Støping av elektriske kjøretøy omfatter banebrytende metoder som giga-støping for å lage komplekse, lette bildeler. Elektriske kjøretøy dominerer det globale bilmarkedet. Ifølge Market Watch økte salget av ev-biler fra 1 million til 1,6 millioner i 2023. Teknologi som støping av elektriske kjøretøy med giga-støpeteknikk tilbyr et bærekraftig alternativ til bensindrevne biler.

Det viktigste å ta med seg:

1.       EV-støpeprosessen

2.       Støpeprosessen for elektriske kjøretøy

3.       Materialer for EV-støpegods

4.       Nye legeringer og kompositter i EV Die Casting

Støpeprosesser for EV

Støping av elektriske kjøretøy er en omfattende prosess som omfatter kritiske trinn for å produsere effektive deler av høy kvalitet. Den har klare fordeler og begrensninger når det gjelder å forme ulike komponenter. La oss se nærmere på de viktigste prosessene som er involvert i støping av elbiler, inkludert design, materialforberedelse, ulike støpemetoder og prosedyrer etter støping.

1.     Design og produksjon av støpeformer

Støping av elektriske kjøretøy omfatter det grunnleggende trinnet med å designe og lage støpeformer. I denne prosessen tilpasses programvare for datastøttet design for å skape presise og intrikate design av de nødvendige elbilkomponentene. Disse formene tåler det høye trykket og de høye temperaturene som er involvert i støpingen. Etter at formene er laget, brukes de til å lage støpeformer av stål eller andre holdbare materialer.

2.     Forberedelse av materiale

Materialforberedelsene er avgjørende for å oppnå høy kvalitet i støpeprosessen. Dette trinnet innebærer valg og klargjøring av metallegeringer, som for eksempel aluminium. Aluminium er det mest brukte materialet ved støping av elektriske kjøretøy på grunn av sin lette vekt og styrkeegenskaper. Produsentene smelter legeringene i ovner til en bestemt temperatur og klargjør dem for støpeprosessen.

3.     Metoder for støping

EV-komponenter kan produseres ved hjelp av flere ulike støpemetoder, hver med sine spesifikke fordeler og bruksområder.

                                I.            Høytrykksstøping

                              II.            Gravitasjonsstøping

                            III.            Andre støpeteknikker

       I.            Høytrykksstøping

Oversikt over prosessen

Ved høytrykksstøping sprøytes det smeltede metallet inn i et formhulrom under ekstremt trykk. Denne metoden kan produsere komponenter med utmerket overflatefinish og dimensjonsnøyaktighet. 

Fordeler for elektriske kjøretøy

Denne prosessen er fordelaktig for elektriske kjøretøyer, som produserer store, komplekse deler i ett stykke. Den bidrar til å redusere antall skjøter og sveiser som kreves. Det forbedrer den strukturelle integriteten til komponentene og reduserer vekten. Det forbedrer kjøretøyets effektivitet og rekkevidde.

Bruksområder i elektriske kjøretøy

Produsenten av elektriske kjøretøy foretrekker høytrykksstøpeprosessen (HPDC). Denne metoden gjør det mulig å lage store støpegods i ett stykke. Den brukes spesielt til å lage ulike deler til elektriske kjøretøy, som batterihus, motorhus og strukturelle deler.

     II.            Gravitasjonsstøping

Oversikt over prosessen

Produsentene bruker gravitasjonsstøpeteknikken for å helle smeltet metall i en form mens det trekkes på plass ved hjelp av tyngdekraften. Det er en enklere metode enn høytrykksstøping. Denne teknikken krever nøyaktig kontroll over støpeprosessen for å forbedre kvaliteten på støpegodset.

Fordeler for elektriske kjøretøy

Det er en fordel å lage store, tykkveggede deler som krever overlegen strukturell integritet. Den kan produsere mindre produksjoner eller spesialiserte komponenter på en kostnadseffektiv måte.

Bruksområder i elektriske kjøretøy

Denne prosedyren brukes til å produsere motorblokker, fjæringsdeler og andre konstruksjonselementer der det er behov for høy styrke og holdbarhet.

