Sähköajoneuvojen valussa käytetään huippuluokan menetelmiä, kuten giga-valua, monimutkaisten ja kevyiden autojen osien valmistamiseksi. Sähköajoneuvot hallitsevat maailmanlaajuisia automarkkinoita. Market Watchin mukaan ev-autojen myynti nousee 1 miljoonasta 1,6 miljoonaan vuonna 2023. Teknologia, kuten sähköajoneuvojen valu giga-valutekniikalla, tarjoaa kestävän vaihtoehdon bensiinikäyttöisille autoille.

Keskeiset asiat:

1.       EV Casting -prosessi

2.       Sähköajoneuvojen valuprosessi

3.       EV-valujen materiaalit

4.       Uudet seokset ja komposiitit EV-ruiskuvalussa

EV-valuprosessit

Sähköajoneuvojen valu on kattava prosessi, johon kuuluu kriittisiä vaiheita korkealaatuisten ja tehokkaiden osien tuottamiseksi. Se tarjoaa selviä etuja ja rajoituksia eri osien muotoilussa. Tutustutaanpa sähköajoneuvojen valuun liittyviin keskeisiin prosesseihin, kuten suunnitteluun, materiaalien valmisteluun, erilaisiin valumenetelmiin ja valun jälkeisiin menettelyihin.

1.     Suunnittelu ja muottien luominen

Sähköajoneuvojen valut sisältävät perustavanlaatuisen vaiheen, jossa suunnitellaan ja luodaan muotit. Tässä prosessissa tietokoneavusteista suunnitteluohjelmistoa mukautetaan tarvittavien sähköauton osien tarkkojen ja monimutkaisten mallien luomiseen. Nämä mallit kestävät valamiseen liittyvät korkeat paineet ja lämpötilat. Niitä hyödynnetään teräksestä tai muista kestävistä materiaaleista valmistettujen muottien luomisessa niiden luomisen jälkeen.

2.     Materiaalin valmistelu

Materiaalin valmisteluvaihe on olennaisen tärkeä, jotta valussa saavutetaan korkealaatuisia tuloksia. Tässä vaiheessa valitaan ja valmistellaan metalliseokset, kuten alumiini. Alumiinia käytetään yleisesti sähköajoneuvojen valussa sen keveyden ja lujuusominaisuuksien vuoksi. Valmistajat sulattavat seokset uuneissa tiettyyn lämpötilaan ja valmistelevat ne valuprosessia varten.

3.     Valumenetelmät

EV-komponentteja voidaan valmistaa useilla eri valumenetelmillä, joilla kullakin on omat etunsa ja sovelluksensa.

                                I.            Korkeapainevalu

                              II.            Painovoimavalu

                            III.            Muut valutekniikat

       I.            Korkeapainevalu

Prosessin yleiskatsaus

Korkeapainevalussa sula metalli ruiskutetaan muottipesään äärimmäisessä paineessa. Tällä menetelmällä voidaan asiantuntevasti valmistaa komponentteja, joilla on erinomainen pintakäsittely ja mittatarkkuus. 

Sähköajoneuvojen edut

Tästä prosessista on hyötyä sähköajoneuvoille, sillä se tuottaa suuria ja monimutkaisia osia yhdestä kappaleesta. Se auttaa vähentämään tarvittavien liitosten ja hitsausten määrää. Se parantaa osien rakenteellista eheyttä ja vähentää niiden painoa. Tämä parantaa ajoneuvon tehoa ja toimintasädettä.

Sähköajoneuvojen sovellukset

Sähköajoneuvojen valmistaja suosii korkeapainevaluprosessia (HPDC). Tämän menetelmän avulla voidaan valmistaa suuria, yksiosaisia valukappaleita. Sitä käytetään erityisesti erilaisten sähköajoneuvojen osien, kuten akkukoteloiden, moottorikoteloiden ja rakenneosien valmistukseen.

