Autoteollisuudessa tarvitaan osia, jotka eivät ole raskaita, kestävät kovia olosuhteita, ovat erittäin tarkkoja ja silti kohtuuhintaisia. Sinkkivalu takaa nämä ominaisuudet. Erityisesti autoteollisuuden sinkkipainevalusta on tullut ensisijainen valmistusmenetelmä, jolla valmistetaan suuria määriä monimutkaisia osia, joiden mittatarkkuus ja pinnanlaatu ovat erinomaiset. Tämän menetelmän hyödyntäminen tukee monia sovelluksia ovenkahvoissa, ohjausosissa ja elektroniikkakoteloissa, joita käytetään nykyään ajoneuvoissa.

Auto-osien sinkkivalun vahvuus on Zamak-seosten, sinkkipohjaisten materiaalien perheen, joka tunnetaan valettavuudestaan, lujuudestaan sekä kulumisen ja korroosionkestävyydestään, käytössä. Siksi nämä osat näyttävät monimutkaisilta ja saavuttavat niin tiukat laatu- ja autoteollisuusstandardit. Lisäksi sinkkivaluprosessit mahdollistavat nopean tuotannon, sillä syklien kesto on usein alle 30 sekuntia ja muottien käyttöikä yli miljoona sykliä. Tämän ansiosta kustannukset pysyvät alhaisina ja jokainen osa vastaa odotettua laatua, mikä on elintärkeää autoteollisuuden toimittajille.

Viime vuosina kevyiden ajoneuvojen ja sähköajoneuvojen yleistyminen on lisännyt entisestään zamakin painevaluratkaisujen kysyntää, koska ne pystyvät yhdistämään useita toimintoja yhteen osaan ja ovat samalla kierrätettäviä ja tehokkaita.

Autojen sinkkivalun historia

Sinkkivalu alkoi yli sata vuotta sitten, 20. vuosisadan alussa. Aluksi sinkkiseoksia käytettiin painotöissä ja kulutustavaroissa, mutta 1930-luvulla ne päätyivät autoihin. Koska ajoneuvot kehittyivät yhä yksityiskohtaisemmiksi koneiksi, tarvittiin myös kevyempiä metalliosia, jotka olivat vahvoja.

Valuala muuttui dramaattisesti, kun Zamak-seokset - jotka on valmistettu sinkistä ja muista elementeistä - otettiin käyttöön. Zamak-sanan merkitys muodostuu saksankielisistä sanoista, jotka tarkoittavat sinkkiä, alumiinia, magnesiumia ja kuparia. Nämä seokset tarjosivat erinomaiset valuominaisuudet, ja ne saivat nopeasti jalansijaa autojen sinkkivalussa.

1950- ja 60-luvuilla monet ajoneuvojen osat - ovenkahvoista kaasuttimen koteloihin - valmistettiin massatuotantona sinkkivalutekniikalla. Parempien painevalukoneiden ja kehittyneemmän muottitekniikan ansiosta sen merkitys kasvoi entisestään.

Mitä on sinkkivalu?

Sinkkipuristuksessa sula seossinkki puristetaan suuttimen läpi tiiviiseen valumuottiin. Tuhansia tai joskus miljoonia pieniä, täysin samanlaisia osia saadaan aikaan käyttämällä muottiin muotoiltua työkaluterästä. Autosinkkipuristevalun tärkeimmät edut ovat seoksen alhainen sulamispiste (noin 380 °C), erinomainen juoksevuus ja korkea lujuus-painosuhde. 
Suurimman osan ajasta prosessi näkee ihmisiä:

• Ruiskutuspaineet vaihtelevat 30-150 megapascalin (eli 300-1 500 bar) välillä.
• Tehokkuus paranee, sillä syklien kesto on 10-30 sekuntia kutakin käsiteltyä osaa kohden.
• Toleranssit ovat mahdollisia, ja suurin sallittu poikkeama on ±0,02 millimetriä.
• Joissakin OAL-osissa on vain 0,5 mm:n seinämänpaksuus.

Miksi sinkki on tärkeää ajoneuvojen osissa?