  III.            Andre støpeteknikker

Sandstøping

En form lages av en sandblanding for å helle smeltet metall inn i hulrommet i sandstøping av aluminium metode. Den egner seg for produksjon av komplekse, store komponenter med intrikate detaljer.

Investeringsstøping

Det er en effektiv støpestrategi som kan brukes til å produsere deler i perfekte dimensjoner med bedre overflatefinish, også kalt tapt voksstøping. Denne teknikken innebærer at man lager en voksform av delen som dekkes med et keramisk skall, og deretter smelter voksen for å lage en form.

4.     Avkjøling og størkning

Dette trinnet omfatter avkjøling og størkning av metallet etter at det er sprøytet inn i støpeformen mens det fortsatt er smeltet. Kjølehastigheten kan ha direkte innvirkning på mikrostrukturen og de mekaniske egenskapene til de endelige komponentene. Derfor bidrar kontrollavkjølingsteknikken til å oppnå ønsket styrke og holdbarhet.

5.     Fjerning og rengjøring

Etter avkjølings- og størkningsprosessen fjernes støpestykket fra formen ved å bryte formen laget med en sandblanding eller åpne formen i tilfelle HPDC. det innebærer videre rengjøringstrinnet, der gjenværende støpematerialer, flash eller oksidlag fjernes.

6.     Etterbehandling og inspeksjon

Ytterligere maskinering, polering og påføring av eventuelt nødvendig belegg gjøres i løpet av etterbehandlings- og inspeksjonsprosessen. Denne fasen hjelper produsenten med å skape komponenter med overflatefinish og nøyaktige dimensjoner. Inspeksjonstrinnet sikrer at resultatet oppfyller de nødvendige kvalitetsstandardene.

Fordeler med EV Castings

Støpeteknikker gir flere fordeler når det gjelder å forme fremtidens elektriske kjøretøy, spesielt når det gjelder spørsmål som vekt, design og kostnader. La oss se nærmere på disse fordelene:

Vektreduksjon og forbedret rekkevidde

Den viktigste fordelen for elektriske kjøretøy er vektreduksjon. Valg av lettvektsmaterialer, som for eksempel aluminium i HPDC (høytrykksstøping), reduserer totalvekten på kjøretøyene. Lette kjøretøy har større effektivitet og bedre rekkevidde.

Fleksibel design og komplekse geometrier

Støping av elektriske kjøretøy kan produsere eksepsjonelt komplekse geometrier og tilby designfleksibilitet, noe som eliminerer behovet for tradisjonelle produksjonsmetoder. Det bidrar til å optimalisere delene med tanke på ytelse, inkludert funksjoner som intrikate kjølekanaler og integrerte støttestrukturer.

Kostnadseffektivitet og skalerbarhet

HPDC- og gravitasjonsstøpeprosesser er både kostnadseffektive og skalerbare. De innledende kostnadene for å lage støpeform og utstyr kan imidlertid være høye. Kostnaden per enhet synker betydelig med økt produksjonsvolum. Denne skalerbarheten bidrar til å gjøre elektriske kjøretøy rimeligere og tilgjengelig for et bredere marked.

Forbedret strukturell integritet og holdbarhet

Støpegods til elektriske kjøretøy forbedrer den strukturelle integriteten og holdbarheten til kjøretøyene, noe som gir økt sikkerhet og lang levetid. Denne metoden forhindrer at komponentene danner indre spenninger, noe som sikrer utmerkede mekaniske egenskaper. Det kan være nødvendig for deler som utsettes for store belastninger og påkjenninger, som hjuloppheng og batterihus.

Fordeler med termisk styring

Varmestyring er en annen effektiv fordel med EV-støping. Komponenter som er laget ved hjelp av støpeprosesser, kan inneholde integrerte kjøleløsninger. Støping bidrar til å håndtere varmen mer effektivt og forbedrer kjøretøyets generelle ytelse og sikkerhet.