     II.            Painovoimavalu

Prosessin yleiskatsaus

Valmistajat käyttävät painovoimavalutekniikkaa, jossa sulaa metallia kaadetaan muottiin, kun se vedetään painovoiman avulla paikalleen. Se on yksinkertaisempi menetelmä kuin korkeapainevalu. Tämä tekniikka edellyttää valuprosessin tarkkaa hallintaa valukappaleiden laadun parantamiseksi.

Sähköajoneuvojen edut

Siitä on hyötyä suurten, paksuseinäisten osien valmistuksessa, jotka vaativat erinomaista rakenteellista eheyttä. Sillä voidaan valmistaa kustannustehokkaasti pienempiä tuotantoja tai erikoiskomponentteja.

Sähköajoneuvojen sovellukset

Tätä menetelmää käytetään moottorilohkojen, jousitusosien ja muiden rakenneosien valmistukseen, joissa tarvitaan suurta lujuutta ja kestävyyttä.

  III.            Muut valutekniikat

Hiekkavalu

Muotti luodaan hiekkaseoksesta, jotta sulaa metallia voidaan kaataa onteloon. alumiinin hiekkavalu menetelmä. Se soveltuu monimutkaisten, suurten ja yksityiskohtaisten osien valmistukseen.

Sijoitusvalu

Se on tehokas valustrategia, jolla voidaan valmistaa täydellisen kokoisia ja pintakäsittelyltään parempia osia, jota kutsutaan myös hukkavahavaluksi. Tähän tekniikkaan kuuluu osan vahamuotin luominen keraamisella kuorella peitettynä ja sitten vahan sulattaminen muotin valmistamiseksi.

4.     Jäähdytys ja jähmettyminen

Tähän vaiheeseen kuuluu metallin jäähtyminen ja jähmettyminen sen jälkeen, kun se on ruiskutettu muottiin vielä sulana. Jäähdytysnopeus voi vaikuttaa suoraan lopullisten komponenttien mikrorakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Siksi ohjausjäähdytystekniikka auttaa saavuttamaan halutun lujuuden ja kestävyyden.

5.     Poistaminen ja puhdistus

Jäähdytys- ja jähmettymisprosessin jälkeen valukappale poistetaan muotista rikkomalla hiekkaseoksella tehty muotti tai avaamalla muotti, jos kyseessä on HPDC. siihen kuuluu lisäksi puhdistusvaihe, jossa poistetaan muotin jäännösmateriaalit, leimahdus tai oksidikerrokset.

6.     Viimeistely ja tarkastus

Viimeistely- ja tarkastusprosessin aikana tehdään lisäkoneistusta, kiillotusta ja tarvittavien pinnoitteiden levittämistä. Tämän vaiheen avulla valmistaja voi luoda komponentteja, joiden pintakäsittelyt ja mitat ovat tarkkoja. Tarkastusvaiheessa varmistetaan, että tuotos täyttää vaaditut laatuvaatimukset.

EV-valujen edut

Painovalutekniikat tarjoavat useita etuja sähköajoneuvojen tulevaisuuden muotoilussa, erityisesti kun on kyse painosta, muotoilusta ja kustannuksista. Tutustutaanpa näihin etuihin:

Painonpudotus ja parempi ajoetäisyys

Sen ensisijainen hyöty sähköajoneuvoissa on painon vähentäminen. Kevyet materiaalivalinnat, kuten alumiini HPDC:ssä (korkeapainevalu), vähentävät ajoneuvojen kokonaispainoa. Kevyiden ajoneuvojen hyötysuhde ja toimintasäde ovat suuremmat.

Suunnittelun joustavuus ja monimutkaiset geometriat

Sähköajoneuvojen valulla voidaan tuottaa poikkeuksellisen monimutkaisia geometrioita ja tarjota suunnittelun joustavuutta, jolloin perinteisiä valmistusmenetelmiä ei tarvita. Se auttaa optimoimaan osat suorituskyvyn kannalta, mukaan lukien monimutkaisten jäähdytyskanavien ja integroitujen tukirakenteiden kaltaiset ominaisuudet.

