A fundição de veículos elétricos incorpora métodos de ponta, como a giga fundição, para fabricar peças automotivas complexas e leves. Os veículos elétricos estão dominando o mercado automotivo global. De acordo com a Market Watch, as vendas de carros ev aumentaram de 1 milhão para 1,6 milhão em 2023. Tecnologias como a fundição de veículos elétricos com a técnica de giga casting estão oferecendo uma alternativa sustentável aos carros movidos a gasolina.

Principais conclusões:

1.       Processo de fundição EV

2.       Processo de fundição de veículos elétricos

3.       Materiais de fundição EV

4.       Novas ligas e compostos na fundição sob pressão de EV

Processos de fundição de EV

A fundição de veículos elétricos é um processo abrangente que envolve etapas críticas para produzir peças eficientes e de alta qualidade. Ele oferece vantagens e limitações distintas para a modelagem de diferentes componentes. Vamos dar uma olhada nos principais processos envolvidos na fundição de veículos elétricos, incluindo projeto, preparação de materiais, vários métodos de fundição e procedimentos pós-fundição.

1.     Projeto e criação de moldes

As fundições de veículos elétricos incorporam a etapa fundamental de projetar e criar moldes. Nesse processo, o software de projeto auxiliado por computador é adaptado para criar projetos precisos e intrincados dos componentes necessários para os veículos elétricos. Esses projetos são capazes de suportar as altas pressões e temperaturas envolvidas na fundição. Eles são utilizados para criar moldes feitos de aço ou outros materiais duráveis, após sua criação.

2.     Preparação de materiais

A etapa de preparação do material é essencial para obter resultados de alta qualidade na fundição. Essa etapa envolve a seleção e a preparação de ligas metálicas, como o alumínio. O alumínio é o metal comumente usado na fundição de veículos elétricos devido às suas propriedades de leveza e resistência. Os fabricantes derretem as ligas em fornos a uma temperatura específica e as preparam para o processo de fundição.

3.     Métodos de fundição

Os componentes EV podem ser produzidos com a adaptação de vários métodos de fundição, cada um com suas vantagens e aplicações específicas.

                                I.            Fundição sob pressão

                              II.            Fundição por gravidade

                            III.            Outras técnicas de fundição

       I.            Fundição sob pressão

Visão geral do processo

Na abordagem de fundição sob alta pressão, o metal fundido é injetado em uma cavidade do molde sob extrema pressão. Esse método pode produzir habilmente componentes com excelente acabamento de superfície e precisão dimensional. 

Benefícios para veículos elétricos

Esse processo é benéfico para veículos elétricos, produzindo peças grandes e complexas em uma única peça. Ele ajuda a reduzir o número de juntas e soldas necessárias. Ele aprimora a integridade estrutural dos componentes e reduz seu peso. Isso melhora a eficácia e o alcance do veículo.

Aplicações em veículos elétricos

O fabricante de veículos elétricos prefere o processo de fundição sob pressão de alta pressão (HPDC). Esse método permite a criação de peças fundidas grandes e de peça única. Ele é usado especificamente para fabricar várias peças de veículos elétricos, como carcaças de bateria, carcaças de motor e peças estruturais.

     II.            Fundição por gravidade

Visão geral do processo

Os fabricantes empregam a técnica de fundição por gravidade para despejar metal fundido em um molde enquanto ele é gravitacionalmente puxado para o lugar. É um método mais simples do que a fundição sob pressão de alta pressão. Essa técnica exige um controle preciso do processo de vazamento para melhorar a qualidade das peças fundidas.

Benefícios para veículos elétricos

É vantajoso para a criação de peças grandes e de paredes espessas que exigem integridade estrutural superior. Ele pode produzir produções menores ou componentes especializados de forma econômica.

Aplicações em veículos elétricos

Esse procedimento é usado para fabricar blocos de motor, peças de suspensão e outros elementos estruturais em que são necessárias alta resistência e durabilidade.