Sinkkivalun käyttö autojen osien painevalussa perustuu sinkin tarjoamiin mekaanisiin ja kustannuksiin liittyviin etuihin:

• Zamak 3- ja Zamak 5 -sinkkiseosten vetolujuus on 280-400 MPa, ja ne voivat ulottua 10%:hen asti.
• Sinkin lujuuden ansiosta siitä valmistetut polkupyörät painavat vähemmän, vaikka ne ovatkin huomattavasti kompaktimpia kuin alumiinista valmistetut.
• Sinkki ei ruostu helposti, vaan se muodostaa oksidipeitteen, joka suojaa sitä luonnollisesti.
• Pintakäsittelyssä voidaan käyttää kromausta ja jauhemaalausta, koska sinkki hyväksyy ne hyvin.
• Sinkkivalun työkalut kestävät monta kertaa pidempään kuin alumiinivalun työkalut.

Käytä Zamakia keskittymänäsi

Useimmissa autoteollisuuden sinkkivalutoiminnoissa Zamak-seokset hallitsevat materiaalivalikoimaa. Seuraavassa on nopea yhteenveto tavallisimmista runotyypeistä.

Automaattisessa zamak-ruiskuvalussa käytetään yleisimmin Zamak 3:a, koska sen suorituskyky ja valettavuus ovat tasapainossa.

Valuprosessi autoteollisuuden tuotesuunnittelussa

Muottiinvaluprosessi koostuu eri elintärkeistä vaiheista.

1. Muotin valmistelu

Muotit kuumennetaan ennen ruiskutusta noin 200 °C:een ja ruiskutetaan sitten erikoisvoiteluaineella erottumisen helpottamiseksi.

2. Injektio

Zn-seos (sula Zamak) työnnetään muottiin 0,5-4 metrin sekuntinopeudella 500-1500 baarin paineella.

3. Jähmettyminen

Sinkki jähmettyy muotissa lähes välittömästi, joten sen muotoilu ja poistaminen tapahtuu yleensä alle 5 sekunnissa.

4. Tässä vaiheessa puhutaan heittopuristuksesta ja trimmauksesta.

Vähän aikaa myöhemmin meteoriitti sinkoutuu ulos heittotappien avulla. Kaikki ylimääräinen tieto, kuten salama, poistetaan.

5. Jälkikäsittely

CNC-työstön, tärytystyöntöjen tai pinnoituksen avulla saavutetaan vaaditut ominaisuudet.

Jokainen vaihe on optimoitu toistettavuuden varmistamiseksi, mikä on erityisen tärkeää autoteollisuuden sinkkivalussa.

Tärkeitä näkökohtia ja teknisiä seikkoja

Tarkastellaanpa teknisiä eritelmiä, joita tyypillisesti nähdään sinkkivalussa autoteollisuudessa:

Sinkin erinomainen lämmönjohtavuus (noin 120 W/m-K) mahdollistaa nopean jäähdytyksen, mikä mahdollistaa suuren läpimenon - ihanteellinen massatuotantoon sinkkivalussa.

Autoteollisuuden sinkin painevalun käyttötarkoitukset

Luotettavuutensa, johdonmukaisuutensa ja taloudellisuutensa ansiosta sinkkivalu on tärkeä osa autoteollisuutta. Menetelmä tukee monia ajoneuvojen eri järjestelmien näkökohtia. Alla on lueteltu tärkeimmät alueet, joilla sinkkivalua käytetään yleisimmin autoteollisuudessa.

1. Sisätilojen autoteollisuuden komponentit

Sinkkiä käytetään monissa sisätiloissa, jotka vaativat yksityiskohtaista suunnittelua ja vakautta. Muotoiluja on myös turvavyönlukoissa, kojelaudan hallintalaitteissa, ilmanvaihtovivussa ja sytytysvirran kotelossa. Autojen sinkkipainevalulla saavutettu poikkeuksellinen viimeistely ja tarkkuus auttavat täyttämään sekä visuaaliset että turvallisuusstandardit matkustamon sisällä.

2. Autojen ulko-osat

Korroosionkestävyytensä ja levytyskykynsä ansiosta sinkkiä voidaan käyttää ulkorakenteissa. Ovenkahvoja, tunnuksia, peilien kiinnikkeitä ja tuulilasinpyyhkimen osia valmistetaan usein autojen osien sinkkivalulla. Näiden osien on kovissakin olosuhteissa säilytettävä muotoilunsa koko käyttöikänsä ajan.

