Aluminiumstøping er en vanlig teknikk for å lage motorhus. Den er effektiv nok til å slå ethvert designkompleksitetsnivå. Prosessen begynner med å varme opp aluminium til smeltepunktet og sette det inn i formen. Motorhus laget av aluminium har lavere vekt enn gjennomsnittet, varer lenger og har utmerket varmeledningsevne.

La oss se hvordan dette produktet fremstilles ved hjelp av pressstøpeprosessen og hvilke bruksområder og fordeler det har.

Fordelene med pressstøping av aluminium til motorhus

Aluminiumsstøping for motorhus er den ideelle prosessen. Dette er fordi den gir delen den faktiske styrken og holdbarheten som skal til for å stå imot intens varme.

Legeringer som A380, ADC12 og A356 er de beste materialene å bruke i motorhus. Det er fordi legeringen A380 har en høy strekkfasthet på 310 MPa. Det betyr at den tåler store belastninger.

I mellomtiden er ADC12 et annet foretrukket alternativ bare fordi det inneholder 96-105 W / m-K varmeledningsevne. Det bidrar vanligvis til bedre varmespredning.

Mens A356 ikke bare gir deler av beste kvalitet, men kan oppnå en forlengelse på opptil 7%. Dette betyr at den kan motstå støt bedre. På en eller annen måte avhenger forlengelsen av varmebehandlingsforholdene.

Alle disse egenskapene gjør aluminiumshus til det perfekte valget for alle bruksområder innen bilindustrien, romfart og industri.

Måling av ytelse

Lettvekt:

Når du arbeider med aluminium, er det en lett funksjon i deler. For eksempel er disse delene 60% mindre tunge enn støpejern. Det viser at det er enkelt å håndtere motorhus og transport.

Høy presisjon:

Pressstøping tar på seg produktprofiler effektivt og skaper ikke varianter. Derfor er det i utgangspunktet et godt alternativ for å oppnå så tette toleranser som +/- 0,05 mm.

Varmeledningsevne:

Motorer genererer mye varme under drift. Derfor fungerer aluminium generelt bedre i motorhus på grunn av sine gode egenskaper. varmeledningsevne. Det holder komponentene kjølige. For eksempel har aluminiumslegeringen A356 en varmeledningsevne på 150 W/m-K.

Elektrisk ledningsevne:

Visse motorkonstruksjoner trenger god elektrisk ledningsevne. Så aluminium er også godt nok for denne egenskapen.

Utmattingsstyrke:

Materialet i motorhusene må imidlertid tåle gjentatte påkjenninger uten å gå i stykker. Til dette er en legering som A380 egnet, fordi den gir den nødvendige holdbarheten og varer lenger.

Kostnadsanalyse

Totale eierkostnader:

De innledende verktøykostnadene ved pressstøping blir overkommelige på grunn av den langsiktige bruken. Aluminium er heller ikke like kostbart som stål, og støpeprosessen reduserer avfallet.

Sammenligning med andre metoder:

Den enkle prosessen, med færre trinn, gjør den mindre kostbar enn andre metoder for støping og maskinering.

Miljøpåvirkning

Støpeprosessen gjør overflødig materiale til gjenbruksprosjekter. Fordi aluminium er 100% resirkulerbart og ikke påvirker miljøet mye. Dessuten bruker den lette funksjonen mindre energi, noe som alternativt sparer 25% drivstoffbruk.

Designhensyn for motorhus av aluminiumstøpegods

FEA og simulering

Behandlingen av finite element-analyse bruker datasimuleringer. Det forbedrer design og varsler om kommende feil før produksjon. For eksempel spenningspunkter, varmestrøm osv. Slik at motorhuset fungerer effektivt.

Spennings-/tøyningsanalyse:

Når det gjelder spenningsmotstand, hjelper simuleringene produsentene med å identifisere svake punkter, til og med de forsterkede områdene som er utsatt for sprekkdannelser. I tillegg kan A380-legeringen bidra til å håndtere påkjenninger på rundt 150-200 MPa. Det tilsvarer vanligvis deler til bilmotorer.

Termisk analyse:

Simuleringer viser hvordan varmen beveger seg når man utformer kjølekonstruksjoner. Dette er fordi motorhuset må holde seg under 150 °C uten å avgi for mye varme.

Reduksjon av defekter:

Simuleringsverktøyene bidrar til å eliminere risikoen for feil, for eksempel luftporøsitet, med rundt 30-50%.

