Az elektromos járművek öntése olyan élvonalbeli módszereket foglal magában, mint a gigaöntés, hogy összetett, könnyű autóalkatrészeket készítsen. Az elektromos járművek uralják a globális autóipari piacot. A Market Watch szerint az ev autók eladásai 2023-ra 1 millióról 1,6 millióra emelkednek. Az olyan technológiák, mint az elektromos járművek gigaöntési technikával történő öntése, fenntartható alternatívát kínálnak a benzinüzemű autókkal szemben.

A legfontosabb tudnivalók:

1.       EV öntési folyamat

2.       Elektromos jármű öntési folyamat

3.       EV öntvények anyagai

4.       Új ötvözetek és kompozitok az EV nyomásos öntésben

EV öntési folyamatok

Az elektromos járművek öntése egy átfogó folyamat, amely kritikus lépéseket foglal magában a kiváló minőségű, hatékony alkatrészek előállításához. A különböző alkatrészek formázása során különböző előnyökkel és korlátozásokkal jár. Tekintsük át az EV öntés kulcsfontosságú folyamatait, beleértve a tervezést, az anyagelőkészítést, a különböző öntési módszereket és az öntés utáni eljárásokat.

1.     Tervezés és formakészítés

Az elektromos járművek öntése magában foglalja az öntőformák tervezésének és létrehozásának alapvető lépését. Ebben a folyamatban a számítógépes tervezőszoftvereket úgy alakítják ki, hogy a szükséges EV-alkatrészek pontos és bonyolult tervei elkészüljenek. Ezek a tervek képesek ellenállni az öntéssel járó magas nyomásnak és hőmérsékletnek. Ezeket felhasználják az acélból vagy más tartós anyagokból készült öntőformák létrehozását követően.

2.     Anyag előkészítés

Az anyagelőkészítési lépés alapvető fontosságú a kiváló minőségű öntési eredmények eléréséhez. Ez a szakasz magában foglalja a fémötvözetek, például az alumínium kiválasztását és előkészítését. Az alumíniumot könnyű és szilárdsági tulajdonságai miatt gyakran használják az elektromos járművek öntésében. A gyártók az ötvözeteket kemencékben olvasztják meg egy adott hőmérsékletre, és készítik elő az öntési folyamathoz.

3.     Öntési módszerek

Az EV-alkatrészek többféle öntési módszer alkalmazásával állíthatók elő, amelyek mindegyike sajátos előnyökkel és alkalmazásokkal rendelkezik.

                                I.            Nagynyomású öntvények

                              II.            Gravitációs öntés

                            III.            Egyéb öntési technikák

       I.            Nagynyomású öntvények

A folyamat áttekintése

A nagynyomású fröccsöntéses eljárás során az olvadt fémet extrém nyomás alatt fecskendezik be egy szerszámüregbe. Ezzel a módszerrel kiváló felületi felülettel és méretpontossággal rendelkező alkatrészek állíthatók elő. 

Az elektromos járművek előnyei

Ez az eljárás előnyös az elektromos járművek számára, mivel nagyméretű, összetett alkatrészeket állít elő egyetlen darabból. Segít csökkenteni a szükséges kötések és hegesztések számát. Fokozza az alkatrészek szerkezeti integritását és csökkenti a súlyukat. Ez javítja a jármű hatékonyságát és hatótávolságát.

Alkalmazások az elektromos járművekben

Az elektromos járművek gyártója a nagynyomású öntési eljárást (HPDC) részesíti előnyben. Ez a módszer lehetővé teszi számukra, hogy nagyméretű, egy darabból álló öntvényeket készítsenek. Kifejezetten különböző elektromos járműalkatrészek, például akkumulátorházak, motorházak és szerkezeti elemek gyártására használják.

     II.            Gravitációs öntés

A folyamat áttekintése

A gyártók a gravitációs öntési technikával olvadt fémet öntenek a formába, miközben az gravitációsan a helyére húzódik. Ez egyszerűbb módszer, mint a nagynyomású öntés. Ez a technika az öntési folyamat pontos ellenőrzését igényli az öntvények minőségének javítása érdekében.

Az elektromos járművek előnyei

Előnyös nagyméretű, vastag falú, kiváló szerkezeti integritást igénylő alkatrészek készítésénél. Kisebb gyártmányok vagy speciális alkatrészek költséghatékony előállítására is alkalmas.

Alkalmazások az elektromos járművekben

Ezt az eljárást motorblokkok, felfüggesztési alkatrészek és egyéb szerkezeti elemek gyártására használják, ahol nagy szilárdságra és tartósságra van szükség.