3. Automekaniikka ja ajoneuvojen osat

Ajoneuvon konepellin alla olevat alueet ovat kuumia, öljyisiä ja täynnä tärinää. Sinkki sopii hyvin istuimiin, öljypumppujen ja solenoidien päällysteisiin sekä vaihteiston osiin. Sinkkivaluratkaisut autoteollisuudelle tarjoavat suuren lujuuden ja mittatarkkuuden, jotka ovat välttämättömiä näissä vaativissa sovelluksissa.

4. Digitaaliset ja anturikotelot

Ajoneuvot on nykyään suunniteltu niin, että ne ovat hyvin riippuvaisia antureista ja ohjausjärjestelmistä. Sinkin lämmönjohtavuuden ja sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) vastaan suojaavan ominaisuuden ansiosta sinkki soveltuu erinomaisesti käytettäväksi akkujen liittimissä, ohjausyksikön suojuksissa ja anturikoteloissa. Näiden tekijöiden ansiosta auto zamak -hiomavalu on keskeinen menetelmä tarkkojen ja suojaavien elektroniikkakoteloiden valmistuksessa.

5. Koristeelliset tyylit

Koska sinkkiseokset näyttävät hyvältä, suunnittelijat käyttävät niitä mielellään nimikilvissä, logoissa ja kromatuissa osissa. On lähes mahdotonta löytää laitteita, jotka pystyvät tuottamaan yhtä sileitä ja tarkkoja viivoja ja pintoja kuin tämä. Vaikka ne ovat vain pieniä osia, nämä vaihtoehdot voivat vaikuttaa sekä siihen, miten tuotemerkki näkyy, että siihen, miten käyttäjät suhtautuvat ajoneuvoon.

Sinkkivalun edut autoteollisuudessa

• Korkea tarkkuus sellaisten verkkomuotoisten komponenttien valmistuksessa, joita on vaikea muotoilla muilla menetelmillä.
• Materiaalit eivät lohkeile tai kulu helposti.
• Taloudellinen - Romu on vähäistä, ja Amazon-metallimuotin kuluminen kestää kauemmin.
• Pintakäsittely - Toisin kuin hiontaa, kromausta, maalausta ja jauhemaalausta voidaan käyttää.
• Alumiinin käsittelyyn kuluu usein enemmän aikaa kuin kevyiden kestomuovien käsittelyyn.

Tämän vuoksi auto zamak -valu on alumiinia tai magnesiumia suositeltavampi menetelmä pienissä ja keskikokoisissa osissa.

Ongelmat ja laadunhallinta

Eduista huolimatta sinkkivalussa on kohdattava joitakin suuria ongelmia.

• Huokoisuus voi johtua siitä, että ilmaa jää sisään tai esine kutistuu.
• Työkalun tärinä - Vaikka se on hitaampaa, työkalujen tarkkuus heikkenee jonkin aikaa kestäneen käytön jälkeen.
• Raakatislaus johtaa lämpöhalkeiluun, joka aiheuttaa rasitusta muottiin.

Laadunvalvontamenetelmät ovat:

• Röntgentestaus sisäisten ongelmien havaitsemiseksi
• Tarkistaa mittaukset koordinaattimittauskoneella (CMM).
• Pinnan terävät halkeamat aiheuttavat yleensä väriaineen tihkumisen niihin.
• On mahdollista havaita ±2%:n painonmuutokset.

Näillä menetelmillä varmistetaan luotettavuus autojen osien sinkkivalussa.

Ympäristöä ja kierrätystä koskevat asiat

• Voimme helposti kierrättää sinkin. Valtaosa autoteollisuudessa painevalussa syntyvästä sinkistä kierrätetään ja käytetään uudelleen.
• Vialliset, juoksupyörät ja salamat sulatetaan uudelleen ja suodatetaan sitten. Lisäksi:
• Sinkkiä sulatettaessa tarvitaan vain vähemmän energiaa kuin alumiinia, koska sinkin sulamispiste on paljon alhaisempi (419,5 °C verrattuna 660 °C:seen).
• Kun valitset kierrätyssinkistä valmistettuja tuotteita, nämä tuotteet 60% vaikuttavat vähemmän todennäköisesti ilmaston lämpenemiseen.

Kestävä sinkkivalu sopii hyvin yhteen nykyaikaisen ajoneuvojen valmistuksen kiertotalouden tavoitteiden kanssa.

