Integreeritud survevalatud{0}}kere komponendid kujutavad endast suurt tehnoloogilist läbimurret kaasaegses autotööstuses. See tehnoloogia võimaldab alumiiniumisulamist osade integreerimist üheks või mõneks suureks komponendiks ühe-etapilise survevalu abil, vähendades oluliselt tootmiskulusid, parandades sõidukite ulatust ja parandades üldist ohutust. See artikkel tutvustab integreeritud esisektsiooni stants{4}}valuprojekti juhtumiuuringut. Suurte-mõõtmetega, keerukate-struktureeritud komponentide puhul, millel on kõrge mehaaniline jõudlus ja mitmesugused ühendused, tuvastame survevalu väljakutsed ja riskid. Simulatsioonianalüüsi, protsessiparameetrite optimeerimise ja vormikujunduse abil saavutab lõpptoode vastavuse mõõtmete täpsuse, sisemise kvaliteedi ja mehaanilise jõudluse nõuetele.
1. Integreeritud esisektsiooni struktuur ja peamised arenduspunktid
Integreeritud survevalu ühendab traditsioonilised stantsimis- ja keevitusprotsessid ühte etappi, kasutades suure kinnitusjõuga survevalumasinaid, et moodustada mitu alumiiniumisulamist komponenti üheks või mõneks suureks osaks. Selle tehnoloogia eelised hõlmavad järgmist:
Kulude vähendamine: vähem tootmisetappe ja väiksemaid keevituspunkte vähendavad sõiduki üldkulusid.
Kerge disain: ühest materjalist{0}}alumiiniumisulam parandab sõidukite ulatust.
Täiustatud ohutus: Vähendatud keevisõmblused suurendavad väände jäikust ja kokkupõrkejõudlust.
Siin uuritud integreeritud esisektsiooni mõõtmed on 1600 mm × 940 mm × 700 mm, kaal 53 kg ja keskmine seinapaksus 4,6 mm. Komponent kasutab AlSi7-seeria kuum{7}}kuumtöötlemise-vaba alumiiniumisulamit. Peamised jõudlusnõuded on tõmbetugevus 215 MPa või suurem, voolavuspiir 115 MPa või suurem, pikenemine 9% või suurem ja paindenurk, mis on suurem või võrdne 20 kraadi. Sisemine kvaliteet on poorsuse, keermestatud avade defektide ja kontuuride mõõtmete suhtes rangelt kontrollitud, täissuuruses läbivusaste on suurem või võrdne 97% ja töötlemata pindade puhul on lubatud hälve 1,6–3,0 mm.
2. Survevalu protsess ja vormide disain
2.1 Väljakutsed ja riskid
Eesmise konstruktsioonikomponendina peab integreeritud stants{0}}eesmine kamber vastama kokkupõrke-, väsimus- ja ühenduse jõudlusnõuetele, võimaldades kasutada keevitus-, SPR- ja liimühendusi. Suur suurus, pikad täitmisteed ja ebaühtlane tahkumine muudavad protsessi keerukamaks, nõudes ülitäpseid seadmeid ja ranget kvaliteedikontrolli. Kuum-töötlemise-vaba sulami kasutamine väldib termilisi moonutusi, kuid nõuab materjali koostise ja protsessi kvaliteedi hoolikat jälgimist, sealhulgas sissetuleva materjali kontrollimist, ahju jälgimist ja{5}}protsessiaegset kontrolli.
2.2 Protsessi parameetrite kavandamine
Valitud materjal on AlSi7 kuumtöötlemise-vaba alumiiniumisulam. Kogumass koos värava- ja õhutussüsteemiga on ~65,5 kg, projekteeritud pindalaga 15 978 cm² ja keskmise seinapaksusega 4,6 mm. Protsessi parameetrid ja sissepritsekiiruse kõverad arvutatakse vormi täituvuse, kolvi pindala, alumiiniumi tiheduse ja seina paksuse põhjal, et tagada ühtlane täitmine ja tahkumine.
