Aluminijski odljevci pod pritiskom za automobilske komponente: Najbolji vodič

Aluminijski odljevci pod pritiskom su preferirani izbor za moderne automobilske komponente jer smanjuju težinu bez žrtvovanja čvrstoće

Aluminijski tlačni odljevci naširoko se koriste za automobilske komponente jer smanjuju težinu vozila za otprilike 40-50% u usporedbi s ekvivalentnim čeličnim dijelovima dok još uvijek zadovoljavaju strukturne i toplinske zahtjeve motora, prijenosa i šasije . Proces visokotlačnog lijevanja pod pritiskom (HPDC) također omogućuje proizvodnju složenih oblika tankih stijenki s malim dimenzijskim tolerancijama u jednom koraku, smanjujući potrebu za više strojno obrađenih ili zavarenih dijelova.

Ova kombinacija male težine, fleksibilnosti dizajna i proizvodne učinkovitosti razlog je zašto se aluminijski odljevci pod pritiskom sada pojavljuju u blokovima motora, kućištima prijenosa, strukturalnim nosačima i sve više u kućištima baterija električnih vozila i kućištima motora.

Zašto se proizvođači automobila oslanjaju na lijevanje aluminija pod pritiskom

Težina vozila izravno utječe na učinkovitost goriva, domet i emisije, zbog čega su proizvođači automobila u posljednja dva desetljeća uporno zamjenjivali dijelove od lijevanog željeza i čelika alternativama od aluminija. Smanjenje težine vozila za 10% može poboljšati učinkovitost goriva za otprilike 6-8% , prema studijama automobilskog inženjerstva, čineći aluminijske odljevke izravnom polugom za postizanje ciljeva uštede goriva i emisija.

Sloboda dizajna i konsolidacija dijelova

Visokotlačni lijev pod pritiskom omogućuje inženjerima da kombiniraju ono što bi bilo pet ili šest zasebnih žigosanih ili strojno obrađenih čeličnih dijelova u jedan aluminijski odljev. Ova konsolidacija dijelova smanjuje vrijeme sastavljanja, eliminira spojeve i zavarene točke koje bi mogle pokvariti i pojednostavljuje opskrbni lanac. Neki proizvođači električnih vozila upotrijebili su velike jednodijelne aluminijske odljevke, koji se ponekad nazivaju "gigacastings", za zamjenu desetaka pojedinačnih strukturnih komponenti u podvozju vozila.

Toplinska i električna svojstva

Visoka toplinska vodljivost aluminija čini ga prikladnim za komponente koje trebaju odvoditi toplinu, kao što su blokovi motora, kućišta mjenjača i kućišta elektromotora. Njegova pristojna električna vodljivost također je vrijedna u primjenama električnih vozila kao što su kućišta baterija i kućišta sabirnica, gdje su važni i upravljanje toplinom i elektromagnetska zaštita.

Uobičajene automobilske komponente izrađene od aluminijskih tlačnih odljevaka

Aluminijski odljevci pod pritiskom pojavljuju se u gotovo svakom većem sustavu vozila. Donja tablica prikazuje najčešće komponente i zašto je aluminijsko lijevanje pod pritiskom odabrano za svaku od njih.

Odabir prave aluminijske legure

Nemaju sve legure aluminija za tlačni lijev na isti način, tako da odabir legure treba odgovarati mehaničkim i toplinskim zahtjevima komponente.

• A380 — najčešća legura opće namjene, koja nudi dobru ravnotežu čvrstoće, livljivosti i cijene za nosače i kućišta.
• A383 — poboljšane karakteristike punjenja kalupa, često se koriste za dijelove s tankim stijenkama složene geometrije.
• A360 — veća otpornost na koroziju i čvrstoća, prikladno za komponente izložene vlazi ili kemikalijama za ceste.
• Silafont-36 / AlSi10MnMg — legure visoke duktilnosti koje se sve više koriste u konstrukcijskim odljevcima i odljevcima važnim za udare.

Čimbenici kvalitete koji određuju pouzdanost lijevanja

Kontrola poroznosti

Poroznost, ili zarobljeni plin i šupljine od skupljanja unutar odljevka, vodeći su uzrok strukturnog kvara u tlačno lijevanim automobilskim dijelovima. Čak i 1-2% unutarnje poroznosti može smanjiti čvrstoću na zamor za više od 20% u nosivim komponentama, zbog čega renomirani dobavljači koriste vakuumski potpomognuto tlačno lijevanje ili rendgensku inspekciju za sigurnosno kritične dijelove.

Tolerancija dimenzija i završna obrada površine

Odljevci pod pritiskom za automobile obično zahtijevaju tolerancije unutar ±0,1 mm do ±0,3 mm, ovisno o dijelu, budući da se mnoge komponente spajaju izravno sa strojno obrađenim ili utisnutim dijelovima negdje drugdje u sklopu. Zahtjevi za završnu obradu površine također se razlikuju ovisno o primjeni, s kozmetičkim ili brtvenim površinama koje je potrebna dodatna strojna obrada ili premazivanje nakon lijevanja.

Razmatranje troškova u aluminijskom tlačnom lijevanju

Trošak alata najveća je početna investicija u lijevanje pod pritiskom, s čeličnim kalupima za složene automobilske dijelove koji često koštaju desetke tisuća dolara, ovisno o veličini i broju šupljina. To čini lijevanje pod pritiskom najisplativijim za srednje do velike količine proizvodnje, obično iznad 10.000 jedinica , gdje se trošak alata po dijelu raspoređuje na dovoljno izlaza da nadoknadi početno ulaganje.

Troškovi materijala također variraju s globalnim cijenama aluminija, tako da dobavljači koji nude reciklirane ili sekundarne aluminijske legure mogu ponuditi značajne uštede za komponente koje nisu kritične za sigurnost bez ugrožavanja performansi.

Kako odabrati pouzdanog dobavljača za lijevanje aluminija pod pritiskom

1. Potvrdite IATF 16949 certifikat, standardni zahtjev za upravljanje kvalitetom automobilske industrije.
2. Zatražite izvješća o certifikaciji poroznosti i materijala za sigurnosno kritične komponente.
3. Provjerite vlastitu sposobnost alata i strojne obrade kako biste smanjili vrijeme isporuke i probleme s koordinacijom.
4. Zatražite uzorke dijelova i izvješća o inspekciji dimenzija prije nego što se posvetite punoj proizvodnji.
5. Ocijenite njihovo iskustvo s vašim specifičnim zahtjevima za leguru i debljinu stijenke.

Odabir dobavljača s dokazanom kontrolom procesa važan je jednako kao i sama legura ili dizajn, jer većina grešaka u lijevanju pod pritiskom dolazi do nekonzistentnih parametara procesa, a ne do lošeg dizajna dijelova . Dobavljač koji može pokazati dosljedne razine poroznosti, ponovljivost dimenzija i automobilsku certifikaciju općenito je sigurniji dugoročni partner za tekuću proizvodnju.