Alüminyum döküm, motor gövdesi yapmak için yaygın bir tekniktir. Herhangi bir tasarım karmaşıklığı seviyesini yenecek kadar verimlidir. Süreç, alüminyumun erime noktasına kadar ısıtılması ve kalıba yerleştirilmesiyle başlar. Alüminyumdan yapılan motor gövdeleri ortalamadan daha az ağırlık içerir, daha uzun ömürlüdür ve mükemmel termal iletkenliğe sahiptir.

Basınçlı döküm işleminin uygun alaşımlar kullanarak bu ürünü nasıl ürettiğini, uygulamalarını ve faydalarını keşfedelim.

Motor Gövdeleri için Alüminyum Basınçlı Dökümün Faydaları

Motor gövdeleri için alüminyum döküm ideal bir süreçtir. Bunun nedeni, parçaya yoğun ısıya karşı dayanacak gerçek gücü ve dayanıklılığı vermesidir.

A380, ADC12 ve A356 gibi alaşımlar motor gövdesinde kullanılacak en iyi malzemelerdir. Bunun nedeni A380 alaşımında 310 MPa'lık büyük bir gerilme mukavemeti olmasıdır. Bu da ağır yükleri kaldırabileceği anlamına gelir.

Bu arada, ADC12 96-105 W/m-K termal iletkenlik içerdiği için tercih edilen bir diğer seçenektir. Bu genellikle ısı dağılımına yardımcı olur.

Oysa A356 sadece en iyi kalitede parçalar sunmakla kalmaz, aynı zamanda 7%'ye kadar uzama sağlayabilir. Bu, darbeye daha iyi dayanabileceği anlamına gelir. Her nasılsa, uzama ısıl işlem koşullarına bağlıdır.

Tüm bu özellikler bir araya geldiğinde alüminyum gövdeyi otomotiv, havacılık ve endüstriyel uygulamalarda mükemmel bir seçim haline getirir.

Performans Ölçütleri

Hafif:

Alüminyum ile çalışırken parçalarda hafiflik özelliği vardır. Örneğin, bu parçalar dökme demirden 60% daha az ağırdır. Bu da motor gövdelerinin kullanımının ve taşınmasının kolay olduğunu gösterir.

Yüksek Hassasiyet:

Basınçlı döküm, ürün profillerini verimli bir şekilde üstlenir ve varyant oluşturmaz. Bu nedenle, temel olarak +/- 0,05 mm'ye kadar sıkı toleranslar elde etmek için iyi bir seçenektir.

Termal İletkenlik:

Motorlar çalışma sırasında aşırı ısı üretir. Bu nedenle alüminyum genellikle motor gövdesinde daha iyi çalışır, çünkü iyi termal iletkenlik. Bileşenleri serin tutar. Örneğin, alüminyum alaşımı A356 150 W/m-K termal iletkenliğe sahiptir.

Elektriksel İletkenlik:

Bazı motor tasarımları iyi elektrik iletkenliğine ihtiyaç duyar. Dolayısıyla, alüminyum da bu özellik için yeterince iyidir.

Yorulma Dayanımı:

Bununla birlikte, motor gövdelerinin malzemesi kırılmadan tekrarlanan stresi kaldırmalıdır. Bunun için A380 gibi bir alaşım uygundur çünkü gerekli dayanıklılığı sağlar ve daha uzun süre dayanır.

Maliyet Analizi

Toplam Sahip Olma Maliyeti:

Basınçlı dökümün ön kalıp maliyeti, uzun vadeli kullanımı nedeniyle uygun hale gelir. Ayrıca, alüminyum çelik kadar maliyetli değildir ve döküm işlemi atıkları azaltır.

Diğer Yöntemlerle Karşılaştırma:

Daha az adım içeren sürecin basitliği, diğer döküm ve işleme yöntemlerine göre daha az maliyetli olmasını sağlar.

Çevresel Etki

Kalıp döküm işlemi, fazla malzemeyi yeniden kullanım projelerine dönüştürür. Çünkü alüminyum 100% geri dönüştürülebilir ve çevreyi fazla etkilemez. Ayrıca, hafif özelliği daha az enerji kullanır ve alternatif olarak 25% yakıt kullanımından tasarruf sağlar.

