Литье для электромобилей использует такие передовые методы, как гигалитовое литье, для изготовления сложных и легких автомобильных деталей. Электромобили доминируют на мировом автомобильном рынке. По данным Market Watch, в 2023 году продажи эл. автомобилей вырастут с 1 млн до 1,6 млн. Такие технологии, как литье электромобилей с использованием гигалитейной техники, предлагают экологичную альтернативу автомобилям, работающим на бензине.

Основные выводы:

1.       Процесс литья EV

2.       Процесс литья электромобилей

3.       Материалы для отливок EV

4.       Новые сплавы и композиты в литье под давлением EV

Процессы литья EV

Литье для электромобилей - это комплексный процесс, включающий критические этапы для производства высококачественных и эффективных деталей. Он предлагает определенные преимущества и ограничения для формирования различных компонентов. Давайте рассмотрим основные процессы, связанные с литьем электромобилей, включая проектирование, подготовку материалов, различные методы литья и процедуры после литья.

1.     Проектирование и создание форм

Литье электромобилей включает в себя основополагающий этап проектирования и создания пресс-форм. В этом процессе используется программное обеспечение для автоматизированного проектирования, позволяющее создавать точные и сложные конструкции необходимых компонентов EV. Эти конструкции способны выдерживать высокое давление и температуру, связанные с литьем. После их создания формы изготавливаются из стали или других прочных материалов.

2.     Подготовка материалов

Подготовка материала необходима для получения высококачественных результатов при литье. Этот этап включает в себя выбор и подготовку металлических сплавов, таких как алюминий. Алюминий широко используется при литье электромобилей благодаря своим легким и прочностным характеристикам. Производители расплавляют сплавы в печах до определенной температуры и подготавливают их к процессу литья.

3.     Методы литья

Компоненты EV могут быть изготовлены с помощью нескольких методов литья, каждый из которых имеет свои преимущества и сферы применения.

                                I.            Литье под высоким давлением

                              II.            Гравитационное литье

                            III.            Другие техники литья

       I.            Литье под высоким давлением

Обзор процесса

При литье под высоким давлением расплавленный металл впрыскивается в полость формы под огромным давлением. Этот метод позволяет изготавливать детали с превосходной обработкой поверхности и точностью размеров. 

Преимущества для электромобилей

Этот процесс выгоден для электромобилей, позволяя изготавливать большие сложные детали за один проход. Он позволяет сократить количество необходимых соединений и сварных швов. Это повышает структурную целостность компонентов и снижает их вес. Это повышает эффективность и дальность хода автомобиля.

Применение в электромобилях

Производитель электромобилей отдает предпочтение процессу литья под высоким давлением (HPDC). Этот метод позволяет создавать крупные цельные отливки. Он специально используется для изготовления различных деталей электромобилей, таких как корпуса аккумуляторов, корпуса двигателей и структурные детали.

     II.            Гравитационное литье

Обзор процесса

Производители используют метод гравитационного литья, при котором расплавленный металл заливается в форму, а сам он под действием силы тяжести притягивается к месту. Это более простой метод, чем литье под высоким давлением. Этот метод требует точного контроля над процессом заливки для повышения качества отливок.

Преимущества для электромобилей

Она подходит для создания крупных толстостенных деталей, требующих высокой структурной целостности. С его помощью можно экономично производить небольшие изделия или специализированные компоненты.

Применение в электромобилях

Эта процедура используется для изготовления блоков цилиндров, деталей подвески и других конструктивных элементов, где требуется высокая прочность и долговечность.

  III.            Другие техники литья

Литье в песок

Из песчаной смеси создается форма для заливки расплавленного металла в полость в литье алюминия в песок метод. Он подходит для изготовления сложных, крупных деталей с замысловатыми деталями.

Инвестиционное литье

Это эффективная стратегия литья, которая может быть использована для производства деталей идеальных размеров с лучшей отделкой поверхности, также называемая литьем с потерей воска. Эта техника включает в себя создание восковой формы детали, покрытой керамической оболочкой, а затем расплавление воска для получения формы.

4.     Охлаждение и затвердевание

Этот этап включает в себя охлаждение и затвердевание металла после его впрыска в форму в расплавленном состоянии. Скорость охлаждения может напрямую влиять на микроструктуру и механические свойства конечных компонентов. Поэтому метод управляемого охлаждения помогает достичь желаемой прочности и долговечности.

5.     Удаление и очистка

После охлаждения и затвердевания отливку извлекают из формы, разбивая форму песчаной смесью или открывая форму в случае HPDC. Далее следует этап очистки, на котором удаляются остатки материалов формы, вспышки или оксидные слои.

6.     Отделка и контроль

Дополнительная обработка, полировка и нанесение необходимых покрытий выполняются в процессе отделки и контроля. Этот этап помогает производителю создавать компоненты с точной отделкой поверхности и точными размерами. Этап контроля гарантирует соответствие продукции требуемым стандартам качества.