Odotettavissa edistysaskeleita autoteollisuuden sinkkivalussa

Sähköauton suunnitteluun kuuluvat muun muassa akkukotelot, jäähdytysjärjestelmät ja sähkökotelot.

• Sulautetut anturit ovat arvokas osa valusuunnittelua.
• Työskentely sinkistä ja ElastoMerc®-materiaalista valmistettujen kappaleiden kanssa
• Amalgaaminsuunnittelu: Valukappaleet on tehty monikäyttöisiksi, jotta kokoonpanoa voidaan vähentää.

Sinkkipuristusvalun tulevaisuus autoteollisuudessa edellyttää innovaatioita materiaaleissa, automaatiossa ja tekoälyyn perustuvissa laadunvarmistusjärjestelmissä.

Sinkin ja alumiinin vertailu autoteollisuuden painevalussa

Vaikka alumiini valitaan laajalti suurten ajoneuvojen runkoihin, sinkkiä suositaan sen hienojen, monimutkaisten muotojen, ohuen seinämäkoostumuksen ja muissa osissa alhaisempien sulamislämpötilojen vuoksi.

Tämän vuoksi autoteollisuuden sinkkivalu on edelleen ensisijainen valinta osissa, kuten tunnuksissa, vaihdevivuissa, koteloissa ja kiinnittimissä, joissa tarkkuus, viimeistely ja työkalujen käyttöikä ovat kriittisiä.

Työkalujen suunnittelu sinkkivalua varten

Onnistunut painevaluprosessi riippuu suurelta osin hyvistä työkaluista. Oikeanlaisten muottien suunnittelu vähentää ongelmia, pidentää käyttöikää ja parantaa tuottavuutta.

Tärkeimmät suunnittelussa huomioon otettavat asiat

• Tapa päästä eroon ilmasta ruiskutuksen aikana.
• Kevyt sähköinen lämmönsäätölaite (jäähdytyslinjat) muotin lämpötilan säätämiseksi
• Portit on rakennettu ohuiden osien nopeaa siirtoa varten.
• Käytetään osille, joilla on useampi kuin yksi muoto

Sinkkimuottien H13- tai SKD61-materiaalit on karkaistu kestämään noin 400-450 °C:n lämpötiloja ja jopa 1500 baarin paineita.

Tyypillinen auto zamak-ruiskuvalumuotti voi maksaa $8000-$25000, mutta se voi tuottaa yli miljoona osaa pienellä hajoamisella.

Sinkkivalun viat ja ongelmat

Sinkkivaluprosessissa voi esiintyä virheitä, vaikka automaatio ja laadunvalvonta ovatkin käytössä. Näiden tekijöiden ymmärtäminen parantaa toimintatapojasi.

Nykyaikaisissa painevalukoneissa on reaaliaikaisia antureita paineen, lämpötilan ja ontelon täyttöajan mittaamiseksi, mikä mahdollistaa mahdollisten ongelmien varhaisen havaitsemisen autonosien sinkkivalussa.

Automaation käyttö autoteollisuuden sinkkipuristuksessa

Nykyään automaatio on integroitu lähes kaikkiin autojen sinkkivalun vaiheisiin:

• Robottiruiskut syöttävät voiteluaineita pinnoitettuihin metalleihin.
• Linjalla olevat kauhat kaatavat nestemäistä sinkkiä itsestään.
• Laukauksen ajoitusta ja painetta ohjataan asettamalla materiaali paineen alle ohjelmoitavien logiikkaohjainten (PLC) avulla.
• Robottivarret kuljettavat valukappaleet hihnakäyttöisiin trimmausasemiin.
• Tällaisilla prosesseilla varmistetaan, että työalueen lämpötilat pysyvät samoina, turvataan läsnäolijat ja estetään monet virheet.
• Tyypillinen automatisoitu solusykli kestää 18-25 sekuntia kappaletta kohti.
• Osan manuaalinen käsittely kestää tässä järjestelmässä 30-40 sekuntia.
• Automaatio mahdollistaa suuremmat kappalemäärät, mikä on ratkaisevan tärkeää tuotettaessa komponentteja, kuten istuimen runkoholkkia tai vaihteen säätövipuja sinkkivalulinjoilla.

Tapaustutkimus: Ohjauspylvään kotelon sinkkivalu

Yksi käytännön esimerkki autonosien sinkkivalusta on ohjauspylvään kotelo, joka löytyy keskikokoisista sedaneista.

