Предисловие:

Еще в сентябре 2020 года генеральный директор Tesla Маск впервые объявил, что при производстве задней панели кузова Model Y будет использоваться интегрированная технология литья под давлением. Интегрированная технология литья под давлением — это новое изменение в технологии литья под давлением. Перепроектировав несколько независимых деталей, которые необходимо собрать в исходную конструкцию, и используя сверхбольшую машину для литья под давлением для литья под давлением за один прием, можно напрямую получить целые детали для реализации исходных функций. Но с точки зрения технологической зрелости ему еще предстоит пройти долгий путь.

Введение

Будущее производства литья под давлением

Традиционные процессы производства автомобилей включают штамповку, сварку, покраску и сборку в 4 этапа. Как правило, стальная пластина штампуется на мелкие детали, по чертежам сваривается в крупные детали, собирается в кузов и, наконец, окрашивается.

Тесла открыл совершенно новую область производства автомобилей, т.е. используя характеристики традиционного процесса литья под давлением и запустив комплексное литье с использованием передовых концепций и материалов, что изменило традиционный метод производства автомобилей за счет объединения двух этапов штамповки и сварка в один этап и непосредственное литье крупных деталей — новый процесс, который значительно повысил эффективность производства и снизил стоимость в долгосрочной перспективе. Более того, это увеличивает степень переработки полностью алюминиевых материалов кузова до более чем 95%, что становится проще и эффективнее.^[1]

Материалы, используемые при комплексном литье автомобильных деталей, являются новыми и могут подвергаться свободной термической обработке. Его особенностью является то, что ему не нужно проходить обработку высокотемпературным раствором и искусственное старение, только за счет естественного старения можно добиться лучшей прочности и пластичности. Литье под давлением алюминиевого сплава без термообработки в основном посредством микролегирования для регулирования микроструктуры и размерной морфологии сплава в сочетании с упрочнением твердого раствора, мелкозернистым упрочнением и дисперсионным упрочнением второй фазы для упрочнения материала. Использование алюминиевого сплава, подвергнутого свободной термообработке, может улучшить качество отливок, улучшить механические свойства сплава, сэкономить энергию, снизить выбросы углерода, так что детали конструкции кузова с точки зрения стоимости и производительности имеют большие преимущества.

В настоящее время в автомобильных деталях, интегрированных в литье под давлением, есть четыре основных порога: форма, материал, машина и процесс.

Плесень

1. Изготовление пресс-форм

Изготовление пресс-форм затруднено, и одной из трудностей при изготовлении форм для литья под давлением является проектирование. Формы для литья под давлением сложны и требуют высоких затрат на обработку. Сложность проектирования пресс-формы заключается в необходимости учитывать множество вопросов, таких как тепловой баланс, выемка из формы и направление подачи суспензии.^[2]

(1) Тепловой баланс в стоимости производства пресс-формы составляет относительно небольшую сумму, но она влияет на затвердевание, качество, круг и т. д., влияя на общий срок службы пресс-формы, что является ключевым фактором. Конструкция теплового баланса — это конструкция охлаждающей трубы, включая ее расположение, скорость потока охлаждающей воды и т. д.;
(2) Направление расплавленной жидкости влияет на качество литья под давлением и сырья, конструкция неразумна, это вызовет проблему недостаточного впрыска заготовок, что повлияет на выход продукта;
(3) Воздух в полости приведет к тому, что выход формования изделия будет невысоким, как правило, его можно использовать для облегчения выпуска газа, в высокоточных прецизионных формах также используется технология вакуумного литья, чтобы решить проблему с воздухом не исключено;
(4) Конструкция деформирования отражается на изделии после формования, чтобы вынуть ступеньку, конструкция неразумна, и изделие, застрявшее в форме, не может быть удалено.

2. Выбор сырья для пресс-формы.

Формы необходимо впрыскивать в расплавленный металл, формовать после охлаждения, процесс полости и прямого контакта с высокотемпературным металлом, неоднократно подвергать экстремальному холоду и жаре, а также суровым условиям работы, поэтому улучшение срока службы формы является ключевым моментом. для контроля затрат. Помимо разумного проектирования, способствующего увеличению срока службы, решающее значение имеют выбор сырья для пресс-форм и инновации. Материалу необходима высокая термическая стабильность, жаропрочность, износостойкость, вязкость, теплопроводность и другие свойства. Конкретные способы увеличения срока службы:

(1) удалить металлический газ и другие неметаллические элементы, тем самым улучшая чистоту, например, содержание серы в стали в элементе контролируется на уровне 0.003% или менее, срок службы формы увеличивается в 1.3 раза.
(2) Уменьшите содержание легирующих элементов, таких как Mn\Si\Cr для уменьшения расслоения стали.
(3) Пресс-форма имеет эффект короткой пластины, производительность в любом одном направлении низкая, что влияет на общий срок службы, поэтому вы можете улучшить изотропию и однородность.

С появлением крупномасштабных форм для литья под давлением и повышением точности эти трудности будут возрастать. Чем выше точность формы, тем сложнее конструкция теплового баланса, тем выше сложность механической обработки, тем больше внимания уделяется конструкции извлечения формы и тем выше техническая сложность. Чем больше форма соответствует температурному балансу диапазона, тем выше требования к материалу, такие как изотропность, однородность и чистота.