  III.            Egyéb öntési technikák

Homoköntés

A homokkeverékből formát hoznak létre, hogy az olvadt fémet az üregbe önthessék. alumínium homoköntés módszer. Alkalmas összetett, nagyméretű, bonyolult részletekkel rendelkező alkatrészek gyártására.

Beruházási öntés

Ez egy hatékony öntési stratégia, amely tökéletes méretű, jobb felületkezelésű alkatrészek előállítására használható, más néven veszett viaszöntés. Ez a technika magában foglalja az alkatrész kerámiahéjjal borított viaszformájának elkészítését, majd a viasz megolvasztását a forma elkészítéséhez.

4.     Hűtés és megszilárdulás

Ez a lépés magában foglalja a fém lehűlését és megszilárdulását, miután azt még olvadt állapotban a formába fecskendezték. A hűtési sebesség közvetlenül befolyásolhatja a végső alkatrészek mikroszerkezetét és mechanikai tulajdonságait. Ezért a szabályozott hűtési technika segít a kívánt szilárdság és tartósság elérésében.

5.     Eltávolítás és tisztítás

A hűtési és megszilárdulási folyamatot követően az öntvényt a homokkeverékkel készített öntőforma törésével vagy HPDC esetében a forma felnyitásával távolítják el a formából. ez magában foglalja továbbá a tisztítási lépést, amelynek során eltávolítják a maradék öntőanyagokat, a pernyét vagy az oxidrétegeket.

6.     Befejezés és ellenőrzés

A további megmunkálás, polírozás és a szükséges bevonatok felhordása a befejezési és ellenőrzési folyamat során történik. Ez a fázis segít a gyártónak abban, hogy felületi felülettel és pontos méretekkel rendelkező alkatrészeket hozzon létre. Az ellenőrzési lépés biztosítja, hogy a kimenet megfeleljen az előírt minőségi szabványnak.

Az EV öntvények előnyei

Az öntési technikák számos előnnyel járnak az elektromos járművek jövőjének alakításában, különösen az olyan kérdésekben, mint a súly, a formatervezés és a költségek. Fedezzük fel ezeket az előnyöket:

Súlycsökkentés és nagyobb hatótávolság

Elsődleges előnye az elektromos járművek esetében a súlycsökkentés. A könnyű anyagválasztás, mint például az alumínium a HPDC (nagynyomású nyomásos öntés) esetében csökkenti a járművek össztömegét. A könnyű járművek nagyobb hatékonysággal és nagyobb hatótávolsággal rendelkeznek.

Tervezési rugalmasság és összetett geometriák

Az elektromos járművek öntése kivételesen összetett geometriák előállítására képes, és rugalmasságot biztosít a tervezésben, kiküszöbölve a hagyományos gyártási módszerek szükségességét. Segít az alkatrészek teljesítményoptimalizálásában, beleértve az olyan funkciókat, mint a bonyolult hűtőcsatornák és az integrált tartószerkezetek.

Költséghatékonyság és méretezhetőség

A HPDC és a gravitációs öntési eljárások költséghatékonyak és méretezhetőek. A kezdeti beállítási költségek azonban a szerszámkészítés és a berendezések tekintetében magasak lehetnek. Az egységenkénti költség jelentősen csökken a gyártási volumen növekedésével. Ez a méretezhetőség segít abban, hogy az elektromos járművek megfizethetőbbé és szélesebb piac számára elérhetővé váljanak.

Fokozott szerkezeti integritás és tartósság

Az elektromos járművek öntvényei fokozzák a járművek szerkezeti integritását és tartósságát a biztonság és a hosszú élettartam érdekében. Ez a módszer megakadályozza az alkatrészek belső feszültségek kialakulását, így biztosítva a kiváló mechanikai tulajdonságokat. Erre a nagy terhelésnek és igénybevételnek kitett alkatrészek, például a felfüggesztések és az akkumulátorházak esetében lehet szükség.

Hőmenedzsment előnyei

Az EV öntvények másik hatékony előnye a hőkezelés. Az öntési eljárással készült alkatrészek tartalmazhatnak integrált hűtési megoldásokat. Az öntés segít a hő hatékonyabb kezelésében, és javítja a jármű általános teljesítményét és biztonságát.

Az EV öntvényekben használt anyagok

Az öntőanyag megfelelő kiválasztása nagyban befolyásolja a kimeneti eredményeket. A gyártó a megfelelő anyagválasztással sikeresen hozhat létre könnyített, jobb teljesítményű járműveket. Fedezzük fel a rendelkezésre álló lehetőségeket, amelyek az EV öntéshez alkalmazhatók.

