Komponen badan die-tuang bersepadu mewakili kejayaan teknologi utama dalam pembuatan automotif moden. Teknologi ini membolehkan penyepaduan tinggi bahagian aloi aluminium ke dalam satu atau beberapa komponen besar melalui satu-tuang die satu langkah, mengurangkan kos pengeluaran dengan ketara, menambah baik julat kenderaan dan meningkatkan prestasi keselamatan keseluruhan. Kertas kerja ini membentangkan kajian kes projek penuangan-petak hadapan bersepadu. Untuk komponen berstruktur-saiz besar,-kompleks dengan prestasi mekanikal yang tinggi dan keperluan sambungan berbilang, kami mengenal pasti cabaran dan risiko tuangan cetakan. Melalui analisis simulasi, pengoptimuman parameter proses dan reka bentuk acuan, produk akhir mencapai pematuhan dengan ketepatan dimensi, kualiti dalaman dan keperluan prestasi mekanikal.
1. Struktur dan Titik Pembangunan Utama Petak Hadapan Bersepadu
Tuangan die bersepadu menggabungkan proses pengecapan dan kimpalan tradisional ke dalam satu langkah, menggunakan mesin tuangan-daya pengapit tinggi untuk membentuk berbilang komponen aloi aluminium menjadi satu atau beberapa bahagian besar. Kelebihan teknologi ini termasuk:
Pengurangan Kos: Langkah pengeluaran yang lebih sedikit dan titik kimpalan yang berkurangan mengurangkan kos keseluruhan kenderaan.
Reka Bentuk Ringan: Satu-bahan aloi aluminium menambah baik julat kenderaan.
Keselamatan yang Dipertingkatkan: Kimpalan yang dikurangkan meningkatkan ketegaran kilasan dan prestasi kemalangan.
Petak hadapan bersepadu yang dikaji di sini berukuran 1600 mm × 940 mm × 700 mm, berat 53 kg, dan mempunyai ketebalan dinding purata 4.6 mm. Komponen menggunakan aloi aluminium bebas-rawatan-alsi AlSi7 siri. Keperluan prestasi utama termasuk kekuatan tegangan Lebih besar daripada atau sama dengan 215 MPa, kekuatan hasil Lebih besar daripada atau sama dengan 115 MPa, pemanjangan Lebih besar daripada atau sama dengan 9%, dan sudut lentur Lebih besar daripada atau sama dengan 20 darjah . Kualiti dalaman dikawal ketat untuk keliangan, kecacatan lubang berulir dan dimensi kontur, dengan-kadar lulus saiz penuh Melebihi atau sama dengan 97% dan permukaan bukan-dimesin dikawal dalam toleransi 1.6–3.0 mm.
2. Proses Tuangan Die dan Reka Bentuk Acuan
2.1 Cabaran dan Risiko
Sebagai komponen struktur hadapan, petak hadapan-cor bersepadu mesti memenuhi keperluan prestasi ranap, keletihan dan sambungan, menampung sambungan kimpalan, SPR dan pelekat. Saiz besar, laluan pengisian yang panjang, dan pemejalan yang tidak sekata meningkatkan kerumitan proses, memerlukan peralatan berketepatan tinggi dan kawalan kualiti yang ketat. Menggunakan aloi bebas-rawatan-haba mengelakkan herotan terma tetapi memerlukan pemantauan yang teliti terhadap komposisi bahan dan kualiti proses, termasuk pemeriksaan bahan masuk, pemantauan relau dan-pemeriksaan proses.
2.2 Reka Bentuk Parameter Proses
Bahan yang dipilih ialah aloi aluminium percuma-rawatan-AlSi7. Jumlah jisim termasuk sistem gating dan pengudaraan ialah ~65.5 kg, dengan keluasan unjuran 15,978 cm² dan purata ketebalan dinding 4.6 mm. Parameter proses dan lengkung kelajuan suntikan dikira berdasarkan nisbah isian acuan, kawasan pelocok, ketumpatan aluminium, dan ketebalan dinding untuk memastikan pengisian dan pemejalan seragam.