3. Рамка пресс-формы

Каркас пресс-формы является одной из основных статей расходов на пресс-форму и требует регулярного обслуживания. В структуре затрат на сверхбольшие формы стоимость держателя матрицы составляет около 40%, а конструкция и точность изготовления держателя матрицы напрямую влияют на структуру формы и точность поковок. Чтобы обеспечить точность держателя штампа, его следует регулярно проверять и обслуживать, а также регулярно проводить капитальный ремонт (обычно следует проверять и обслуживать ежегодно).

Мы считаем, что матрица развивается в сторону нестандартизации, сложности и точности. Форма слишком большая, точная и сложная. Рама формы также поддерживает обновление:

(1) нестандартизированная разработка. Предприятия по производству матриц, следуя плану по производству стандартных рамок, начали предоставлять различные нестандартные поставки рамок, то есть в соответствии с требованиями стандартной рамы для глубокой обработки и отделки. В 2010 году на долю нестандартных матриц приходилось 60-70% всех продаж матриц, и в основном это были большие и прецизионные формы. Мы ожидаем, что с внедрением революции в технологии литья под давлением нестандартные рамки пресс-форм будут продолжать совершенствоваться;
(2) сложность, точность разработки. Наряду с углубленным разделением труда по специализации производства пресс-форм, предприятия по производству пресс-форм будут передавать больше отделочных звеньев предприятиям-производителям пресс-форм, поэтому стандартные пресс-формы в проекте отделки увеличиваются, такие как обработка направляющих отверстий, отверстий для тяговых стержней, сердечников. отверстия, отверстия для толкателей, отверстия для охлаждающей воды, отверстия для наклонной направляющей стойки, наклонные отверстия для толкателя и т. д., установка позиционирующего кольца, локатора, набора литников, толкание направляющей стойки пластины, опорных блоков и так далее. Эти сложные проекты отделки процесса изготовления пресс-форм и их точности выдвигают более высокие требования;
(3) Степень стандартизации нестандартизированных каркасов пресс-форм постоянно улучшается. Стандартизация способствует сокращению затрат и повышению эффективности компании. С развитием индустрии изготовления рамок специализированные производственные технологии продолжают углубляться, а нестандартизированная структура рамок форм продолжает создавать модели, стандартизировать и специализированное производство.

Материал

Традиционные машины для литья под давлением подвергаются высокотемпературной обработке раствором и процессам искусственного старения. Для интегрированных негабаритных изделий материал должен быть свободен от термической обработки после обработки в дополнение к традиционным недостаткам процесса литья под давлением, что также является очень сложной задачей. Поэтому для решения этих проблем существуют следующие решения для материала.

1. Роль легирующих элементов в алюминиевых сплавах для литья под давлением без термообработки системы Al-Mg.

Mg как литье под давлением Аль-Мг сплав в дополнение к Al в высочайшем содержании элементов, в Al растворимость в твердом состоянии до 17.4%, обладает хорошим эффектом упрочнения твердого раствора, улучшая прочность сплава, в то же время не влияет на вязкость сплава, но также улучшает текучесть сплава и устойчивость к тенденции к термическому растрескиванию, и уменьшить явление прилипания плесени. Однако чрезмерное Mg не только вызовет окисление, но и снизит литейные характеристики сплава, а также Al для формирования Al₃Mg₂ фаза, механические свойства сплава и характеристики коррозионной стойкости оказывают неблагоприятное воздействие. ^[3]. Свободное литье под давлением с термообработкой Аль-Мг Организация литья сплавов представляет собой в основном дендритные кристаллы, крупнозернистые гранулы. α₁-Аль зерна, мелкие сферические α₂-Аль зерна и эвтектическая организация, см. рисунок 1. ^[4].

Механические свойства сплава можно существенно улучшить за счет регулирования элементного состава и добавления микроэлементов. JIS и другие ^[5] Учитывая влияние каждого легирующего элемента на механические свойства материала, оптимальный состав был получен как 5.0% ~ 5.5%. Mg, 1.5% ~ 2.0% Si, 0.5% ~ 0.7% Mn, 0.15 ~ 0.2% Ti и не более 0.25% Fe, с балансом Al. Предел текучести сплава в литом состоянии может достигать 150 MPа, предел прочности 300 МПаи удлинение более 15%. У Хань ^[6]методом ортогональных испытаний определить оптимальный состав литого под давлением алюминиево-магниевого сплава на 5.4 %. Mg, 2.0% Si, 0.77% Mn, ≤ 0.22% Fe, баланс Al, так что прочность литого сплава на разрыв 353.58 МПа, предел текучести 204.53 МПа, удлинение 12.46%. Si может быть с Mg с образованием Mg₂Si эвтектическая фаза, представляющая собой Аль-Мг система без тепла. Si может сформировать Mg₂Si эвтектическая фаза с Mg, который является основной усиливающей фазой Аль-Мг система литья под давлением алюминиевого сплава без термической обработки и влияние Mg и Si от свойств сплава показано на рис. 2. ^[5].