Преимущества отливок EV

Технология литья под давлением дает ряд преимуществ для формирования будущего электромобилей, особенно когда речь идет о таких вопросах, как вес, дизайн и стоимость. Давайте узнаем об этих преимуществах:

Снижение веса и улучшение дальности хода

Основное преимущество этого метода для электромобилей - снижение веса. Выбор легких материалов, таких как алюминий, изготовленный методом HPDC (литье под высоким давлением), снижает общий вес автомобилей. Облегченные автомобили обладают большей эффективностью и увеличенным запасом хода.

Гибкость конструкции и сложные геометрии

Литье для электромобилей позволяет создавать исключительно сложные геометрические формы и обеспечивает гибкость конструкции, устраняя необходимость в традиционных методах производства. Оно помогает оптимизировать характеристики деталей, включая такие особенности, как сложные каналы охлаждения и интегрированные опорные конструкции.

Экономическая эффективность и масштабируемость

Процессы HPDC и гравитационного литья являются экономически эффективными и масштабируемыми. Однако первоначальные затраты на создание формы и оборудование могут быть высокими. При увеличении объемов производства стоимость единицы продукции значительно снижается. Такая масштабируемость помогает сделать электромобили более доступными для широкого рынка.

Повышенная структурная целостность и долговечность

Литье для электромобилей повышает их структурную целостность и прочность, обеспечивая безопасность и долговечность. Этот метод предотвращает образование внутренних напряжений в компонентах, обеспечивая превосходные механические свойства. Это может быть необходимо для деталей, подверженных высоким нагрузкам и напряжениям, таких как подвески и корпуса аккумуляторов.

Преимущества терморегулирования

Еще одним эффективным преимуществом литья EV является терморегулирование. Компоненты, изготовленные методом литья, могут включать в себя интегрированные решения для охлаждения. Литье помогает эффективнее управлять теплом и повышает общую производительность и безопасность автомобиля.

Материалы, используемые для изготовления отливок EV

Правильный выбор материала для литья существенно влияет на результат. Выбрав правильные материалы, производитель может успешно создавать легкие автомобили с улучшенными характеристиками. Давайте узнаем, какие материалы можно использовать для литья EV.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы обладают такими превосходными характеристиками, как обрабатываемость, низкая плотность, долговечность, устойчивость к ржавчине и хорошая пластичность. Этот материал обладает значительным весом и достаточной прочностью для различных компонентов EV, а также хорошей формуемостью. Его превосходная коррозионная стойкость обеспечивает долговечность деталей EV, подвергающихся воздействию окружающей среды.

Специальные алюминиевые сплавы

Специальные алюминиевые сплавы, такие как A356, A6061 и 7050, обладают высокой прочностью, литейными свойствами и хорошей коррозионной стойкостью, что делает их предпочтительным выбором для литья. Эти сплавы используются для удовлетворения требований к прочности и долговечности таких деталей, как корпуса двигателей, высоконагруженные приложения и корпуса аккумуляторов.

Магниевые сплавы

Магниевые сплавы, такие как AZ81D, отличаются легкостью и простотой литья. Эти материалы подходят для компонентов, требующих снижения веса, таких как каркасы батарей и структурные детали. Несмотря на более низкую коррозионную стойкость, развитие технологий нанесения покрытий обеспечивает их жизнеспособность.

Цинковые сплавы

Цинковый материал может использоваться для изготовления небольших, сложных деталей, требующих отличной стабильности размеров. Эти сплавы можно комбинировать с алюминием и магнием, что позволяет производителю оптимизировать характеристики каждого компонента. Обеспечение баланса веса, прочности и долговечности в EV.

Литье из нескольких материалов

Литье из нескольких материалов предполагает сочетание различных сплавов в одном компоненте. Эта технология позволяет улучшить такие характеристики, как терморегулирование и структурная целостность, а также снизить вес. Она полезна для создания сложных деталей, которые должны иметь различные свойства в нескольких секциях.

Области применения отливок EV

●        Корпуса двигателей

●        Поддоны для аккумуляторов

●        Корпуса трансмиссии

●        Теплоотводы

●        Инверторы

Корпуса двигателей

Детали корпуса двигателя защищают электродвигатели от внешних повреждений, обеспечивая при этом надлежащий тепловой режим. В частности, для изготовления этих деталей используются алюминий и магний благодаря их легкому весу, прочности и отличным теплоотводящим свойствам.

Поддоны для аккумуляторов

Поддоны для батарей надежно фиксируют и удерживают аккумуляторные элементы электромобилей и могут быть изготовлены из легких материалов, таких как алюминий. Эти сплавы снижают общий вес автомобиля и увеличивают запас хода. Кроме того, эти лотки отличаются прочностью и антикоррозийным покрытием, что обеспечивает долговечность деталей.

