Alumiinin painevalu on yleinen tekniikka moottorin kotelon valmistuksessa. Se on riittävän tehokas voittamaan minkä tahansa suunnittelun monimutkaisuuden tason. Prosessi alkaa kuumentamalla alumiini sulamispisteeseensa ja asettamalla se muottiin. Alumiinista valmistetut moottorikotelot painavat keskimääräistä vähemmän, kestävät pidempään ja niiden lämmönjohtavuus on erinomainen.

Tutustutaanpa siihen, miten tämä tuote valmistetaan painevaluprosessissa sopivia seoksia käyttäen sekä sen sovelluksiin ja hyötyihin.

Moottorikoteloiden alumiinin painevalun edut

Alumiininen painevalu moottorikoteloiden valmistukseen on ihanteellinen prosessi. Tämä johtuu siitä, että se antaa osalle todellisen lujuuden ja kestävyyden, joka kestää kovaa kuumuutta.

Seokset, kuten A380, ADC12 ja A356, ovat parhaita moottorikoteloissa käytettäviä materiaaleja. Tämä johtuu siitä, että seos A380:n vetolujuus on suuri, 310 MPa. Tämä tarkoittaa, että se kestää raskaita kuormia.

ADC12 on toinen suositeltava vaihtoehto, koska sen lämmönjohtavuus on 96-105 W/m-K. Se auttaa yleensä lämmön haihtumisessa.

A356 ei tarjoa ainoastaan laadukkaita osia, vaan sen venymä voi olla jopa 7%. Tämä tarkoittaa, että se kestää iskuja paremmin. Jostain syystä venymä riippuu lämpökäsittelyolosuhteista.

Kaikki nämä ominaisuudet yhdessä tekevät alumiinikotelosta täydellisen valinnan auto-, ilmailu- ja avaruusteollisuuden sekä teollisuuden sovelluksiin.

Suorituskykymittarit

Kevyt:

Alumiinin kanssa työskenneltäessä osissa on keveysominaisuus. Esimerkiksi nämä osat ovat 60% vähemmän painavia kuin valurauta. Tämä osoittaa, että moottorikoteloita on helppo käsitellä ja kuljettaa.

Korkea tarkkuus:

Muottiinvalu ottaa tuoteprofiilit tehokkaasti eikä luo variantteja. Näin ollen se on periaatteessa hyvä vaihtoehto saavuttaa jopa +/- 0,05 mm:n tiukat toleranssit.

Lämmönjohtavuus:

Moottorit tuottavat liikaa lämpöä käytön aikana. Tämän vuoksi alumiini toimii yleensä paremmin moottorin kotelossa, koska se on hyvä lämmöneristyskykyinen. lämmönjohtavuus. Se pitää komponentit viileinä. Esimerkiksi alumiiniseos A356:n lämmönjohtavuus on 150 W/m-K.

Sähkönjohtavuus:

Tietyt moottorirakenteet edellyttävät hyvää sähkönjohtavuutta. Niinpä alumiini on riittävän hyvä myös tämän ominaisuuden kannalta.

Väsymislujuus:

Moottorikoteloiden materiaalin on kuitenkin kestettävä toistuvaa rasitusta rikkoutumatta. Tähän soveltuu A380:n kaltainen metalliseos, koska se antaa vaaditun kestävyyden ja kestää pidempään.

Kustannusanalyysi

Omistamisen kokonaiskustannukset:

Alustavat työkalujen valmistuskustannukset ovat edullisia, koska niiden pitkäaikainen käyttö on edullista. Alumiini ei myöskään ole yhtä kallista kuin teräs, ja valuprosessi vähentää jätettä.

Vertailu muihin menetelmiin:

Prosessin yksinkertaisuuden ja vähäisten vaiheiden ansiosta se on edullisempi kuin muut valu- ja työstömenetelmät.

Ympäristövaikutukset

Valuprosessi muuttaa ylimääräisen materiaalin uudelleenkäyttöprojekteiksi. Koska alumiini on 100% kierrätettävissä eikä vaikuta ympäristöön paljon. Lisäksi sen kevytominaisuus käyttää vähemmän energiaa, mikä säästää vaihtoehtoisesti 25% polttoaineen käyttöä.