Для повышения прочности, пластичности и коррозионной стойкости сплава в литом состоянии все Mg и Si должно быть сформировано в идеальное Mg₂Si частиц, поэтому массовое соотношение Mg и Si должно быть 1.73∶1 (соответствует химическому соотношению 2∶1 Mg₂ Si) ^[7]. Для повышения твердорастворного упрочнения сплавов в литом состоянии применяют Mg и Si содержание сплавов должно находиться вблизи максимальной растворимости Mg2Si in Al от 1.85%. ХУ ZQ и другие ^[8]>обнаружил, что когда Mg содержание колебалось от 5.7% до 7.2%, предел текучести и твердость увеличивались на 11% и 9% соответственно, но относительное удлинение значительно уменьшалось, а усталостная прочность сплавов увеличивалась с увеличением Mg содержание. ЮАНЬ ЛИ и др. ^[4] химическому составу, доле эвтектической фазы, среднему размеру зерна, Mg связь между твердым раствором и свойствами растяжения между установлением контурных участков, как руководство к развитию высокопрочного и вязкого литья под давлением Al-Mg-Si, сплавов, определил, что когда Mg содержание 6.5% ~ 7.5%, Si содержание 2.4% ~ 3.0%, удлинение может превышать 10% и в то же время иметь высокий предел текучести и прочность на растяжение.

Mn является важным составным элементом в Аль-Мг системные сплавы. Добавление 1% Mg к алюминиевым сплавам позволяет увеличить предел прочности сплава на 35 MPа, и усиливающий эффект Mn в два раза больше, чем такое же количество Mg ^[9], В настоящий момент, Mn в основном добавляется вместо Fe улучшить высвобождение сплава из формы и сделать Al₃Mg₂ равномерное выделение фазы для улучшения коррозионной стойкости и сварочных характеристик сплава. Al₆Mn Фаза, образующаяся в сплаве, может снизить склонность сплава к горячему растрескиванию. Кроме того, Mn может также увеличить Fe Содержание в α-AlFeSi интерметаллических соединений и препятствуют образованию игольчатых β-AlFeSi, AlFe₃ фазу, тем самым улучшая характеристики сплава, особенно пластическую вязкость. Лучшее Mn содержание в сплаве составляет от 0.3% до 0.8%, при Mn содержание 0.8%, максимальное удлинение, содержание продолжает увеличиваться, пластичность значительно снижается, и Мн, Св сочетании с образованием фазы AlMnSi, что привело к снижению прочности сплава.

Cu может быть твердо растворен в α-Al матрицы или гранулированные соединения, существующие в Аль-Мг сплавов, позволяет значительно повысить прочность и твердость сплава, а в последующем процессе обжига способствует образованию β″ фаза, улучшает свойства затвердевания при выпечке, но трещины Al₂CuMg фаза и Cu-богатые ретикуляционные соединения слегка уменьшат удлинение ^[10-11], Наличие Cu также увеличивает склонность к межкристаллитной коррозии сплава и склонность к термическому растрескиванию, поэтому в целом контролируйте Cu содержание от 0.3% до 0.8% и минимизировать содержание Cu.

Ti является основным элементом, добавляемым для улучшения организации отливки сплава, уменьшения склонности к растрескиванию и улучшения механических свойств. ^[12], Al₃Ti частицы и ТиК образовавшийся после добавления Ti в сплав может способствовать зарождению α-Al матрица для уточнения размера зерна и в то же время Al₃Ti может сделать фазу выделения диффузно распределенной в сплаве, эффективно закрепляя границы зерен и дислокации, препятствуя рекристаллизации возникновения прочности и улучшая удлинение. Когда Ti и B складываются вместе, B может не только сформировать Al₂B субстабильная фаза как точка спонтанного зарождения матрицы, но также снижает растворимость Al₃Ti или сформировать ТиБ₂ фаза как точка гетерогенного зародышеобразования, которая способствует зарождению Al₃Ti фазе и значительно усиливает эффект рафинирования. Однако следует отметить, что Ti и Кр, Цинк, Мни другие элементы-примеси вызывают реакции отравления. ^[13].

2. Роль легирующих элементов в алюминиевом сплаве для литья под давлением без термообработки системы Al-Si.

Si при литье под давлением без термообработки Аль-Си Содержание сплава в системе, как правило, составляет 4.0% ~ 11.5%. С увеличением Si содержание, α-Al дендритные зерна продолжают измельчаться, Mg₂Si фаза упрочнения и количество эвтектических Si фазы продолжают увеличиваться, при этом размер и морфология эвтектики Si фаза существенно влияет на свойства сплава, следует попытаться сделать эвтектику Si фаза имеет сферическую или волокнистую форму и равномерно распределена для улучшения прочности и ударной вязкости сплава. ^[14]. Свободное литье под давлением с термообработкой Аль-Си система сплавов литейная государственная организация в основном однородная α-Al дендриты, эвтектика Siи другая гранулированная вторая фаза ^[15]. Упрочнение этого сплава требует контроля состава сплава и добавления рафинаторов и уплотнителей для измельчения первичного сырья. α-Al фазу, уменьшить расстояние между вторичными дендритными плечами и улучшить морфологию эвтектики. Si. На рис. 3 представлена ​​диаграмма затвердевания микроструктуры Аль-Си-Мг сплав после добавления метаморфического элемента Sr и сложное добавление Sr и нефтеперерабатывающий завод Аль-Ти-Б ^[16]. ЧЖАН П. и другие ^[15] развитый Ал-10Си-1.5Си-0.8Мн-0.15Фе сплава путем регулирования содержания Cu, Мн и Fe, который показал лучшие механические свойства, предел текучести составил 190 МПа а предел прочности составил 308 МПа.