Design av gating- og løpesystem

Gatesystemene fungerer som veier for smeltet metall og leder det mot støpeformen. Plasseringsteknikkene påvirker kvaliteten og styrken på resultatet.

Strømningshastighet:

Formen må fylles jevnt, og det tar ikke mer enn 2 til 5 sekunder. For lang tid øker sjansen for at luft blir innestengt. Det forårsaker porøsitet (små hull).

Porttyper:

• Flikporter: De er 2-5 mm tykke og egner seg godt til store og tunge deler.
• Pin Gates: De er 1-3 mm brede. Du kan bruke dem til tynnveggede deler som motorhusdeksler.
• Overløpsporter: De kan fange opp urenheter. Disse portene forbedrer også overflatefinishen med 20%.

Turbulensregulering:

Utformingen av løpere på en god måte gir sterke og glatte deler. Det reduserer porøsiteten opp til 20-30%.

Detaljer om matrisedesign

Formen er en viktig komponent i pressstøping. Den former smeltet metall til den endelige delen. Deres designteknikker har virkelig en betydelig innvirkning på produksjonen. For eksempel gjør glider og kjerner i formen uttalte funksjoner som kjølefinner. Men på en eller annen måte øker deres 3 til 5-lags tillegg prisene med 10 til 15%.

På samme måte hindrer plasseringen av utkasterpinnene, med 10-15 mm mellomrom, at delene bøyes under prosessen.

Når vi snakker om kjølekanaler, må de være rundt 5-10 mm brede. Det er fordi en reduksjon i kjøletiden øker produksjonshastigheten.

Termisk styring

Effektiv varmestyring er viktig under støpingen for å hindre overoppheting. For eksempel skaper bruk av kjøleribber og finner i støpeformen nok overflater (50-70%) til at overskuddsvarmen i delene kan slippe ut.

I tillegg bør det brukes kjølekanaler som har lavere temperaturer (20-30 °C).

I tillegg kjøles formene som er basert på vannkjøling raskt ned fra 600 °C til 200 °C, og det tar ikke mer enn 1-2 minutter. Det bidrar ytterligere til sykling og produksjonseffektivitet.

Produksjonsprosessen for motorhus av støpt aluminium

I en prosess som trykkstøping av aluminium motorhuset, har delene en sterk, tydelig finish. Det er resultatet av høytrykksinnsprøyting av smeltet legering.

Støpemaskiner mater det oppvarmede metallet inn i støpeformen ved hjelp av et stempel og en sprøytehylse. Mens platen fungerer som holdeverktøy. Vippeklemmen fester den tett.

Produsentene gir også støpingen det nødvendige trykket via en gass-/oljeakkumulator for å gjøre prosessen smidigere.

Typer pressstøpemaskiner

Varmekammermaskiner:

Varmkammerstøping egner seg godt til legeringer som ikke har høye smeltepunkter. For eksempel sink eller bly. Dette er fordi metaller med høyt smeltepunkt, som aluminium, kan skade maskinens utstyr.

Når det gjelder varmkammerprosessen, holder produsentene metall i et oppvarmet kammer. Der de heller det direkte inn i formen.

Maskiner med kaldt kammer:

Disse maskinene er ideelle for støping av legeringer med moderat til høyt smeltepunkt. For eksempel aluminium, kobber, titan osv. Under denne teknikken bruker produsentene separate kamre for å smelte valgt legering. Deretter overfører de den til formen ved hjelp av en øse. Maskinen fungerer ved 10-175 MPa injeksjonstrykk. Slik at det flytende metallet sprer seg jevnt inne i områdene.

Klemmekraft og syklustid:

Maskinen bruker imidlertid 1 000-5 000 kN klemmekraft for å lukke formen tett. Hver syklus, inkludert innsprøyting, kjøling og utstøting, er komplett og tar ikke mer enn 30-120 sekunder. Det avhenger av emnets størrelse og kompleksitet.

Klargjøring av smeltet metall

• Smelting: Dette trinnet handler om å varme opp aluminium til 680-750 °C i en ovn. Temperaturen må ikke fravikes for å unngå overdreven oksidasjon og opprettholde flytbarheten.
• Avgassing: Denne prosessen er viktig for å hindre at smeltet legering absorberer hydrogen fra luften. Porøsiteten oppstår som et resultat. For dette fjerner avgassing primært hydrogengass. Det forhindrer derfor porøsitet og gjør støpingen sterkere.
• Filtrering: Det finnes urenheter i metall, som oksider og ikke-metalliske partikler. Det svekker støpingen. Dette kan fjernes ved hjelp av et keramisk filter. Fjerning av urenheter gjør metallet mer rent (15-25%) og gir en jevn finish.