Alumiinisten painevalettujen moottorikoteloiden suunnitteluun liittyviä näkökohtia

FEA ja simulointi

Äärellisten elementtien analyysin käsittelyssä käytetään tietokonesimulaatioita. Se parantaa suunnittelua ja varoittaa tulevista vioista ennen valmistusta. Esimerkiksi jännityskohdat, lämpövirtaukset jne. Jotta moottorikotelo toimii tehokkaasti.

Jännitys/venymäanalyysi:

Jännityskestävyyden osalta simuloinnit auttavat valmistajia tunnistamaan heikot kohdat, jopa halkeamille alttiit vahvistetut alueet. Lisäksi A380-seoksen käyttö voi auttaa käsittelemään noin 150-200 MPa:n jännityksiä. Se vastaa yleensä auton moottorin osia.

Lämpöanalyysi:

Simuloinneilla selvitetään lämmönsiirtokyky jäähdytysrakenteiden suunnittelun yhteydessä. Tämä johtuu siitä, että moottorin kotelon on pysyttävä alle 150 °C:n lämpötilassa luovuttamatta liikaa lämpöä.

Virheiden vähentäminen:

Simulointityökalut auttavat poistamaan vikamahdollisuuksia, kuten ilmahuokoisuutta, noin 30-50%.

Portti- ja juoksujärjestelmän suunnittelu

Sulkemisjärjestelmät toimivat sulan metallin kulkureitteinä, jotka ohjaavat sitä kohti muotteja. Niiden sijoitustekniikat vaikuttavat tuotosten laatuun ja lujuuteen.

Virtausnopeus:

Muotti on täytettävä tasaisesti, eikä siihen saa kulua enempää kuin 2-5 sekuntia. Liian pitkä aika lisää ilman takertumisen mahdollisuutta. Tämä aiheuttaa huokoisuutta (pieniä reikiä).

Porttityypit:

• Tab Gates: Ne ovat 2-5 mm paksuja ja sopivat hyvin suurille ja painaville osille.
• Pin Gates: Ne ovat 1-3 mm leveitä. Voit käyttää niitä ohutseinäisiin osiin, kuten moottorikotelon kansiin.
• Ylivuotoportit: Ne voivat vangita epäpuhtauksia. Nämä portit parantavat myös pintakäsittelyä 20%.

Turbulenssin hallinta:

Juoksupyörien suunnittelu hyvällä tavalla antaa vahvat ja sileät osat. Se vähentää huokoisuutta jopa 20-30%.

Die suunnittelun yksityiskohdat

Muotti on tärkeä osa painevalua. Se muotoilee sulan metallin lopulliseksi kappaleeksi. Niiden suunnittelutekniikoilla on todella merkittävä vaikutus tuotokseen. Esimerkiksi muotissa olevat liukupalat ja ytimet tekevät ilmoitettuja piirteitä, kuten jäähdytysripoja. Mutta jotenkin niiden 3-5-kerroksinen lisäys nostaa hintoja 10-15%.

Vastaavasti, kun ulosheittotapit sijoitetaan 10-15 mm:n välein, estetään osien taipuminen prosessin aikana.

Jäähdytyskanavista puheen ollen, niiden on oltava noin 5-10 mm leveitä. Tämä johtuu siitä, että jäähdytysajan lyhentäminen nopeuttaa tuotantoa.

Lämmönhallinta

Tehokas lämmönhallinta on tärkeää valun aikana ylikuumenemisen estämiseksi. Esimerkiksi käyttämällä jäähdytyslevyjä ja lamelleja muotin suunnittelussa luodaan riittävästi pintoja (50-70%), joista osien liiallinen lämpö voi poistua.

Tämän lisäksi olisi käytettävä jäähdytyskanavia, joiden lämpötila on alhaisempi (20-30 °C).

Lisäksi vesijäähdytykseen perustuvat muotit jäähtyvät nopeasti 600 °C:sta 200 °C:seen, mikä kestää enintään 1-2 minuuttia. Tämä edistää entisestään jaksotusta ja tuotannon tehokkuutta.