БОШ Д и другие ^[17] отметил, что добавление Mn в Аль-Си литье под давлением алюминиевых сплавов с ш(Mn)/ш(Fe) Коэффициент 1 в сочетании с высокой скоростью охлаждения приводит к получению сплавов с превосходной пластичностью (удлинение> 10%). Cu добавлено Аль-Си Сплавы значительно повышают прочность, но коррозионная стойкость и стойкость к термическому растрескиванию имеют тенденцию существенно снижаться, а диапазон температур затвердевания сплава значительно увеличивается. На низком уровне Cu содержания, свойства сплава в основном зависят от наличия Al₂Cu фаза, когда Al₂Cu фаза равномерно распределяется в матрице в виде сферических частиц, можно существенно повысить прочность материала и сохранить пластичность на высоком уровне; если он распределен по границам зерен в виде сплошной сетки, то прочность практически не изменяется, но пластичность существенно снижается ^[18]. С увеличением Cu содержание, эвтектическое разделение Cu ухудшится пластичность материала и образуется большое количество Al2Cu фаз существенно снижает коррозионную стойкость. Следовательно, количество Cu Добавление в алюминиевые сплавы для литья под давлением без термообработки должно строго контролироваться или заменять другие элементы, такие как Зр, В, Мо, И так далее.

Mn in Аль-Си системные сплавы могут ингибировать рекристаллизацию, повышать температуру рекристаллизации, значительно измельчать рекристаллизованные зерна, улучшать высокотемпературные характеристики сплава, улучшать сопротивление усталости и уменьшать усадку. ^[15], К тому же, Mn также может устранить неблагоприятные последствия Fe элемент, в Аль-Си системные сплавы, Mn может иметь сферическую форму или кандзи Al₁₂Mn₃Si₂ и АльФеМнСи фазы, чтобы избежать образования длинных игольчатых β-AlFeSi фазе, но и с образованием равномерного осадка Mg, для улучшения коррозионной стойкости сплавов и улучшения сварочных характеристик. Однако содержание слишком высокое Mn уменьшит удлинение сплава, поэтому его обычно контролируют на уровне 0.8% или меньше.

Mg в Аль-Си Системные сплавы могут улучшить прочность материала на разрыв, твердость и коррозионную стойкость, эффективно снижая Sr и Cu элементы, добавляющие отливке микропористую тенденцию. В высоком Si алюминиевый сплав добавлен 0.3% ~ 0.4% Mg, образование бинарной армированной фазы Mg₂Si может сделать α-Al и эвтектика Si Уточнение и распределение морфологии имеют тенденцию быть упорядоченными, значительно повышают прочность на разрыв и предел текучести материала сплава, улучшают обрабатываемость сплава, но пластичность материала будет значительно снижаться. ^[18-19]. Когда Mg содержание более 0.5% предел текучести сплава уже не увеличивается; излишний Mg, наоборот, снизит производительность процесса литья сплава, увеличит усадку отливки при затвердевании во время охлаждения, так что тенденция к образованию горячих трещин, усадочных отверстий, усадки и других дефектов резко возрастает.

3. Механизм из редкоземельных элементов

Алюминиевый сплав для литья под давлением без термообработки в основном укрепляется за счет микролегирования микроструктуры контрольного материала и его основного способа упрочнения для упрочнения мелких кристаллов, поэтому в процессе плавки необходимо добавлять рафинирующий агент и метаморфический агент для улучшения размера и морфологии микроструктуры, обычно используемые метаморфические элементы, такие как Na, Ca, Sr, La, Ceи т. д., из которых метаморфическое воздействие редкоземельных элементов имеет длительный и переплавленный характер, может сделать организацию литья сплавов явно усовершенствованной. Механизм рафинирования заключается в том, что твердая растворимость редкоземельных элементов в α-Al матрица ограничена, и они будут обогащаться на поверхности вторичных дендритов, увеличивая степень переохлаждения композиции, улучшая скорость зародышеобразования и, таким образом, осуществляя измельчение зерна.

Кроме того, редкоземельные элементы изменят механизм роста эвтектики. Si фазовые зерна, так что эвтектика Si фаза трансформируется из пластинчатой, игольчатой ​​в пластинчатую, волокнистую или сферическую. ^[20]. Количество добавок редкоземельных элементов слишком велико, легко образовывать грубую составную фазу редкоземельных элементов, что приводит к снижению содержания редкоземельных элементов, используемых для модификации, эффект модификации снижается.