Kustannustehokkuus ja skaalautuvuus

HPDC- ja painovoimavaluprosessit ovat sekä kustannustehokkaita että skaalautuvia. Muottien ja laitteiden perustamiskustannukset voivat kuitenkin olla korkeat. Yksikkökohtaiset kustannukset pienenevät merkittävästi tuotantomäärien kasvaessa. Tämä skaalautuvuus auttaa tekemään sähköajoneuvoista edullisempia ja laajempien markkinoiden ulottuvilla.

Parannettu rakenteellinen eheys ja kestävyys

Sähköajoneuvojen valukappaleet parantavat ajoneuvojen rakenteellista eheyttä ja kestävyyttä turvallisuuden ja pitkäikäisyyden vuoksi. Tällä menetelmällä estetään osien sisäisten jännitysten muodostuminen ja varmistetaan erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Tämä voi olla tarpeen suurille kuormituksille ja rasituksille altistuvissa osissa, kuten jousituksissa ja akkukoteloissa.

Lämmönhallinnan edut

Lämmönhallinta on toinen EV-valujen tehokas etu. Valuprosessien avulla valmistetut komponentit voivat sisältää integroituja jäähdytysratkaisuja. Valaminen auttaa hallitsemaan lämpöä tehokkaammin ja parantaa ajoneuvon yleistä suorituskykyä ja turvallisuutta.

EV-valuissa käytetyt materiaalit

Valumateriaalin asianmukaisella valinnalla on suuri merkitys lopputulokseen. Valmistaja voi menestyksekkäästi luoda kevyitä ja suorituskyvyltään parempia ajoneuvoja valitsemalla oikeat materiaalit. Tutustutaan käytettävissä oleviin vaihtoehtoihin, joita voidaan käyttää EV-valussa.

Alumiiniseokset

Alumiiniseokset tarjoavat erinomaisia ominaisuuksia, kuten työstettävyys, alhainen tiheys, kestävyys, ruostumattomuus ja hyvä muovattavuus. Tämä materiaali on huomattavan kevyt, ja sillä on riittävä lujuus erilaisiin EV-osiin ja samalla hyvä muovattavuus. Sen ylivoimainen korroosionkestävyys takaa ympäristöolosuhteille altistuvien EV-osien pitkäikäisyyden.

Erityiset alumiiniseokset

Erityisillä alumiiniseoksilla, kuten A356, A6061 ja 7050, on korkea lujuus, valettavuus ja hyvä korroosionkestävyys, minkä vuoksi ne ovat ensisijainen valinta valamiseen. Näitä seoksia käytetään täyttämään lujuus- ja kestävyysvaatimukset osissa, kuten moottorikoteloissa, korkean rasituksen sovelluksissa ja akkukoteloissa.

Magnesiumseokset

Magnesiumseokset, kuten AZ81D, ovat kevyitä ja helposti valettavia. Nämä materiaalit soveltuvat painonsäästöjä vaativiin komponentteihin, kuten akun runkoihin ja rakenneosiin. Pinnoitustekniikoiden kehittyminen on niiden elinkelpoisuutta heikommasta korroosionkestävyydestä huolimatta.

Sinkkiseokset

Sinkkimateriaalia voidaan käyttää pienten, monimutkaisten osien valmistukseen, jotka vaativat erinomaista mittatarkkuutta. Näitä seoksia voidaan yhdistää alumiinin ja magnesiumin kanssa, jolloin valmistaja voi optimoida kunkin osan suorituskyvyn. Varmistaen painon, lujuuden ja kestävyyden tasapainon sähköautoissa.