Alüminyum Basınçlı Döküm Motor Gövdeleri için Tasarım Hususları

FEA ve Simülasyon

Sonlu eleman analizinin işlenmesinde bilgisayar simülasyonları kullanılır. Tasarımları iyileştirir ve üretimden önce yaklaşan kusurlar konusunda uyarır. Örneğin, gerilim noktaları, ısı akışı vb. Böylece motor gövdesi verimli bir şekilde çalışır.

Gerilme/Şekil Değiştirme Analizi:

Gerilme direnci söz konusu olduğunda, simülasyonlar üreticilerin zayıf noktaları, hatta çatlamaya eğilimli güçlendirilmiş alanları belirlemelerine yardımcı olur. Ayrıca, A380 alaşımının kullanılması 150-200 MPa civarındaki gerilimlerin üstesinden gelmeye yardımcı olabilir. Bu genellikle araba motoru parçalarına eşittir.

Termal Analiz:

Simülasyonlar, soğutma yapılarını tasarlarken ısı hareket kabiliyetlerini hesaplar. Bunun nedeni, motor gövdesinin aşırı ısı yaymadan 150°C'nin altında kalması gerektiğidir.

Kusur Azaltma:

Simülasyon araçları, hava gözenekliliği gibi kusur olasılıklarını yaklaşık 30-50% oranında ortadan kaldırmaya yardımcı olur.

Yolluk ve Yolluk Sistemi Tasarımı

Yolluk sistemleri, erimiş metalin kalıba doğru akması için yol görevi görür. Yerleştirme teknikleri çıktıların kalitesini ve gücünü etkiler.

Akış Hızı:

Kalıp, 2 ila 5 saniyeden fazla sürmeyecek şekilde eşit olarak doldurulmalıdır. Aşırı zaman hava hapsi olasılığını artırır. Bu da gözenekliliğe (küçük delikler) neden olur.

Kapı Tipleri:

• Sekme Kapıları: 2-5 mm kalınlığındadırlar ve büyük ve ağır parçalar için çok uygundurlar.
• Pimli Kapılar: 1-3 mm genişliğindedirler. Motor gövdesi kapakları gibi ince duvarlı parçalar için kullanabilirsiniz.
• Taşma Kapıları: Safsızlıkları yakalayabilirler. Bu kapılar ayrıca yüzey kalitesini 20% kadar iyileştirir.

Türbülans Kontrolü:

Yollukların iyi bir şekilde tasarlanması güçlü ve pürüzsüz parçalar verir. Gözenekliliği 20-30%'ye kadar azaltır.

Kalıp Tasarım Detayları

Kalıp, basınçlı dökümde önemli bir bileşendir. Erimiş metali nihai parçaya dönüştürür. Tasarım tekniklerinin çıktı üzerinde gerçekten önemli bir etkisi vardır. Örneğin, kalıp içindeki kızaklar ve maçalar soğutma kanatçıkları gibi belirtilen özellikleri oluşturur. Ancak her nasılsa, 3 ila 5 katman eklemeleri fiyatları 10 ila 15% artırıyor.

Benzer şekilde, ejektör pimlerinin 10-15 mm aralıklarla yerleştirilmesi, işlem sırasında parçaların bükülmesini önler.

Soğutma kanallarından bahsetmişken, bunların yaklaşık 5-10 mm genişliğinde olması gerekir. Bunun nedeni, soğutma süresindeki azalmanın üretim hızını artırmasıdır.

Termal Yönetim

Döküm sırasında aşırı ısınmayı durdurmak için etkili termal yönetim önemlidir. Örneğin, kalıp tasarımında ısı alıcıları ve kanatçıklar kullanmak, parçalardaki aşırı ısının kaçabileceği yeterli yüzeyler (50-70%) oluşturur.

Bunun yanı sıra, daha düşük sıcaklıklara (20-30°C) sahip soğutma kanalları kullanılmalıdır.

Ayrıca, su soğutmaya dayalı kalıplar 600°C'den 200°C'ye 1-2 dakikadan fazla sürmeyen hızlı bir şekilde soğur. Bu da çevrime ve üretim verimliliğine yardımcı olur.