За исследование редкоземельных элементов для улучшения свойств алюминиевых сплавов, литых под давлением, МАО Ф и др. ^[21] обнаружили, что добавление редкоземельных элементов Eu может влиять на режим роста и морфологию эвтектики Si фаза. При добавлении 0.3% Eu, эвтектика Si фаза от игольчатого, пластинчатого превращения до волокнистого, см. рисунок 4. МУХАММАД А и другие ^[22] используют Sc литье под давлением Al-Mg-Si, модификацию сплава и обнаружил, что, когда Sc содержание 0.4%, размер зерна уменьшился на 80%, прочность на разрыв и твердость по сравнению с недобавленным Sc увеличилось на 28% и 19% соответственно, удлинение увеличилось на 165%.

ПРАЧО и другие ^[23] получили лучшую прочность и пластичность в литье Ал-5Мг-2Си сплавы путем добавления 0.2% Sc, с пределом текучести 206 МПа, предел прочности 353 МПаи удлинение 10%. ЧЖЭН QJ и другие ^[24] обнаружили, что добавление 0.06% La в Аль-Си сплавы могут улучшить морфологию эвтектики Si фазу и увеличить удлинение с 6.7% до 12.9% при одновременном уточнении α-Al зерна. ДЖИН ХН и другие ^[25]обнаружил, что когда 0.1% Ce добавлен в сплав Al-Mg-Si, наименьшее расстояние между плечами вторичных дендритов зерен (25.95 мкм).

Машина

В транспортных средствах на новой энергии в основном используются машины для литья под давлением в холодной камере, это основное оборудование комплексного литья под давлением, в зависимости от размера зажимной силы можно разделить на небольшие (<4,000 kN), средние (4,000 ~ 10,000 XNUMX kN) и крупных (≥10,000 XNUMX kN) машина для литья под давлением. Из-за того, что на машине для литья под давлением сила зажима должна покрывать проецируемую площадь прессуемых деталей, поэтому большие детали конструкции кузова, такие как задний пол, передняя рама кабины и т. д., должны зажимать силу не менее 60 000. kN машина для литья под давлением и конструктивные детали проектируемой площади, тем больше потребность в зажимной силе машины для литья под давлением, например, при литье под давлением аккумуляторного лотка, на среднем этаже необходимо усилие зажима 80 000 ~ 120 000. kN, литье под давлением всего шасси, белый корпус требует усилия зажима 120 000 ~ 200 000 кН, усилие зажима машины для литья под давлением 120 000 ~ 200 000. kN, литье всего шасси, корпус белого цвета. Для литья под давлением всего шасси и белого цвета потребовалось усилие зажима от 120 000 до 200 000. kN.

В настоящее время в мире насчитывается более 60,000 XNUMX kN сверхбольшие производственные мощности оборудования для литья под давлением производителей Швейцарии Buhler, Гаитянское литье под давлением, ИЗУМИ, LK Технология и его суббренд IDRA, и так далее. Ситуация с развитием интеграции литья под давлением с большим оборудованием для литья под давлением показана в Таблице 3. Будущие автомобили на новой энергии, использующие технологию интеграционного литья под давлением, должны закупить большое количество сверхбольшого оборудования для литья под давлением, поэтому массовое производство сверхбольших Интегрированное оборудование для литья под давлением по-прежнему остается одним из ключевых препятствий на пути быстрого развития современной технологии интеграционного литья под давлением.

В настоящее время, чтобы удовлетворить единовременные потребности в крупномасштабном производстве литья под давлением, тенденция развития сверхбольших машин для литья под давлением такова:

1. Усилие зажима машины для литья под давлением увеличивается.

1.1. Повышение эффективности производства

В процессе литья под давлением машина должна вдавливать расплавленный металл в форму, чтобы он охладился и затвердел, чтобы сформировать необходимые изделия. А величина зажимной силы будет напрямую влиять на скорость и качество литья под давлением. Чем больше сила зажима, тем выше уплотнение отливки, качество отливки также лучше. Кроме того, сила зажима также может существенно повысить эффективность производства машин для литья под давлением, например, в процессе высокотемпературной плавки, сократить время литья и сэкономить время производства.

1.2 оптимизировать качество продукции, повысить точность

Процесс литья под давлением путем впрыскивания расплавленного металла в форму, охлаждения и затвердевания с образованием желаемого продукта. Большая сила зажима может способствовать равномерному уплотнению металла в форме, что делает качество отливки более стабильным. С другой стороны, недостаточная сила зажима приведет к тому, что отливка не сможет заполнить форму, что приведет к возникновению таких проблем, как дефекты и заусенцы, и повлияет на срок службы изделия. Таким образом, большая сила зажима может обеспечить стабильность качества литья и увеличить срок службы изделия.

1.3 снизить стоимость

Литье под давлением обычно используется в промышленном производстве, при усилии зажима можно использовать меньше материала для производства более прочных и долговечных изделий и, таким образом, снизить производственные затраты. Кроме того, большая сила зажима может сократить производственный цикл и повысить эффективность и качество производства, одновременно снижая производственные затраты.

Однако в долгосрочной перспективе сила зажима должна определяться спросом на продукт, а стремление к большой силе зажима приведет к пустой трате ресурсов.

2. Высокая эффективность

2.1 Высокоэффективное пресс-литье

Оптимизируя систему прессования и выброса, можно улучшить скорость и стабильность прессования и выброса, чтобы повысить эффективность производства.