Monimateriaalivalu

Monimateriaalivalussa yhdistetään eri seoksia yhteen komponenttiin. Tämä tekniikka voi parantaa suorituskykyominaisuuksia, kuten lämmönhallintaa ja rakenteellista eheyttä, ja auttaa vähentämään painoa. Siitä on hyötyä sellaisten monimutkaisten osien luomisessa, joissa tarvitaan vaihtelevia ominaisuuksia useissa osissa.

EV-valukappaleiden käyttökohteet

●        Moottorikotelot

●        Paristokotelot

●        Voimansiirto Kotelot

●        Lämmöneristeet

●        Invertterit

Moottorikotelot

Moottorikotelon osat suojaavat sähkömoottoreita ulkoisilta vaurioilta ja varmistavat samalla asianmukaisen lämmönhallinnan. Tämän osan valmistuksessa käytetään erityisesti alumiinia ja magnesiumia niiden keveyden, lujuuden ja erinomaisten lämmönsiirto-ominaisuuksien vuoksi.

Paristokotelot

Akkualustat kiinnittävät ja pitävät sähköajoneuvojen akkukennot, ja ne voidaan valmistaa kevyistä materiaaleista, kuten alumiinista. Nämä seokset vähentävät ajoneuvon kokonaispainoa ja parantavat toimintasädettä. Lisäksi nämä lokerot on suunniteltu vahvoiksi ja korroosionestoiksi, mikä takaa osien pitkäikäisyyden.

Voimansiirto Kotelot

Sähköajoneuvojen vaihteistokotelot ovat osia, jotka vastaavat voiman siirtämisestä moottorista pyörille. Alumiinimateriaalit ovat sopiva valinta tämän sovelluksen luomiseen. Koska sillä on suuri lujuus ja kyky kestää voimansiirron mekaanisia rasituksia.

Lämmöneristeet

sähköajoneuvojen elektroniikkakomponentit tuottavat liikaa lämpöä, jota voidaan hallita käyttämällä jäähdytyselementtejä. Alumiini voi vastata näiden sovellusten tarpeisiin erinomaisen lämmönjohtavuuden osalta. Se auttaa säilyttämään optimaalisen käyttölämpötilan ja vähentää ylikuumenemisen mahdollisuuksia.

Invertterit

Valmistajat käyttävät invertterisovelluksia ajoneuvon tasavirran muuntamiseksi vaihtovirraksi. Ne valmistavat nämä osat alumiinista, jotta ne johtavat tehokkaasti lämpöä ja suojaavat herkkiä elektronisia komponentteja.

EV-valujen haasteet ja rajoitukset

Näiden monien haasteiden ratkaiseminen edellyttää jatkuvia innovaatioita materiaalitieteessä, valutekniikassa ja kokoonpanossa. Tutustu joihinkin EV:n pelottaviin haasteisiin ja rajoituksiin.

●        Materiaalin ominaisuudet

●        Huokoisuus ja valuviat

●        Liittäminen ja kokoaminen

Materiaalin ominaisuudet

Materiaaliominaisuudet vaikuttavat ratkaisevasti tulostuloksiin. Niillä on luontaisia ominaisuuksia, eivätkä ne välttämättä aina tarjoa tarvittavaa lujuutta ja kestävyyttä tietyissä sovelluksissa. EV-valun materiaalin valinnassa on tasapainotettava painon vähentäminen ja mekaaninen suorituskyky, mikä voi olla monimutkainen kompromissi.

Huokoisuus ja valuviat

Huokoisuus ja lukuisat valuviat ovat ratkaisevia ongelmia painevalun valmistuksessa. Huokoisuus tai pienten ilmataskujen esiintyminen voi ilmetä metallin valuprosessin aikana.

Tämä vika voi heikentää komponenttien rakenteellista eheyttä ja johtua eri tekijöistä. Tällaisia ovat esimerkiksi valutekniikan huono hallinta, puutteellinen muotin suunnittelu tai kontaminaatio. Tämä haaste edellyttää tiukkaa prosessinvalvontaa ja kehittyneitä laadunvalvontamenetelmiä.

