать термической деформации, но требует тщательного контроля состава материала и качества процесса, включая входной контроль материала, мониторинг печи и проверки в-технологическом процессе.
2.2 Проектирование параметров процесса
Выбранный материал — алюминиевый сплав AlSi7,-не подвергаемый термообработке-. Общая масса, включая систему ворот и вентиляции, составляет около 65,5 кг, проектная площадь 15 978 см² и средняя толщина стен 4,6 мм. Параметры процесса и кривые скорости впрыска рассчитываются на основе коэффициента заполнения формы, площади плунжера, плотности алюминия и толщины стенок, чтобы обеспечить равномерное заполнение и затвердевание.
2.3 Анализ и оптимизация моделирования
Ключевые показатели процесса были оптимизированы с помощью моделирования потоков:
Скорость наполнения: скорость внутреннего затвора поддерживается на уровне 45–85 м/с, в среднем 67,4 м/с, что обеспечивает стабильное заполнение формы.
Температура наполнения: общая температура выше 620 градусов; Зоны с низкой-температурой смягчаются за счет добавления дополнительных ворот для снижения риска холодного закрытия.
Отслеживание потока материала: проверенный равномерный поток без схождения в демпфирующей башне или зонах клепки.
Затвердевание и усадка. Области с толстыми-стенками затвердевают последними; предварительно-отлитые штифты и охлаждение под высоким-давлением снижают риск усадки.
Газоотвод: оптимизированная вентиляция в зонах, склонных к скоплению газа.
Горячие точки и прилипание плесени: Горячие точки обнаружены в областях с толстыми-стенками; Зоны высокого-прилипания обработаны азотированием и поверхностным покрытием.
2.4 Соответствие пресс-формы и оборудования
Конструкция пресс-формы и система впрыска соответствовали характеристикам машины для литья под давлением с усилием смыкания 70 000 кН, усилием впрыска 1 078 кН и давлением в системе 17,5 МПа, что обеспечивало стабильное и точное производство.
3. Испытания и проверка литья под давлением
3.1 Внутреннее качество
Рентгеновская проверка подтвердила, что внутреннее качество соответствует всем спецификациям и не имеет существенных дефектов.
3.2 Механические свойства
Образцы, взятые из компонента, показали прочность на растяжение более или равную 233,4 МПа, предел текучести более или равный 104,6 МПа и удлинение более или равное 8,92%, что соответствует проектным требованиям.
3.3 Точность размеров
Результаты 3D-сканирования показали общую деформацию в пределах 1,5 мм, что соответствует допускам на размеры.
4. Анализ дефектов и меры по их устранению.
Холодный затвор и угловые трещины R- в ребрах жесткости. Оптимизированная геометрия ребер, увеличенный радиус угла R- и уменьшенная толщина сердцевины формы улучшили текучесть металла и решили проблемы холодного затвора и растрескивания.
Царапины на поверхности расположения ворот: увеличенный угол уклона, регулировка температуры формы с 80 до 50 градусов и снижение скорости впрыска улучшили качество поверхности.
Деформация соединения рулевой рубки: скорректирован угол вентиляции ползуна и добавлена функция коррекции давления для контроля деформации и поддержания правильного расстояния открытия.
5. Заключение
Оптимизация процесса-на основе моделирования успешно смягчила области высокого-риска, в том числе холодное закрытие, усадку, удержание газа, перегревы и прилипание формы, продлевая срок службы формы, сокращая циклы разработки и снижая затраты.
Механические и габаритные характеристики превышали проектные характеристики (прочность на разрыв не менее 233,4 МПа, удлинение не менее 8,92%), обеспечивая безопасность и надежность транспортного средства.
Интегрированное литье под давлением совершает революцию в автомобильном производстве, особенно в секторе электромобилей, обеспечивая возможность -высокой-интеграции производства. По данным Citic Securities, ожидается, что к 2030 году глобальное проникновение комплексного литья под давлением достигнет 30%, а рыночный потенциал превысит 240 миллиардов юаней. Следуя примеру Tesla, крупнейшие OEM-производители, включая NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes и Toyota, активно внедряют эту технологию.