Valmistusprosessi alumiinin painevalu moottorikotelot

Sellaisessa prosessissa kuin alumiinin painevalu Moottorikotelo, osat sisältävät vahvan, ilmoitetun viimeistelyn. Se on tulosta korkeapaineisen sulan metalliseoksen ruiskutuksesta.

Valukoneet syöttävät kuumennetun metallin muottiin männän ja laukaisuhylsyn avulla. Levy toimii pitotyökaluna. Se kiinnitetään tiukasti kääntöpuristimella.

Valmistajat antavat myös tarvittavan paineen valuun kaasu/öljyakun avulla, jotta prosessi olisi sujuvampi.

Die Casting Machine tyypit

Kuumakammiokoneet:

Kuumakammiovalu soveltuu hyvin seoksille, joilla ei ole korkeita sulamispisteitä. Esimerkiksi sinkki tai lyijy. Tämä johtuu siitä, että korkean sulamispisteen metallit, kuten alumiini, voivat vahingoittaa koneiden laitteita.

Kuumakammiomenetelmässä valmistajat pitävät metallia lämmitetyssä kammiossa. Jossa he kaatavat sen suoraan muottiin.

Kylmäkammiokoneet:

Nämä koneet soveltuvat erinomaisesti keskisuuren ja korkeamman sulamispisteen seosten valamiseen. Esimerkiksi alumiini, kupari, titaani jne. Tämän tekniikan aikana valmistajat käyttävät erillisiä kammioita valitun seoksen sulattamiseen. Sitten he siirtävät sen muottiin kauhan avulla. Kone toimii 10-175 MPa:n ruiskutuspaineella. Niin että nestemäinen metalli leviää tasaisesti alueiden sisällä.

Puristusvoima ja sykliaika:

Kone käyttää kuitenkin 1 000-5 000 kN:n puristusvoimaa sulkeakseen muotin tiiviisti. Jokainen sykli, mukaan lukien ruiskutus, jäähdytys ja poisto, on täydellinen ja kestää enintään 30-120 sekuntia. Tämä riippuu osan koosta ja monimutkaisuudesta.

Sulan metallin valmistelu

• Sulaminen: Tässä vaiheessa alumiinia kuumennetaan 680-750 °C:ssa uunissa. Lämpötilasta ei saa poiketa liiallisen hapettumisen välttämiseksi ja juoksevuuden säilyttämiseksi.
• Kaasunpoisto: Tämä prosessi on tärkeä, kun sulan metalliseoksen imeytyminen ilmasta imeytyy vetyyn. Tämän seurauksena syntyy huokoisuus. Tätä varten kaasunpoisto poistaa pääasiassa vetykaasua. Näin ollen se estää huokoisuutta ja tekee valusta vahvemman.
• Suodatus: Suodatus: Metallissa on epäpuhtauksia, kuten oksideja ja ei-metallisia hiukkasia. Se heikentää valua. Tämä voidaan poistaa keraamisella suodattimella. Epäpuhtauksien poistaminen tekee metallista puhtaamman (15-25%) ja luo sileän lopputuloksen.

Die lämpötilan säätö

Muotin lämpötilan hallinta on välttämätöntä vikojen poistamiseksi ja parempien osien valmistamiseksi. Esimerkiksi muotin sisällä olevissa jäähdytyskanavissa kiertää vesi tai öljy. Ne estävät vääntymisen ja kutistumisen ja jäähdyttävät metallia tasaisesti.

Vastaavasti lämmityselementit täyttävät tiettyjen muottien tarpeet olla lämpimiä. Ne siis vakauttavat lämpötilan ja estävät halkeamien syntymisen.

Myös lämpötilan säätöjärjestelmät pitävät muotin lämpötilan noin 150-250 °C:ssa. Ne vähentävät kylmäkatkaisuja tai liiallista kutistumista.

Automaatio painevalussa

Robottikäsittely:

Robotin integrointi auttaa lyhentämään kokonaiskiertoaikaa (10-20%). Koska ne hoitavat tehtäviä sulatuksesta lopputuotteisiin. Tämä tarkoittaa, että virhemahdollisuuksia on vähemmän ja tulokset ovat tehokkaampia.