  III.            Outras técnicas de fundição

Fundição em areia

Um molde é criado a partir de uma mistura de areia para despejar o metal derretido na cavidade do fundição de alumínio em areia método. Ele é adequado para a produção de componentes grandes e complexos com detalhes intrincados.

Fundição por revestimento

É uma estratégia de fundição eficaz que pode ser empregada para produzir peças em dimensões perfeitas com melhores acabamentos de superfície, também chamada de fundição por cera perdida. Essa técnica inclui a criação de um molde de cera da peça coberto com um revestimento de cerâmica e, em seguida, a fusão da cera para fazer um molde.

4.     Resfriamento e solidificação

Essa etapa inclui o resfriamento e a solidificação do metal depois que ele é injetado no molde ainda fundido. A taxa de resfriamento pode afetar diretamente a microestrutura e as propriedades mecânicas dos componentes finais. Portanto, a técnica de controle de resfriamento ajuda a obter a resistência e a durabilidade desejadas.

5.     Remoção e limpeza

Após o processo de resfriamento e solidificação, a peça fundida é removida do molde por meio da quebra do molde feito com uma mistura de areia ou da abertura do molde no caso do HPDC.

6.     Acabamento e inspeção

A usinagem adicional, o polimento e a aplicação de qualquer revestimento necessário são feitos durante o processo de acabamento e inspeção. Essa fase ajuda o fabricante a criar componentes com acabamentos de superfície e dimensões precisas. A etapa de inspeção garante que o resultado atenda ao padrão de qualidade exigido.

Benefícios das peças fundidas EV

As técnicas de fundição sob pressão oferecem várias vantagens para moldar o futuro dos veículos elétricos, especialmente quando se trata de questões como peso, design e custo. Vamos descobrir esses benefícios:

Redução de peso e maior alcance de direção

Seu principal benefício para os veículos elétricos é a redução de peso. As seleções de materiais leves, como o alumínio em HPDC (fundição sob pressão de alta pressão), reduzem o peso total dos veículos. Os veículos leves têm maior eficiência e maior autonomia de direção.

Flexibilidade de projeto e geometrias complexas

A fundição de veículos elétricos pode produzir geometrias complexas excepcionais e oferecer flexibilidade de design, eliminando a necessidade de métodos tradicionais de fabricação. Ela ajuda a otimizar o desempenho das peças, incluindo recursos como canais de resfriamento complexos e estruturas de suporte integradas.

Custo-benefício e escalabilidade

Os processos de HPDC e de fundição por gravidade são econômicos e escalonáveis. Entretanto, os custos iniciais de configuração para a criação de moldes e equipamentos podem ser altos. O custo por unidade diminui significativamente com o aumento dos volumes de produção. Essa escalabilidade ajuda a tornar os veículos elétricos mais econômicos e acessíveis a um mercado mais amplo.

Integridade estrutural e durabilidade aprimoradas

As peças fundidas para veículos elétricos aumentam a integridade estrutural e a durabilidade dos veículos para fins de segurança e longevidade. Esse método evita que os componentes formem tensões internas, garantindo excelentes propriedades mecânicas. Isso pode ser necessário para peças expostas a altas cargas e tensões, como suspensões e compartimentos de bateria.

Benefícios do gerenciamento térmico

O gerenciamento térmico é outro benefício eficaz das fundições de EV. Os componentes fabricados por meio de processos de fundição podem incluir soluções de resfriamento integradas. A fundição ajuda a gerenciar o calor com mais eficiência e melhora o desempenho geral e a segurança do veículo.

Materiais usados em fundições EV

A seleção adequada do material de fundição faz uma grande diferença nos resultados de produção. O fabricante pode criar com sucesso veículos leves com desempenho aprimorado escolhendo os materiais certos. Vamos descobrir as opções disponíveis que podem ser empregadas para a fundição de EV.