2.3 Analisis Simulasi dan Pengoptimuman
Penunjuk proses utama telah dioptimumkan menggunakan simulasi aliran:
Kelajuan Pengisian: Kelajuan pintu dalam dikekalkan pada 45–85 m/s, purata 67.4 m/s, memastikan pengisian acuan yang stabil.
Suhu Pengisian: Suhu keseluruhan melebihi 620 darjah; kawasan suhu rendah-dikurangkan dengan menambahkan pintu tambahan untuk mengurangkan risiko penutupan sejuk.
Penjejakan Aliran Bahan: Aliran seragam yang disahkan tanpa penumpuan di menara redaman atau kawasan rivet.
Pemejalan dan Pengecutan: Kawasan-tebal dinding adalah yang terakhir untuk memejal; pra-pin dan penyejukan tekanan tinggi-mengurangkan risiko pengecutan.
Pengeluaran Gas: Pengeluaran yang dioptimumkan di kawasan yang terdedah kepada terperangkap gas.
Titik Panas dan Melekat Acuan: Titik panas dikenal pasti dalam-kawasan dinding tebal; -zon melekat berisiko tinggi dirawat dengan nitriding dan salutan permukaan.
2.4 Padanan Acuan dan Peralatan
Reka bentuk acuan dan sistem suntikan diselaraskan dengan spesifikasi mesin tuang-die sebanyak 70,000 kN daya pengapit, daya suntikan 1,078 kN dan tekanan sistem 17.5 MPa, memastikan pengeluaran yang stabil dan tepat.
3. Percubaan dan Pengesahan Die Casting
3.1 Kualiti Dalaman
Pemeriksaan sinar X-mengesahkan kualiti dalaman memenuhi semua spesifikasi, tanpa sebarang kecacatan yang ketara.
3.2 Sifat Mekanikal
Sampel yang diambil daripada komponen menunjukkan kekuatan tegangan Lebih daripada atau sama dengan 233.4 MPa, kekuatan hasil Lebih besar daripada atau sama dengan 104.6 MPa, dan pemanjangan Lebih daripada atau sama dengan 8.92%, memenuhi keperluan reka bentuk.
3.3 Ketepatan Dimensi
Keputusan pengimbasan 3D menunjukkan ubah bentuk keseluruhan dalam 1.5 mm, mematuhi toleransi dimensi.
4. Analisis Kecacatan dan Langkah Pembetulan
Tutup Sejuk dan R-Retak Sudut dalam Tulang Tetulang: Geometri rusuk yang dioptimumkan, R{1}}radius sudut meningkat dan ketebalan teras acuan yang dikurangkan telah meningkatkan aliran logam dan menyelesaikan isu penutupan sejuk dan keretakan.
Calar Permukaan Lokasi Gerbang: Peningkatan sudut draf, suhu acuan dilaraskan daripada 80 darjah kepada 50 darjah, dan kelajuan suntikan yang dikurangkan meningkatkan kualiti permukaan.
Ubah Bentuk Sambungan Rumah Roda: Sudut pengudaraan gelangsar yang dilaraskan dan fungsi pembetulan tekan tambahan untuk mengawal ubah bentuk dan mengekalkan jarak bukaan yang betul.
5. Kesimpulan
Pengoptimuman proses berasaskan simulasi-berjaya mengurangkan-kawasan berisiko tinggi, termasuk penutupan sejuk, pengecutan, terperangkap gas, titik panas dan melekat acuan, memanjangkan hayat acuan, memendekkan kitaran pembangunan dan mengurangkan kos.
Prestasi mekanikal dan dimensi melebihi spesifikasi reka bentuk (kekuatan tegangan Lebih besar daripada atau sama dengan 233.4 MPa, pemanjangan Lebih daripada atau sama dengan 8.92%), memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan kenderaan.
Tuangan mati bersepadu sedang merevolusikan pengeluaran automotif, terutamanya dalam sektor EV, dengan mendayakan pembuatan penyepaduan-selangkah tinggi-. Menurut Citic Securities, penembusan global tuangan die bersepadu dijangka mencapai 30% menjelang 2030, dengan potensi pasaran melebihi 240 bilion RMB. Mengikuti contoh Tesla, OEM utama termasuk NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes dan Toyota secara aktif menggunakan teknologi ini.