Materialer som brukes i EV Castings

Riktig valg av støpemateriale har stor betydning for sluttresultatet. Produsenten kan lykkes med å skape lette kjøretøy med forbedret ytelse ved å velge de riktige materialene. La oss se nærmere på de tilgjengelige alternativene som kan brukes til støping av elbiler.

Aluminiumslegeringer

Aluminiumslegeringer har utmerkede egenskaper som maskinbearbeidbarhet, lav tetthet, holdbarhet, rustbestandighet og god formbarhet. Dette materialet er svært lett og har tilstrekkelig styrke for ulike elbilkomponenter, samtidig som det har god formbarhet. Den overlegne korrosjonsbestandigheten gir lang levetid for elbildeler som utsettes for miljømessige forhold.

Spesifikke aluminiumslegeringer

Spesifikke aluminiumlegeringer som A356, A6061 og 7050 har høy styrke, støpbarhet og god korrosjonsbestandighet, noe som gjør dem til det foretrukne valget for støping. Disse legeringene brukes til å oppfylle kravene til styrke og holdbarhet i deler som motorhus, høyspenningsapplikasjoner og batterikapslinger.

Magnesiumlegeringer

Magnesiumlegeringer som AZ81D har lav vekt og er enkle å støpe. Disse materialene egner seg for komponenter som krever vektbesparelser, for eksempel batterirammer og konstruksjonsdeler. Fremskrittet innen beleggteknologi har gjort dem levedyktige, til tross for deres lavere korrosjonsbestandighet.

Sinklegeringer

Sink kan brukes til produksjon av små, kompliserte deler som krever utmerket dimensjonsstabilitet. Disse legeringene kan kombineres med aluminium og magnesium, slik at produsenten kan optimalisere ytelsen til hver enkelt komponent. Sikre balansen mellom vekt, styrke og holdbarhet i elbiler.

Støping i flere materialer

Multimaterialstøping innebærer kombinasjoner av ulike legeringer i én og samme komponent. Denne teknikken kan forbedre ytelsesegenskaper som termisk styring og strukturell integritet og bidra til å redusere vekten. Det er en fordel når man skal lage komplekse deler som trenger varierende egenskaper i flere seksjoner.

Bruksområder for EV Castings

●        Motorhus

●        Batteriskuffer

●        Overføringssaker

●        Kjøleribber

●        Omformere

Motorhus

Motorhusdelene beskytter de elektriske motorene mot ytre skader, samtidig som de sørger for god varmestyring. Denne komponenten er laget av aluminium og magnesium på grunn av den lave vekten, styrken og de utmerkede varmespredningsegenskapene.

Batteriskuffer

Batteriskuffene holder battericellene i elbiler på plass og kan produseres av lettvektsmaterialer som aluminium. Disse legeringene reduserer kjøretøyets totalvekt og forbedrer rekkevidden. I tillegg er disse skuffene designet for å være sterke og korrosjonsbestandige, noe som sikrer lang levetid for delene.

Overføringssaker

Transmisjonskasser i elektriske kjøretøy fungerer som komponentene som er ansvarlige for å overføre kraften fra motoren til hjulene. Aluminiumsmaterialer er et passende valg for å lage denne applikasjonen. Fordi det har høy styrke og evnen til å motstå de mekaniske påkjenningene ved kraftoverføring.

Kjøleribber

de elektroniske komponentene i elektriske kjøretøy genererer mye varme som kan håndteres ved hjelp av kjøleribber. Aluminium kan oppfylle disse applikasjonenes behov for overlegen varmeledningsevne. Det bidrar til å opprettholde optimal driftstemperatur og reduserer risikoen for overoppheting.

Omformere

Produsentene bruker inverterapplikasjoner for å konvertere kjøretøyets likestrøm til vekselstrøm. De produserer disse delene med aluminium for å gjøre dem effektive for varmespredning og beskyttende mot følsomme elektroniske komponenter.

Utfordringer og begrensninger ved EV Castings

For å løse de mange utfordringene krever elbiler kontinuerlig innovasjon innen materialvitenskap, støpeteknologi og montering. Her kan du lese om noen av de store utfordringene og begrensningene ved elbiler.