2 Эффективное охлаждение

Внедрение более эффективной технологии охлаждения для увеличения скорости охлаждения формы и сокращения периода производства.

3. Автоматизация и интеллект

3.1 Автоматизация управления

За счет внедрения промышленного Интернета вещей и технологий искусственного интеллекта реализуется автоматизированное управление и оптимизация машин для литья под давлением.

3.2 Интеллектуальное обнаружение

Используйте технологию неразрушающего контроля и алгоритмы искусственного интеллекта для интеллектуального обнаружения и прогнозирования дефектов деталей, отлитых под давлением.

4. Длительный срок службы оборудования

Благодаря оборудованию, длительное время находящемуся в условиях высокой температуры и высокого давления работы, что выдвигает высокие требования к ресурсу самой машины, исследованиям и разработкам новых легированных материалов, высокопрочных сталей и композиционных материалов, продуманный дизайн, разумное использование срока службы машины стало необходимостью.

Подводя итог: высокопроизводительная машина для литья под давлением, использующая передовые технологии обработки и прецизионную систему управления, благодаря чему она обладает высокой точностью, высокой скоростью, высокой стабильностью и другими характеристиками, что позволяет удовлетворить непрерывную модернизацию производственных потребностей при использовании передовых технологий. гидравлическая система, электрическая система управления и технология проектирования пресс-форм могут повысить производительность, снизить потребление энергии и сократить количество операций по обслуживанию пресс-форм. А затем за счет оптимизации конструкции и использования высокопроизводительных материалов реализовать легкий вес и высокую прочность машины для литья под давлением, использование новых сплавов, высокопрочных сталей и композитных материалов и т. д. для улучшения жесткость и долговечность литьевой машины.

Разработка

Технология интегрированного литья под давлением корпуса не только охватывает металловедение, физику высокого давления, реологию и другие дисциплины, но также воплощает в себе машиностроение и современные производственные технологии перекрестного слияния. При этом основное внимание уделяется тому, как одновременно сохранить механические свойства металлических материалов, обеспечить их стабильность и подвижность в условиях высоких температур и высокого давления, а также обеспечить качество конечного продукта, что влияет на плавление сплава и предварительная обработка, метод заливки и затвердевания, процесс распыления и распалубки, оборудование для литья под высоким вакуумом и т. д. выдвигают более высокие технические требования, и в то же время в требованиях к контролю производства к давлению впрыска, скорости наполнения, кругу время, время выдержки и параметры затвердевания под давлением также предъявляют высокие требования.

1. Проблемы комплексного проектирования кузова

1.1 Сложность структуры на влияние процесса литья под давлением

Структурная сложность требует, чтобы конструкция пресс-формы имела более высокую точность, чтобы адаптироваться к сложной конструкции кузова. Это означает, что при изготовлении формы необходимо использовать более деликатные CNC-обработка технологии, а также материалы более высокого качества для обеспечения точности и долговечности формы. Пресс-формы сложной конструкции также требуют более сложной конструкции каналов охлаждения, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры отливок в процессе охлаждения, избегая внутренних напряжений и деформаций из-за чрезмерных перепадов температур.

Сложная структура конструкции кузова большого автомобиля в процессе литья под давлением металла выдвигает более высокие требования. Из-за сложной структуры расплавленному металлу приходится течь по более извилистому пути в форме, что требует точного контроля давления и скорости в процессе литья под давлением, чтобы гарантировать, что металл может заполнить каждый угол формы при В то же время, чтобы избежать высокоскоростного потока пузырьков воздуха и других дефектов, требуется машина для литья под давлением с более высокой точностью контроля давления и более высокой скоростью реакции.

Из-за сложной структуры деталей корпуса в процессе охлаждения легко получить неравномерную усадку, поэтому процесс контроля охлаждения при литье под давлением особенно важен, с помощью точного контроля температуры формы и системы регулировки скорости охлаждения убедитесь, что отливка в процессе охлаждения по размеру и внутреннему качеству.

1.2 Баланс между энергосбережением, сокращением выбросов и контролем затрат

Выбор материала играет ключевую роль в энергосбережении и контроле затрат. Выбор легких материалов, таких как высокопрочные алюминиевые сплавы или магниевые сплавы, может увеличить стоимость материала на начальном этапе, но за счет его более низкой температуры плавления позволяет снизить энергозатраты в процессе литья под высоким давлением и в то же время время, уменьшить вес кузова и повысить топливную экономичность автомобиля. В долгосрочной перспективе применение таких материалов может помочь снизить общие эксплуатационные расходы и воздействие на окружающую среду.

Оптимизация процесса литья под высоким давлением является еще одной важной стратегией снижения энергопотребления и затрат. Повышение энергоэффективности машин для литья под давлением и оптимизация процессов плавки и впрыска позволяют значительно снизить энергопотребление. Использование передовых систем контроля температуры и технологии рекуперации энергии позволяет эффективно снизить потери тепла, одновременно повышая эффективность производства и качество отливки. Кроме того, точный контроль параметров литья под давлением, таких как давление и скорость впрыска, может не только повысить коэффициент использования материала, но и снизить процент брака и, таким образом, снизить потребление материалов и энергии.