Alumínium ötvözetek

Az alumíniumötvözetek kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a megmunkálhatóság, az alacsony sűrűség, a tartósság, a rozsdával szembeni ellenállás és a jó alakíthatóság. Ez az anyag jelentősen könnyű, és megfelelő szilárdsággal rendelkezik a különböző EV-alkatrészekhez, miközben jó alakíthatóságot kínál. Kiváló korrózióállósági jellemzője a környezeti hatásoknak kitett EV alkatrészek hosszú élettartamát mutatja.

Speciális alumínium ötvözetek

Az olyan speciális alumíniumötvözetek, mint az A356, A6061 és 7050 nagy szilárdsággal, önthetőséggel és jó korrózióállósággal rendelkeznek, így az öntéshez előnyben részesítik őket. Ezeket az ötvözeteket olyan alkatrészek szilárdsági és tartóssági követelményeinek kielégítésére használják, mint a motorházak, nagy igénybevételnek kitett alkalmazások és akkumulátorházak.

Magnézium ötvözetek

Az olyan magnéziumötvözetek, mint az AZ81D könnyű és könnyen önthető tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek az anyagok alkalmasak a súlycsökkentést igénylő alkatrészekhez, például akkumulátorok vázaihoz és szerkezeti elemekhez. A bevonatolási technológiák fejlődése a kisebb korrózióállóságuk ellenére is életképes.

Cink ötvözetek

A cink anyagot olyan kis, bonyolult alkatrészek gyártására lehet használni, amelyek kiváló méretstabilitást igényelnek. Ezek az ötvözetek kombinálhatók alumíniummal és magnéziummal, így a gyártó optimalizálhatja az egyes alkatrészek teljesítményét. A súly, a szilárdság és a tartósság egyensúlyának biztosítása az EV-kben.

Több anyagból készült öntvények

A több anyagból készült öntés különböző ötvözetek kombinációját jelenti egyetlen alkatrészen belül. Ez a technika javíthatja az olyan teljesítményjellemzőket, mint a hőkezelés és a szerkezeti integritás, és segíthet a tömeg csökkentésében. Előnyös olyan összetett alkatrészek készítésénél, amelyeknek több szakaszon keresztül változó tulajdonságokra van szükségük.

Az EV öntvények felhasználási területei

●        Motorházak

●        Akkumulátor tálcák

●        Sebességváltó tokok

●        Hőelnyelők

●        Inverterek

Motorházak

A motorház alkatrészei védik az elektromos motorokat a külső sérülésektől, miközben biztosítják a megfelelő hőkezelést. Különösen alumíniumot és magnéziumot használnak ennek az alkatrésznek az elkészítéséhez, mivel ezek könnyűek, erősek és kiváló hőelvezető tulajdonságokkal rendelkeznek.

Akkumulátor tálcák

Az akkumulátortálcák biztosítják és tartják az elektromos járművek akkumulátorcelláit, és könnyű anyagokból, például alumíniumból gyárthatók. Ezek az ötvözetek csökkentik a jármű össztömegét és javítják a hatótávolságot. Ezenkívül ezeket a tálcákat úgy tervezték, hogy erősek és korrózióállóak legyenek, így biztosítva az alkatrészek hosszú élettartamát.

Sebességváltó tokok

Az elektromos járművek sebességváltóházai a motorból a kerekekhez történő erőátvitelért felelős alkatrészek. Az alumínium anyagok megfelelő választást jelentenek ennek az alkalmazásnak a létrehozásához. Mivel nagy szilárdsággal rendelkezik, és képes ellenállni az erőátvitel mechanikai igénybevételének.

Hőelnyelők

az elektromos járművek elektronikus alkatrészei túlzott hőt termelnek, amely hőelnyelők használatával kezelhető. Az alumínium megfelel ezeknek az alkalmazásoknak a kiváló hővezető képességgel kapcsolatos igényeinek. Segít fenntartani az optimális üzemi hőmérsékletet, és csökkenti a túlmelegedés esélyét.

Inverterek

A gyártók inverteres alkalmazásokat alkalmaznak a jármű egyenáramának váltakozó árammá alakítására. Ezeket az alkatrészeket alumíniummal gyártják, hogy hatékonyan elvezessék a hőt és védjék az érzékeny elektronikus alkatrészeket.

Az EV öntvények kihívásai és korlátai

A számos kihívás kezelése érdekében az elektromos járművek beépítése folyamatos innovációt igényel az anyagtudomány, az öntéstechnológia és az összeszerelés terén. Fedezze fel az EV-k néhány ijesztő kihívását és korlátait.