Liittäminen ja kokoaminen

Liitos- ja kokoonpanotekniikka on toinen sähköajoneuvojen valettujen osien keskeinen haaste. Perinteisiä hitsaus- ja kiinnitysmenetelmiä suositaan kevyissä materiaaleissa, kuten alumiinissa ja magnesiumissa.

Lämpölaajenemisen erot ja tarkan kohdistuksen tarpeet voivat aiheuttaa komplikaatioita kokoonpanoprosessissa. Tämän haasteen poistamiseksi tarvitaan kitkan sekoitushitsausta tai liimausliimausta. Näin voidaan varmistaa valettujen osien vahva kyky ja luotettavuus.  

EV Castingin tulevaisuus

Huipputeknologian ja sopivien seosten yhdistäminen edistää sähköajoneuvojen valukappaleiden kehitystä. Tulevaisuus tarjoaa kuitenkin valtavasti mahdollisuuksia lisäparannuksille ja läpimurroille:

●        Additiivinen valmistus valumuotteja varten

●        Simulointi ja mallintaminen

●        Uudet seokset ja komposiitit

Additiivinen valmistus valumuotteja varten

Sähköajoneuvojen komponenttien teollisuus on mullistumassa additiivisen valmistuksen tai 3D-tulostuksen avulla. Tämä tekniikka lyhentää läpimenoaikoja ja kustannuksia ja tarjoaa nopeaa prototyyppien valmistusta ja monimutkaisten mallien räätälöintiä.

 Lisäksi tämä valmistus parantaa osien yleistä tehokkuutta ja laatua mahdollistamalla monimutkaisemmat ja tarkemmat muotin geometriat.

Uudet seokset ja komposiitit EV-ruiskuvalussa

Alumiiniseokset

-         A380

-         6061

Alumiiniseosten ominaisuudet EV painevaluja varten

-         Tiheys: noin 2,7 g/cm³.

-         Sulamispiste: 660 °C (1220 °F).

-         Youngin moduuli: 69 GPa (10,000 ksi)

-         Vetolujuus: 90-690 MPa (13-100 ksi)

-         Myötölujuus: 50-600 MPa (7-87 ksi)

-         Murtovenymä: 1-40%

-         Lämmönjohtavuus: 150-200 W/m-K

Magnesiumseokset

-         AZ91D

-         AM60

Magnesiumseosten ominaisuudet EV-kuumavaluja varten

-         Tiheys: noin 1,74 g/cm³.

-         Sulamispiste: 650 °C (1202 °F).

-         Youngin moduuli: 45 GPa (6 500 ksi)

-         Vetolujuus: 150-340 MPa (22-49 ksi)

-         Myötölujuus: 65-230 MPa (9-33 ksi)

-         Murtovenymä: 2-10%

-         Lämmönjohtavuus: 60-90 W/m-K

Sinkkiseokset

-         Zamak 3

-         Zamak 5

Sinkkiseosten ominaisuudet EV-kuumavaluja varten

-         Tiheys: noin 6,6-6,7 g/cm³.

-         Sulamispiste: 420 °C (788 °F).

-         Youngin moduuli: 83 GPa (12,000 ksi)

-         Vetolujuus: 250-400 MPa (36-58 ksi)

-         Myötölujuus: 150-300 MPa (22-43 ksi)

-         Murtovenymä: 1-10%

-         Lämmönjohtavuus: 110-120 W/m-K

Johtopäätökset:

Sähköajoneuvojen valmistajat etsivät jatkuvasti uusia tapoja sisällyttää ev-valuosiin.  Aludiecasting tarjoaa monipuolisen valikoiman EV-valutekniikoita. Käytämme kevyitä alumiiniseoksia räätälöityjen osien, kuten moottorikoteloiden ja akkukoteloiden, valmistukseen.