Ligas de alumínio

As ligas de alumínio oferecem excelentes recursos, como usinabilidade, baixa densidade, durabilidade, resistência à ferrugem e boa conformabilidade. Esse material é significativamente leve e possui resistência adequada para vários componentes de veículos elétricos, além de oferecer boa conformabilidade. Sua característica superior de resistência à corrosão exibe a longevidade das peças de veículos elétricos expostas a condições ambientais.

Ligas de alumínio específicas

Ligas de alumínio específicas como A356, A6061 e 7050 possuem alta resistência, capacidade de fundição e boa resistência à corrosão, o que as torna a escolha preferida para fundição. Essas ligas são usadas para atender aos requisitos de resistência e durabilidade de peças como carcaças de motores, aplicações de alta tensão e gabinetes de bateria.

Ligas de magnésio

As ligas de magnésio, como o AZ81D, oferecem propriedades de leveza e facilidade de fundição. Esses materiais são adequados para componentes que exigem economia de peso, como estruturas de baterias e peças estruturais. O avanço nas tecnologias de revestimento tem sua viabilidade, apesar de sua menor resistência à corrosão.

Ligas de zinco

O material de zinco pode ser usado na fabricação de peças pequenas e complexas que exigem excelente estabilidade dimensional. Essas ligas podem ser combinadas com alumínio e magnésio, permitindo que o fabricante otimize o desempenho de cada componente. Garantir o equilíbrio entre peso, resistência e durabilidade em veículos elétricos.

Fundição de múltiplos materiais

A fundição multimaterial envolve combinações de diferentes ligas em um único componente. Essa técnica pode aprimorar os recursos de desempenho, como gerenciamento térmico e integridade estrutural, e ajudar a reduzir o peso. Ela é vantajosa para a criação de peças complexas que precisam de propriedades variadas em várias seções.

Aplicações das peças fundidas EV

●        Carcaças de motor

●        Bandejas de bateria

●        Caixas de transmissão

●        Dissipadores de calor

●        Inversores

Carcaças de motor

As peças da carcaça do motor protegem os motores elétricos contra danos externos e garantem o gerenciamento térmico adequado. Em particular, o alumínio e o magnésio são usados para criar esse componente devido à sua leveza, resistência e excelentes propriedades de dissipação de calor.

Bandejas de bateria

As bandejas de bateria prendem e mantêm as células da bateria de veículos elétricos e podem ser produzidas com materiais leves, como o alumínio. Essas ligas reduzem o peso total do veículo e melhoram a autonomia de condução. Além disso, essas bandejas são projetadas para serem resistentes e anticorrosivas, garantindo a longevidade das peças.

Caixas de transmissão

As caixas de transmissão em veículos elétricos servem como componentes responsáveis pela transferência de potência do motor para as rodas. Os materiais de alumínio são uma escolha adequada para criar essa aplicação. Porque ele tem alta resistência e a capacidade de suportar as tensões mecânicas da transmissão de energia.

Dissipadores de calor

os componentes eletrônicos dos veículos elétricos geram calor excessivo que pode ser gerenciado com a utilização de dissipadores de calor. O alumínio pode atender às necessidades dessas aplicações em termos de condutividade térmica superior. Ele ajuda a manter a temperatura operacional ideal e reduz as chances de superaquecimento.

Inversores

Os fabricantes utilizam aplicativos de inversores para converter a corrente contínua do veículo em corrente alternada. Eles produzem essas peças com alumínio para torná-las eficazes na dissipação de calor e na proteção de componentes eletrônicos sensíveis.

Desafios e limitações das fundições de EV

Para enfrentar os diversos desafios, a incorporação de VEs exige inovações contínuas na ciência dos materiais, na tecnologia de fundição e na montagem. Descubra alguns dos desafios assustadores e as limitações dos VEs.

●        Propriedades do material

●        Porosidade e defeitos de fundição

●        Junção e montagem

Propriedades do material

As propriedades do material desempenham um papel fundamental nos resultados de saída. Elas apresentam características inerentes e podem nem sempre fornecer a resistência e a durabilidade necessárias para determinadas aplicações. A seleção do material para fundição EV precisa equilibrar a redução de peso com o desempenho mecânico, o que pode ser uma troca complicada.