●        Materialegenskaper

●        Porøsitet og støpefeil

●        Sammenføyning og montering

Materialegenskaper

Materialegenskapene spiller en avgjørende rolle for resultatet. De har iboende egenskaper og gir ikke alltid den styrken og holdbarheten som kreves for visse bruksområder. Valg av materiale for EV-støping må balansere vektreduksjon med mekanisk ytelse, noe som kan være en komplisert avveining.

Porøsitet og støpefeil

Porøsitet og mange støpefeil er et viktig problem i pressstøpeproduksjon. Porøsitet eller tilstedeværelsen av små luftlommer kan oppstå under støpeprosessen av metall.

Denne feilen kan svekke komponentenes strukturelle integritet og skyldes ulike faktorer. For eksempel dårlig støpeteknikk, utilstrekkelig formdesign eller forurensning. Denne utfordringen krever streng prosesskontroll og avanserte metoder for kvalitetskontroll.

Sammenføyning og montering

Sammenføyning og montering er en annen viktig utfordring når det gjelder støpte komponenter i elektriske kjøretøy. Tradisjonelle sveise- og festemetoder er å foretrekke for lette materialer som aluminium og magnesium.

Forskjellene i termisk ekspansjon og behovet for nøyaktig justering kan skape komplikasjoner i monteringsprosessen. For å eliminere denne utfordringen er det nødvendig med friksjonssveising eller liming. Det kan sikre den sterke evnen og påliteligheten til de støpte delene.  

Fremtiden for EV Casting

Integrasjonen av banebrytende teknologi og egnede legeringer vil drive utviklingen av støpegods til elektriske kjøretøy. Fremtiden har imidlertid et enormt potensial for ytterligere fremskritt og gjennombrudd:

●        Additiv produksjon for støpeformer

●        Simulering og modellering

●        Nye legeringer og kompositter

Additiv produksjon for støpeformer

Bransjen for elektriske kjøretøykomponenter er i ferd med å revolusjoneres ved hjelp av additiv produksjon eller 3D-printing. Denne teknologien reduserer ledetidene og kostnadene, og tilbyr rask prototyping og tilpasning av komplekse konstruksjoner.

 I tillegg forbedrer denne produksjonen den generelle effektiviteten og kvaliteten på delene ved å muliggjøre mer intrikate og presise formgeometrier.

Nye legeringer og kompositter i EV Die Casting

Aluminiumslegeringer

-         A380

-         6061

Egenskaper til aluminiumslegeringer for støpegods til EV

-         Tetthet: Omtrent 2,7 g/cm³

-         Smeltepunkt: 660 °C (1220 °F)

-         Youngs modul: 69 GPa (10 000 ksi)

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

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

-         Forlengelse ved brudd: 1-40%

-         Varmeledningsevne: 150-200 W/m-K

Magnesiumlegeringer

-         AZ91D

-         AM60

Egenskaper til magnesiumlegeringer for støpegods til EV

-         Tetthet: Omtrent 1,74 g/cm³

-         Smeltepunkt: 650 °C (1202 °F)

-         Youngs modul: 45 GPa (6 500 ksi)

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

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

-         Bruddforlengelse: 2-10%

-         Varmeledningsevne: 60-90 W/m-K

Sinklegeringer

-         Zamak 3

-         Zamak 5

Egenskaper til sinklegeringer for støpegods til EV

-         Tetthet: Ca. 6,6-6,7 g/cm³

-         Smeltepunkt: 420 °C (788 °F)

-         Youngs modul: 83 GPa (12 000 ksi)

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

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

-         Bruddforlengelse: 1-10%

-         Varmeledningsevne: 110-120 W/m-K

Konklusjon

Produsenter av elektriske kjøretøyer søker stadig etter nye måter å inkorporere ev-støpte deler på.  Aludiecasting tilbyr et bredt utvalg av støpeteknikker for elbiler. Vi bruker lette aluminiumslegeringer til å produsere spesialtilpassede deler som motorhus og batteriskuffer.