Temperaturkontroll for matriser

Temperaturstyring av matrisen er nødvendig for å eliminere defekter og lage bedre deler. For eksempel sirkulerer kjølekanaler inne i matrisen vann eller olje. De forhindrer vridning og krymping, og kjøler metallet jevnt.

På samme måte oppfyller varmeelementene visse formers behov for å være varme. Slik stabiliserer de temperaturen og unngår sprekker.

Temperaturkontrollsystemer holder også temperaturen i matrisen på rundt 150-250 °C. De reduserer kaldstopp eller overdreven krymping.

Automatisering innen trykkstøping

Robothåndtering:

Robotintegrasjon bidrar til å redusere den totale syklustiden (10-20%). Fordi de håndterer oppgaver fra smelting til ferdig produkt. Det betyr at det er færre sjanser for feil, og resultatene blir mer effektive.

Automatisert sprøyting av matriser:

Automatisering er nyttig for å spre smøremidler jevnt på matrisen. Den sprayer de skjulte områdene og forlenger levetiden til 15-30%.

Kvalitetskontroll og testing av motorhus i støpt aluminium

Ikke-destruktiv testing (NDT)

Pulse Echo Method:

En transduser sender ultralydbølger inn i huset. Disse bølgene reflekteres fra defekter når de ikke passerer gjennom dem. Den fokuserer på deler som nesten indikerer feil i metallet.

Gjennom overføringsmetode:

Under denne teknikken, personalet på de to transduserne på begge sider av støpingen. Hvis det er en defekt, vil bølgene ikke passere gjennom eller svekkes.

Inspeksjonsteknikker

Røntgeninspeksjon:

Disse inspeksjonene analyserer interne støpefeil, som porøsitet eller krymping. Det kan gå ut over den faktiske ytelsen. Ultralydtesting finner for eksempel skjulte sprekker ved hjelp av høyfrekvente lydbølger. I mellomtiden hjelper penetrantinspeksjon med å lokalisere overflatedefekter med et bestemt fargestoff.

Statistisk prosesskontroll (SPC)

De tilkoblede automatiseringssensorene i maskiner som SPC identifiserer trykk, varme, kjølehastigheter og syklustider i sanntid. Du kan umiddelbart justere parametrene for å oppnå bedre produksjon. De bidrar også til å redusere feil med 20-40% og materialavfall. Det gir en jevn kvalitet på hver batch.

Metallurgisk evaluering

• Mikrostrukturanalyse: Den bidrar til å gjenkjenne den faktiske korndannelsen og metallfordelingen for holdbarhet.
• Kontroll av samsvar: Denne prosessen sikrer at huset oppfyller ASTM B85-standardene for mekanisk styrke.

Bruksområder og bransjer som bruker motorhus av aluminiumsstøpegods

Biler:

Motorhus i aluminium brukes i elbilmotorer (EV). De fungerer effektivt og veier mindre. Dessuten blir varmestyringen bedre, og batteriet varer lenger.

Luft- og romfart og droner:

Huset i fremdriftssystemer for droner stopper ekstreme temperaturer og vibrasjoner. Det gjør driften problemfri.

Industrielle maskiner:

Mange robotarmer, transportbånd og automatiserte systemer bruker motorhus. Det er fordi det gir strukturell integritet og leder bort varme for konstant ytelse.

Fornybar energi:

Under varierende værforhold bidrar disse støpegodsene til å opprettholde motoreffektiviteten for vindturbiner og solsporingssystemer.

Medisinsk utstyr:

Motorhuset blir stadig mer etterspurt i medisinsk utstyr. Det er på grunn av sin presisjonsdesign, kompakte størrelse og holdbarhet.

Konklusjon

Det viktigste med motorhus i støpt aluminium er styrken, holdbarheten og den utmerkede varmespredningen. Dette er grunnen til at det er det beste alternativet for motordeler, der den lette vekten forbedrer energieffektiviteten. I tillegg tar forbedringer i legeringer og teknikker det mot sterkere, mer effektive og miljøvennlige løsninger.