Porosidade e defeitos de fundição

A porosidade e vários defeitos de fundição são preocupações cruciais na fabricação de fundição sob pressão. A porosidade ou a presença de pequenas bolsas de ar pode ocorrer durante o processo de fundição do metal.

Esse defeito pode enfraquecer a integridade estrutural dos componentes e pode ser causado por vários fatores. Por exemplo, má administração da técnica de fundição, projeto inadequado do molde ou contaminação. Esse desafio exige um controle rigoroso do processo e métodos avançados de inspeção de qualidade.

Junção e montagem

A união e a montagem indicam outro desafio crucial dos componentes fundidos em veículos elétricos. Os métodos tradicionais de soldagem e fixação são preferidos para materiais leves, como alumínio e magnésio.

As diferenças na expansão térmica e as necessidades de alinhamento preciso podem causar complicações no processo de montagem. Para eliminar esse desafio, é necessária a soldagem por fricção ou a colagem adesiva. Isso pode garantir a capacidade de resistência e a confiabilidade das peças fundidas.  

O futuro da fundição de EV

A integração de tecnologias de ponta e ligas adequadas impulsionará a evolução das peças fundidas para veículos elétricos. No entanto, seu futuro reserva um imenso potencial para mais avanços e descobertas:

●        Manufatura aditiva para moldes de fundição

●        Simulação e modelagem

●        Novas ligas e compostos

Manufatura aditiva para moldes de fundição

O setor de componentes de veículos elétricos está se revolucionando por meio da manufatura aditiva ou impressão 3D. Essa tecnologia reduz os prazos de entrega e os custos, oferecendo prototipagem rápida e personalização de projetos complexos.

 Além disso, essa fabricação aumenta a eficiência geral e a qualidade das peças, permitindo geometrias de molde mais complexas e precisas.

Novas ligas e compostos na fundição sob pressão de EV

Ligas de alumínio

-         A380

-         6061

Propriedades das ligas de alumínio para fundição sob pressão EV

-         Densidade: Aproximadamente 2,7 g/cm³

-         Ponto de fusão: 660°C (1220°F)

-         Módulo de Young: 69 GPa (10.000 ksi)

-         Resistência à tração: 90-690 MPa (13-100 ksi)

-         Resistência ao rendimento: 50-600 MPa (7-87 ksi)

-         Alongamento na ruptura: 1-40%

-         Condutividade térmica: 150-200 W/m-K

Ligas de magnésio

-         AZ91D

-         AM60

Propriedades das ligas de magnésio para fundição sob pressão EV

-         Densidade: Aproximadamente 1,74 g/cm³

-         Ponto de fusão: 650°C (1202°F)

-         Módulo de Young: 45 GPa (6.500 ksi)

-         Resistência à tração: 150-340 MPa (22-49 ksi)

-         Resistência ao rendimento: 65-230 MPa (9-33 ksi)

-         Alongamento na ruptura: 2-10%

-         Condutividade térmica: 60-90 W/m-K

Ligas de zinco

-         Zamak 3

-         Zamak 5

Propriedades das ligas de zinco para fundição sob pressão EV

-         Densidade: Aproximadamente 6,6-6,7 g/cm³

-         Ponto de fusão: 420°C (788°F)

-         Módulo de Young: 83 GPa (12.000 ksi)

-         Resistência à tração: 250-400 MPa (36-58 ksi)

-         Resistência ao rendimento: 150-300 MPa (22-43 ksi)

-         Alongamento na ruptura: 1-10%

-         Condutividade térmica: 110-120 W/m-K

Conclusão:

Os fabricantes de veículos elétricos estão constantemente buscando novas maneiras de incorporar peças fundidas ev.  Aludiecasting oferece uma gama diversificada de técnicas de fundição de EV. Usamos ligas de alumínio leves para fabricar peças personalizadas, como carcaças de motor e bandejas de bateria.