●        Anyagi tulajdonságok

●        Porozitás és öntési hibák

●        Összeillesztés és összeszerelés

Anyagi tulajdonságok

Az anyagtulajdonságok fontos szerepet játszanak a kimeneti eredményekben. Ezek eredendő tulajdonságokat jelentenek, és nem mindig biztosítják a szükséges szilárdságot és tartósságot bizonyos alkalmazásokhoz. Az EV öntéshez használt anyag kiválasztásakor egyensúlyt kell teremteni a súlycsökkentés és a mechanikai teljesítmény között, ami bonyolult kompromisszumot jelenthet.

Porozitás és öntési hibák

A porozitás és a számos öntési hiba alapvető problémát jelent a nyomásos öntéses gyártás során. A porozitás vagy az apró légzsebek jelenléte a fém öntési folyamata során fordulhat elő.

Ez a hiba gyengítheti az alkatrészek szerkezeti integritását, és különböző tényezőkből adódhat. Ilyen például az öntési technika helytelen kezelése, a nem megfelelő öntőforma kialakítása vagy a szennyeződés. Ez a kihívás szigorú folyamatellenőrzést és fejlett minőségellenőrzési módszereket igényel.

Összeillesztés és összeszerelés

Az illesztés és az összeszerelés az elektromos járművek öntött alkatrészeinek másik fontos kihívását jelenti. A hagyományos hegesztési és rögzítési módszereket előnyben részesítik az olyan könnyű anyagok esetében, mint az alumínium és a magnézium.

A hőtágulási különbségek és a pontos igazítási igények bonyodalmakat okozhatnak az összeszerelési folyamatban. E kihívás kiküszöbölése érdekében súrlódásos keverőhegesztésre vagy ragasztásos kötésre van szükség. Ez biztosíthatja az öntött alkatrészek erős képességét és megbízhatóságát.  

Az EV Casting jövője

A csúcstechnológiák és a megfelelő ötvözetek integrálása fogja előmozdítani az elektromos járművek öntvényeinek fejlődését. A jövő azonban hatalmas lehetőségeket rejt magában a további fejlesztések és áttörések tekintetében:

●        Additív gyártás öntőformákhoz

●        Szimuláció és modellezés

●        Új ötvözetek és kompozitok

Additív gyártás öntőformákhoz

Az elektromos járműalkatrészek ipara az additív gyártás vagy 3D nyomtatás révén forradalmasodik. Ez a technológia csökkenti az átfutási időt és a költségeket, gyors prototípusgyártást és az összetett tervek testreszabását kínálja.

 Ezenkívül ez a gyártás növeli az alkatrészek általános hatékonyságát és minőségét, mivel bonyolultabb és pontosabb szerszámgeometriákat tesz lehetővé.

Új ötvözetek és kompozitok az EV nyomásos öntésben

Alumínium ötvözetek

-         A380

-         6061

Az alumíniumötvözetek tulajdonságai az EV-öntvények számára

-         Sűrűség: Körülbelül 2,7 g/cm³.

-         Olvadáspont: 660°C (1220°F)

-         Young modulus: 69 GPa (10,000 ksi)

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

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

-         Szakadási nyúlás: 1-40%

-         Hővezető képesség: 150-200 W/m-K

Magnézium ötvözetek

-         AZ91D

-         AM60

Magnéziumötvözetek tulajdonságai az EV-öntvények számára

-         Sűrűség: Körülbelül 1,74 g/cm³.

-         Olvadáspont: 650°C (1202°F)

-         Young modulus: 45 GPa (6,500 ksi)

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

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

-         Szakadási nyúlás: 2-10%

-         Hővezető képesség: 60-90 W/m-K

Cink ötvözetek

-         Zamak 3

-         Zamak 5

Cinkötvözetek tulajdonságai az EV-öntvények számára

-         Sűrűség: Körülbelül 6,6-6,7 g/cm³.

-         Olvadáspont: 420°C (788°F)

-         Young modulus: 83 GPa (12,000 ksi)

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

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

-         Szakadási nyúlás: 1-10%

-         Hővezető képesség: 110-120 W/m-K

Következtetés:

Az elektromos járművek gyártói folyamatosan új utakat keresnek az ev öntött alkatrészek beépítésére.  Aludiecasting az EV öntési technikák változatos választékát kínálja. Könnyű alumíniumötvözeteket használunk egyedi alkatrészek, például motorházak és akkumulátortálcák gyártásához.