Automatisoitu ruiskutus:

Voiteluaineiden tasainen levittäminen muottiin edellyttää automaatiota. Se suihkuttaa piilossa olevat alueet ja pidentää osan käyttöikää 15-30%.

Laadunvalvonta ja testaus alumiinin painevalettujen moottorikoteloiden osalta

Rikkomaton testaus (NDT)

Pulssi-Echo-menetelmä:

Anturi lähettää ultraääniaaltoja koteloon. Nämä aallot heijastuvat vioista, kun ne eivät kulje niiden läpi. Se keskittyy osiin, jotka lähes osoittavat metallissa olevia vikoja.

Lähetysmenetelmä:

Tämän tekniikan aikana henkilökunta valun molemmilla puolilla olevilla kahdella anturilla. Jos valukappaleessa on vika, aallot eivät läpäise sitä tai ne heikkenevät.

Tarkastustekniikat

Röntgentarkastus:

Näissä tarkastuksissa analysoidaan sisäisiä valuvikoja, kuten huokoisuutta tai kutistumaa. Ne voivat vaarantaa todellisen suorituskyvyn. Esimerkiksi ultraäänitutkimus löytää piilossa olevat halkeamat korkeataajuisten ääniaaltojen avulla. Samalla väriaineella tehtävällä tunkeutumistarkastuksella voidaan paikallistaa pintaviat tietyn väriaineen avulla.

Tilastollinen prosessinohjaus (SPC)

Koneisiin, kuten SPC:hen, liitetyt automaatioanturit tunnistavat paineen, lämmön, jäähdytysnopeuden ja syklien keston reaaliajassa. Voit säätää parametreja välittömästi parempaa tulosta varten. Lisäksi ne auttavat vähentämään virheitä 20-40% ja materiaalihukkaa. Se antaa johdonmukaisuutta kunkin erän laatuun.

Metallurginen arviointi

• Mikrorakenneanalyysi: Se auttaa tunnistamaan todellisen raemuodostuksen ja metallien jakautumisen kestävyyden kannalta.
• Vaatimustenmukaisuuden tarkastukset: ASTM B85 -standardien mukainen mekaaninen lujuus: Tällä prosessilla varmistetaan, että kotelo täyttää ASTM B85 -standardin mekaanisen lujuuden vaatimukset.

Sovellukset ja toimialat, jotka käyttävät alumiinivalettuja moottorikoteloita

Autoteollisuus:

Alumiinisia moottorikoteloita käytetään sähköajoneuvojen moottoreissa. Ne toimivat tehokkaasti ja sisältävät vähemmän painoa. Myös lämmönhallinta paranee, ja akku kestää pidempään.

Ilmailu ja lennokit:

Kotelo lennokkien työntövoimajärjestelmissä pysäyttää äärimmäisiin lämpötiloihin ja tärinään vaikuttavat vaikutukset. Se pyörittää toimintoja sujuvasti.

Teollisuuskoneet:

Monissa robottivarret, kuljetinhihnat ja automatisoidut järjestelmät käyttävät moottorikoteloita. Tämä johtuu siitä, että se antaa rakenteellista eheyttä ja johtaa lämpöä pois tasaisen suorituskyvyn varmistamiseksi.

Uusiutuva energia:

Vaihtelevissa sääolosuhteissa nämä valukappaleet auttavat ylläpitämään moottorin hyötysuhdetta tuuliturbiinien ja aurinkosähköjärjestelmien osalta.

Lääkinnälliset laitteet:

Moottorikotelo on yhä kysytympi lääketieteellisissä laitteissa. Tämä johtuu sen tarkasta suunnittelusta, kompaktista koosta ja kestävyydestä.

Johtopäätökset:

Alumiinista painevaletun moottorin kotelon tärkeimpiä ominaisuuksia ovat sen lujuus, kestävyys ja erinomainen lämmönsiirto. Siksi se on paras vaihtoehto moottorin osiin, joissa sen keveys parantaa energiatehokkuutta. Lisäksi parannukset seoksissa ja tekniikoissa vievät sitä kohti vahvempia, tehokkaampia ja ympäristöystävällisempiä ratkaisuja.