Корпуса трансмиссии

Корпуса коробок передач в электромобилях служат компонентами, отвечающими за передачу энергии от двигателя к колесам. Алюминиевые материалы - подходящий выбор для создания такого приложения. Ведь он обладает высокой прочностью и способностью выдерживать механические нагрузки при передаче энергии.

Теплоотводы

Электронные компоненты электромобилей выделяют избыточное тепло, которое можно отвести с помощью теплоотводов. Алюминий может удовлетворить потребности этих приложений в превосходной теплопроводности. Он помогает поддерживать оптимальную рабочую температуру и снижает вероятность перегрева.

Инверторы

Производители используют инверторы для преобразования постоянного тока автомобиля в переменный. Для изготовления этих деталей используется алюминий, что обеспечивает эффективный теплоотвод и защиту чувствительных электронных компонентов.

Проблемы и ограничения при использовании отливок EV

Для решения ряда проблем внедрение EV требует постоянных инноваций в области материаловедения, технологии литья и сборки. Ознакомьтесь с некоторыми сложными задачами и ограничениями EVs.

●        Свойства материала

●        Пористость и дефекты литья

●        Соединение и сборка

Свойства материала

Свойства материалов играют важную роль при получении результатов. Они обладают присущими им характеристиками и не всегда могут обеспечить необходимую прочность и долговечность для определенных применений. При выборе материала для литья EV необходимо найти баланс между снижением веса и механическими характеристиками, что может быть сложным компромиссом.

Пористость и дефекты литья

Пористость и многочисленные дефекты литья являются важнейшими проблемами в литейном производстве. Пористость или наличие крошечных воздушных карманов может возникнуть в процессе литья металла.

Этот дефект может ослабить структурную целостность компонентов и возникнуть под воздействием различных факторов. Например, несоблюдение технологии литья, неадекватная конструкция формы или загрязнение. Эта проблема требует строгого контроля процесса и передовых методов проверки качества.

Соединение и сборка

Соединение и сборка - еще одна важная задача литых компонентов для электромобилей. Традиционные методы сварки и крепления предпочтительны для легких материалов, таких как алюминий и магний.

Разница в тепловом расширении и необходимость точного выравнивания могут привести к осложнениям в процессе сборки. Для устранения этих проблем требуется сварка трением с перемешиванием или клеевое соединение. Это гарантирует прочность и надежность литых деталей.  

Будущее литья EV

Интеграция передовых технологий и подходящих сплавов будет определять эволюцию литья для электромобилей. Однако его будущее таит в себе огромный потенциал для дальнейших достижений и прорывов:

●        Аддитивное производство для литейных форм

●        Имитация и моделирование

●        Новые сплавы и композиты

Аддитивное производство для литейных форм

В отрасли производства компонентов для электромобилей происходит революция благодаря аддитивному производству или 3D-печати. Эта технология сокращает сроки и затраты, обеспечивая быстрое создание прототипов и адаптацию сложных конструкций.

 Кроме того, такое производство повышает общую эффективность и качество деталей, позволяя создавать более сложные и точные геометрические формы.

Новые сплавы и композиты в литье под давлением EV

Алюминиевые сплавы

-         A380

-         6061

Свойства алюминиевых сплавов для литья под давлением EV

-         Плотность: Приблизительно 2,7 г/см³

-         Температура плавления: 660°C (1220°F)

-         Модуль Юнга: 69 ГПа (10 000 кси)

-         Прочность на разрыв: 90-690 МПа (13-100 ksi)

-         Предел текучести: 50-600 МПа (7-87 ksi)

-         Удлинение при разрыве: 1-40%

-         Теплопроводность: 150-200 Вт/м-К

Магниевые сплавы

-         AZ91D

-         AM60

Свойства магниевых сплавов для литья под давлением EV

-         Плотность: Приблизительно 1,74 г/см³

-         Температура плавления: 650°C (1202°F)

-         Модуль Юнга: 45 ГПа (6 500 кси)

-         Прочность на разрыв: 150-340 МПа (22-49 ksi)

-         Предел текучести: 65-230 МПа (9-33 ksi)

-         Удлинение при разрыве: 2-10%

-         Теплопроводность: 60-90 Вт/м-К

Цинковые сплавы

-         Замак 3

-         Замак 5

Свойства цинковых сплавов для литья под давлением EV

-         Плотность: Приблизительно 6,6-6,7 г/см³

-         Температура плавления: 420°C (788°F)

-         Модуль Юнга: 83 ГПа (12 000 кси)

-         Прочность на разрыв: 250-400 МПа (36-58 ksi)

-         Предел текучести: 150-300 МПа (22-43 ksi)

-         Удлинение при разрыве: 1-10%

-         Теплопроводность: 110-120 Вт/м-К

Заключение:

Производители электромобилей постоянно ищут новые способы применения литых деталей.  Алюдекастинг предлагает разнообразные технологии литья EV. Мы используем легкие алюминиевые сплавы для производства таких деталей, как корпуса двигателей и лотки для батарей.