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
Electric vehicle casting is a comprehensive process involving critical steps to produce high-quality, efficient parts. It offers distinct advantages and limitations for shaping different components. Let’s look into the key processes involved in EV casting, including design, material preparation, various casting methods, and post-casting procedures.
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
This process is beneficial for electric vehicles, producing large, complex parts in a single piece. It helps reduce the number of joints and welds required. It enhances the structural integrity of components and reduces their weight. That improves the vehicle’s efficacy and range.
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
The appropriate selection of casting material makes a major difference in the output results. The manufacturer can successfully create lightweight vehicles with improved performance by choosing the right materials. Let’s discover the available options that can be employed for EV casting.
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
Zinc material can be used for manufacturing small, intricate parts that require excellent dimensional stability. These alloys can be combined with aluminum and magnesium, allowing the manufacturer to optimize each component’s performance. Ensuring the balance of weight, strength, and durability in EVs.
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
the electronic components in electric vehicles generate excessive heat that can be managed by utilizing heat sinks. Aluminum can meet these applications’ needs for superior thermal conductivity. It helps maintain the optimal operating temperature and reduces the chances of overheating.
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’s 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’s 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’s 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.