2. Интеграция процесса литья под высоким давлением.

2.1 Выплавка и транспортировка сплавов

Целью процесса плавления сплава является нагрев выбранного металлического сырья до жидкого состояния, чтобы обеспечить его достаточную текучесть для последующего литья под давлением и формования. Этот процесс включает в себя сложные принципы термодинамики и материаловедения, которые требуют точного контроля температуры печи, химического состава жидкого металла и его физических свойств. В частности, если задействовано несколько легирующих элементов, таких как сплавы алюминия или магния, пропорция и чистота каждого элемента могут существенно повлиять на механические свойства и долговечность конечного продукта. В процессе плавки конструкция печи и выбор рабочих параметров оказывают непосредственное влияние на энергоэффективность и качество металла.

Печи должны иметь возможность эффективного преобразования тепловой энергии и хорошие характеристики удержания тепла, чтобы минимизировать потребление энергии и поддерживать равномерную температуру жидкого металла. В то же время контроль атмосферы во время процесса плавки имеет решающее значение, и необходимо избегать окисления или других нежелательных химических реакций металла. Кроме того, в растворе металла могут присутствовать включения или пузырьки воздуха, которые необходимо удалять соответствующими методами обработки, чтобы обеспечить внутреннее качество отливок. После того как металл расплавлен, его передача в машину для литья под давлением не менее важна. В этом процессе необходимо поддерживать соответствующую температуру и текучесть жидкого металла, чтобы он мог заполнить форму при литье под давлением.

2.2 Подготовка к отливке

Подготовка к литью является ключевой предпосылкой для обеспечения эффективного и высококачественного литья под давлением, включая проектирование формы, погрузочно-разгрузочные работы, наладку машины и другие аспекты. Проектирование формы, как основа подготовки отливки, требует не только точной геометрической конструкции для обеспечения точности размеров отливки, но также необходимо учитывать такие факторы, как термообработка, покрытие поверхности и расположение каналов охлаждения, чтобы повысить долговечность и производительность формы. как показано на рисунке 4. Ключом к проектированию формы является оптимизация процесса охлаждения и затвердевания отливки, что требует учета теплопроводности материала формы, расположения охлаждающих каналов и геометрии отливки.^[26-27]

Эффективная конструкция охлаждающего канала может ускорить процесс затвердевания отливки, уменьшить остаточный стресс и деформацию, а также улучшить размерную точность и механические свойства отливки. В то же время обработка покрытия поверхности формы также является ключом к увеличению срока службы формы и качества поверхности отливки. Если такие технологии обработки поверхности, как карбонитрирование и никелирование, износостойкость и коррозионная стойкость формы могут быть эффективно улучшены. С точки зрения обработки материала химический состав и температура расплавленного металла напрямую влияют на его характеристики текучести и затвердевания, тем самым определяя внутреннее и поверхностное качество отливки. ^[28]. Поэтому расплавленный металл необходимо строго анализировать на предмет химического состава и контроля температуры, чтобы гарантировать, что он соответствует требованиям литья под высоким давлением. Для цветных металлов, таких как алюминиевые сплавы, необходимо точно контролировать содержание легирующих элементов, таких как кремний, магний и медь, чтобы регулировать их текучесть и характеристики затвердевания.

Кроме того, регулировка машины является ключом к тому, чтобы расплавленный металл мог эффективно и точно заполнять форму в процессе литья под давлением, включая точную настройку давления и скорости системы впрыска машины для литья под давлением, а также как строгий контроль температуры формы. Давление и скорость системы впрыска необходимо оптимизировать в соответствии с размером и сложностью отливки, чтобы расплавленный металл мог быстро и равномерно заполнять форму, а контроль температуры формы напрямую влияет на скорость охлаждения отливки. процесс литья и затвердевания.

2.3 Литье под давлением

Литье под давлением — это высокоточный и высокоэффективный процесс формовки металла, ключ к успеху которого заключается в быстром впрыскивании расплавленного металлического материала под высоким давлением в прецизионную форму, особенно в применении машины для литья под давлением с горячей камерой, которая повышает качество и эффективность литья под давлением и позволяет формировать отливки сложной формы и мелких деталей.

Успешная реализация этого процесса имеет решающее значение для реализации комплексного проектирования автомобильных кузовов, который предполагает комплексное применение нескольких областей, таких как материаловедение, термодинамика, гидромеханика и машиностроение. В процессе литья под давлением в первую очередь требуется точный контроль температуры расплавленного металла, чтобы гарантировать, что металлическая жидкость сохраняет необходимую текучесть перед ее впрыском в форму. Неправильный контроль температуры может привести к холодной сегрегации или недоливу отливки. Кроме того, необходим точный контроль давления и скорости впрыска, чтобы гарантировать, что металлическая жидкость заполняет все пространство в форме, предотвращая при этом образование пузырьков и вихрей из-за чрезмерной скорости. ^[29]. Во время этого процесса характеристики потока жидкости, распределение давления и его влияние на форму — это технические детали, на которых необходимо сосредоточиться.