• Tämä aineisto on sisällytetty: Zamak 5
• Keksinnön mitat ovat 180 mm x 70 mm x 40 mm.
• Lämpömuovatun seinämän paksuus on 1,5 millimetriä.
• Tämä tuote painaa 0,92 kg.
• Ruiskutuspaineena käytettiin 1200 bar.
• Syklin kesto mitataan 21 sekunniksi
• Yritys valmistaa vuosittain 1,2 miljoonaa kappaletta.

Suunnittelun pieni sallittu ero (±0,03 mm) edellytti, että osa valmistettiin tyhjiövalulla huokoisuuden vähentämiseksi. Korroosionesto saavutettiin, koska osat viimeisteltiin kromipinnoitteella. Rakenne läpäisi kaikki testit, jotka koskivat tärinää, suolasuihkua (240 tunnin jälkeen) ja yli 100 000 kolhua tiellä.

Miten sinkkivalu toimii sähköajoneuvoissa?

Sähköajoneuvojen yleistyminen muuttaa autoteollisuuden sinkkivaluteollisuuden kysyntää:

EV Sinkki sisältää tavanomaisia osia:

• Antureita varten valmistetut kotelot
• Järjestelmä sisältää työkaluja akun ohjaamiseen.
• Toimitetaan yhdessä voimalaitoksen komponenttien kanssa
• Ohjausyksiköissä käytetään jäähdytyselementtirakenteita.

EV-elektroniikassa on erittäin tärkeää, että sinkki pystyy johtamaan lämpöä nopeasti pois. Nämä materiaalit myös suojaavat tärkeää elektroniikkaa häiriöiltä. Näiden ominaisuuksien ansiosta sinkkivaletut autokomponentit ovat olennainen osa sähköistettyä liikkuvuutta.

Päätelmä

Autoteollisuus sinkkivalu on edelleen yksi tehokkaimmista menetelmistä valmistaa suuria määriä ja tarkkuutta vaativia ajoneuvojen osia. Zamakin optimaalinen käyttö, uusimmat laitteet ja sopiva kiertoaika mahdollistavat sen, että sinkkiosat säilyttävät korkean asemansa autoteollisuudessa. Olipa kyse sitten autojen osista, sisätilojen hallintalaitteiden sinkkivalusta, mekaanisten koteloiden sinkkivalusta autoihin tai ulkoverhoilujen zamak-merkkivalusta autoihin, tämä prosessi edistää sekä suorituskykyä että tehokkuutta. Sen juuret historiassa ja sen innovaatioiden ohjaama tulevaisuus pitävät sinkkipainevalun keskellä autoteollisuutta.

UKK 

1. Mihin sovelluksiin autojen sinkkivalua käytetään?

Jauhemetallituotantoprosessi on yleisin ovenkahvoissa, turvavyömekanismeissa, hammaspyöräkoteloissa ja elektroniikkakoteloissa. Tällä prosessilla valmistaminen on hyödyllistä suurten ajoneuvojen tuotannossa diesel-, bensiini- ja sähköajoneuvojen osalta.

2. Miksi joissakin autonosissa käytetään sinkkiä alumiinin sijasta?

Sinkkivalu helpottaa prosessia, ohuemmat osat ovat vahvempia ja työkalut kestävät pidempään. Koska sinkki antaa karkean pinnan ja tiukemmat vaatimukset, se sopii parhaiten autoteollisuuden tuotteisiin, joissa on paljon pieniä osia.

3. Mitä Zamak-seoksia käytetään autoteollisuuden Zamak-ruiskuvalussa?

Zamak-seokset koostuvat sinkistä sekä alumiinista, magnesiumista ja kuparista. Nämä seokset on valmistettu painevalua varten, ja ne tarjoavat hyvän lujuuden, eivät ruostu helposti ja säilyttävät koon johdonmukaisuuden.

4. Kuinka kestäviä ovat autoihin valmistetut sinkkivaletut osat?

Sinkki on tunnettu siitä, että siitä valmistetaan sitkeitä osia, joilla on vahva vetolujuus, jotka kestävät korroosiota ja jotka eivät rikkoudu iskuissa. Tällaiset kondensaattorit kestävät kovia työympäristöjä, joissa esiintyy tärinää, lämpöä ja kosteutta.