2.3 Simulatsiooni analüüs ja optimeerimine
Peamised protsessinäitajad optimeeriti voolusimulatsiooni abil:
Täitmiskiirus: Sisevärava kiirus hoitud 45–85 m/s, keskmine 67,4 m/s, tagades vormi stabiilse täitmise.
Täitmistemperatuur: Üldtemperatuur üle 620 kraadi; madala-temperatuuri alasid leevendatakse külmsulgemise riski vähendamiseks lisaväravate lisamisega.
Materjali voolu jälgimine: kontrollitud ühtlane vool ilma summutustorni või neetimispiirkondade lähenemiseta.
Tahkumine ja kokkutõmbumine: paksud{0}}seinad tahkuvad viimasena; Eelvalatud tihvtid ja kõrgsurvejahutus-vähendavad kokkutõmbumisohtu.
Gaasi ventilatsioon: optimeeritud õhutus piirkondades, kus on gaasi kinnijäämine.
Kuumad kohad ja hallituse kleepumine: kuumad kohad on tuvastatud paksus{0}}seina piirkonnas; kõrge-riskiga kleepumistsoonid, mida on töödeldud nitriidi ja pinnakattega.
2.4 Vormi ja seadmete sobitamine
Vormi konstruktsioon ja sissepritsesüsteem viidi kokku 70 000 kN kinnitusjõu, 1078 kN sissepritsejõu ja 17,5 MPa süsteemisurvega survevalumasina spetsifikatsiooniga, mis tagab stabiilse ja täpse tootmise.
3. Survevalu katsed ja kontrollimine
3.1 Sisemine kvaliteet
Röntgenülevaatus kinnitas, et sisemine kvaliteet vastas kõikidele spetsifikatsioonidele, ilma oluliste defektideta.
3.2 Mehaanilised omadused
Osast võetud proovide tõmbetugevus oli 233,4 MPa või suurem, voolavuspiir 104,6 MPa või suurem ja pikenemine 8,92% või suurem, mis vastab projekteerimisnõuetele.
3.3 Mõõtmete täpsus
3D-skaneerimise tulemused näitasid üldist deformatsiooni 1,5 mm piires, järgides mõõtmete tolerantse.
4. Defektide analüüs ja parandusmeetmed
Külmsulgemine ja R{0}}nurgapraod tugevdusribides: optimeeritud ribi geomeetria, suurenenud R-nurga raadius ja vähendatud vormi südamiku paksus parandasid metalli voolavust ning lahendasid külmsulgemise ja pragunemise probleemid.
Värava asukoha pinna kriimustused: suurenenud tõmbenurk, reguleeritud vormi temperatuur 80 kraadilt 50 kraadini ja vähendatud sissepritsekiirus parandasid pinna kvaliteeti.
Roolimaja ühenduse deformatsioon: reguleeritud liuguri õhutusnurk ja lisatud pressi korrigeerimise funktsioon, et kontrollida deformatsiooni ja säilitada õigeid avamiskaugusi.
5. Järeldus
Simulatsioonil-põhine protsessi optimeerimine leevendas edukalt kõrge-riskiga piirkondi, sealhulgas külmsulgemist, kokkutõmbumist, gaasi kinnijäämist, kuumaid kohti ja hallituse kleepumist, pikendades vormi eluiga, lühendades arendustsükleid ja vähendades kulusid.
Mehaaniline ja mõõtmete jõudlus ületas projekteerimisnõudeid (tõmbetugevus 233,4 MPa või suurem, pikenemine 8,92% või suurem), tagades sõiduki ohutuse ja töökindluse.
Integreeritud survevalu muudab mootorsõidukite tootmist revolutsiooniliseks, eriti elektrisõidukite sektoris, võimaldades ühe{0}}astmelise-integratsioonitootmise. Citic Securitiesi andmetel peaks integreeritud survevalu globaalne hõlvamine 2030. aastaks jõudma 30%ni, turupotentsiaal ületab 240 miljardit RMB. Tesla eeskujul võtavad suuremad originaalseadmete tootjad, sealhulgas NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes ja Toyota, seda tehnoloogiat aktiivselt kasutusele.