Конструкция и качество изготовления формы также имеют решающее значение для литья под давлением. Формы должны выдерживать постоянные высокие температуры и давление, иметь высокую точность и хорошую теплопроводность, чтобы обеспечить точность размеров и стабильность формы отливок. Выбор материала формы, процесс термообработки и расположение охлаждающих каналов оказывают непосредственное влияние на качество отливки. Неравномерное охлаждение может привести к возникновению внутренних напряжений или даже трещин в отливках.

Контроль качества в процессе литья – еще одна ключевая роль. Сюда входит тщательный контроль микроструктуры, механических свойств и точности размеров отливок. Используя методы неразрушающего контроля, такие как рентгеновские лучи или ультразвук, можно своевременно обнаружить дефекты внутри отливки, такие как пористость, включения или недостаточное заполнение.

Кроме того, жизненно важную роль в процессе литья под давлением играет система мониторинга в реальном времени, которая может регулировать такие параметры в реальном времени, как температура, давление и скорость наполнения, в ответ на различные изменения, происходящие в процессе литья.

2.4 Проверка очистки

Этап очистки является неотъемлемой частью процесса литья под высоким давлением и напрямую влияет на конечное качество и производительность отливок. Процесс очистки включает в себя удаление отливки на литнике, кромке мушки, заусенцев и других лишних частей, а также очистку поверхности, чтобы гарантировать, что отливка достигает необходимой точности размеров и шероховатости поверхности. Процесс проверки включает всестороннюю оценку размеров, формы, а также физических и химических свойств отливки, чтобы гарантировать, что каждая отливка соответствует строгим стандартам качества, как показано в Таблице 1 для этапов процесса очистки и проверки. Процесс очистки начинается с механической резки или шлифовки отливки для удаления литников и летающих кромок. Этот этап требует точного контроля сил резания и скорости шлифования, чтобы предотвратить ненужные внутренние напряжения или деформации отливки. ^[30]. Окисленные слои и другие загрязнения удаляются с поверхности отливки с помощью пескоструйных или химических методов очистки для улучшения качества ее поверхности, а контроль параметров методов механической и химической очистки имеет важное значение для обеспечения общего качества отливки. Сеанс контроля, проводимый после очистки отливок, направлен на обеспечение соответствия геометрических размеров, шероховатости поверхности и свойств материала отливок проектным требованиям.

Проверка размеров обычно проводится с использованием высокоточных датчиков и КИМ для обеспечения точности размеров отливок. Проверка шероховатости поверхности проводится с помощью измерителей шероховатости поверхности для оценки микроскопических неровностей поверхности отливки.

Проверка свойств материала включает испытание на твердость, испытание на растяжение и испытание на удар, которые являются ключевыми показателями для оценки механических свойств отливок. Испытание на твердость можно проводить с помощью твердомера по Бринеллю или Роквеллу, а испытание на растяжение требует использования универсальной машины для испытания материалов для измерения прочности на разрыв и удлинения отливок. ^[31].

заключать

(1)Бурное развитие новой энергетической автомобильной промышленности для комплексных исследований и разработок материалов из алюминиевых сплавов для литья под давлением, а также производства сверхкрупных комплексных машин для литья под давлением обеспечивает движущую силу развития.

(2)По сравнению с традиционным процессом литья под давлением, комплексное производство материалов, форм, процессов и оборудования методом литья под давлением предъявляет более высокие технические требования. Элементы процесса, включая плавление и предварительную обработку сплава, режим затвердевания заливки, процесс напыления и извлечения из формы, оборудование для литья под высоким вакуумом и т. Д., Выдвигают более высокие технические требования; В производственных элементах контроль давления впрыска, скорости наполнения, времени наполнения, времени выдержки и контроля параметров затвердевания под давлением предъявляет более строгие требования к контролю производства; При изготовлении форм помимо прочности формы и пластической вязкости выдвигаются более высокие технические показатели. Более высокие технические показатели, а также качество поверхности формы, устойчивость к термическому растрескиванию, устойчивость к высокотемпературному окислению и сроку службы, а также другие аспекты предлагаемых более высоких требований; В сверхбольшой машине для литья под давлением, чтобы обеспечить будущую интеграцию литья под давлением в новую энергетическую автомобильную промышленность, быструю популяризацию, реализацию сверхбольшого оборудования для литья под давлением, недорогого, высокоточного, долгосрочного. жизнь дизайн и развитие и массовое производство производства будет будущее новой автомобильной промышленности энергии будет обеспокоен горячей точкой.

(3)В настоящее время для комплексного литья под давлением без термообработки для производства легких сплавов по-прежнему используются системы Al-Si и системы Al-Mg, в основном за счет микролегирования в сочетании с упрочнением твердого раствора и упрочнением мелких кристаллов в качестве механизма повышения ударной вязкости. Ограничена прочностью материала, может использоваться только в качестве средней несущей части при комплексном производстве литья под давлением; В будущем исследования и разработки материалов из алюминиевых сплавов, литых под давлением, будут в центре внимания в области исследований материалов из алюминиевых сплавов, принимая во внимание прочность статической нагрузки, характеристики подвески покрытия, производительность процесса, усталостную долговечность, коррозионную стойкость и возможность вторичной переработки.

---