Alüminyum Basınçlı Döküm Motor Gövdelerinin Üretim Süreci

gibi bir süreçte alüminyum döküm motor muhafazası, parçalar güçlü, belirtilen finisaj içerir. Bu, yüksek basınçlı erimiş alaşım enjeksiyonu kullanımının sonucudur.

Döküm makineleri, ısıtılmış metali bir piston ve bilye kovanı kullanarak kalıba besler. Merdane ise tutma aracı olarak çalışır. Mafsallı kelepçe onu sıkıca sabitler.

Ayrıca üreticiler, süreci daha sorunsuz hale getirmek için bir gaz/yağ akümülatörü aracılığıyla gerekli basıncı döküme vermektedir.

Basınçlı Döküm Makine Çeşitleri

Sıcak Oda Makineleri:

Sıcak kamaralı döküm, yüksek erime noktası içermeyen alaşımlar için çok uygundur. Örneğin, çinko veya kurşun. Bunun nedeni, alüminyum gibi yüksek erime noktalı metallerin makinelerin ekipmanlarına zarar verebilmesidir.

Sıcak hazne prosesinde, üreticiler metali ısıtılmış bir haznede tutarlar. Burada metali doğrudan kalıba dökerler.

Soğuk Oda Makineleri:

Bu makineler orta ila yüksek erime noktalı alaşımların dökümü için idealdir. Örneğin alüminyum, bakır, titanyum vb. Bu teknik sırasında, üreticiler seçilen alaşımı eritmek için ayrı odalar kullanırlar. Daha sonra bunu bir pota kullanarak kalıba aktarırlar. Makine 10-175 MPa enjeksiyon basıncında çalışır. Böylece sıvı metal alanların içinde eşit olarak yayılır.

Sıkıştırma Kuvveti ve Çevrim Süresi:

Bununla birlikte makine, kalıbı sıkıca kapatmak için 1.000-5.000 kN sıkıştırma kuvveti kullanır. Enjeksiyon, soğutma ve çıkarma dahil olmak üzere her döngü 30-120 saniyeden fazla sürmeden tamamlanır. Bu, parça boyutuna ve karmaşıklığına bağlıdır.

Erimiş Metal Hazırlama

• Eritme: Bu adım, alüminyumun bir fırında 680-750°C'de ısıtılmasıyla ilgilidir. Aşırı oksidasyondan kaçınmak ve akışkanlığı korumak için sıcaklıktan sapılmamalıdır.
• Gaz giderme: Bu işlem, erimiş alaşımın havadan hidrojen emmesini durdurmak için önemlidir. Sonuç olarak gözeneklilik oluşur. Bunun için gaz giderme öncelikle hidrojen gazını uzaklaştırır. Bu nedenle gözenekliliği önler ve dökümü daha güçlü hale getirir.
• Filtreleme: Metalde oksitler ve metalik olmayan parçacıklar gibi safsızlıklar vardır. Bu da dökümü zayıflatır. Bu, seramik bir filtre kullanılarak giderilebilir. Safsızlıkların giderilmesi metali daha saf hale getirir (15-25%) ve pürüzsüz bir yüzey oluşturur.

Kalıp Sıcaklık Kontrolü

Kalıp sıcaklığı yönetimi, hataları ortadan kaldırmak ve daha iyi parçalar üretmek için gereklidir. Örneğin, kalıbın içindeki soğutma kanalları su veya yağ dolaştırır. Eğrilmeyi ve büzülmeyi önleyerek metali eşit şekilde soğuturlar.

Benzer şekilde, ısıtma elemanları da belirli kalıpların sıcak olma gereksinimlerini karşılar. Böylece sıcaklığı dengeler ve çatlakları önlerler.

Ayrıca, sıcaklık kontrol sistemleri kalıp sıcaklığını 150-250°C civarında tutar. Soğuk kapanmaları veya aşırı büzülmeyi azaltırlar.

Basınçlı dökümde otomasyon

Robotik Taşıma:

Robot entegrasyonu, genel döngü süresinin kısaltılmasına yardımcı olur (10-20%). Çünkü eritmeden başlayarak nihai ürünlere kadar olan görevleri yerine getirirler. Bu, daha az hata olasılığı olduğu ve sonuçların daha verimli olduğu anlamına gelir.

Otomatik Kalıp Püskürtme:

Yağlayıcıları kalıba eşit olarak yaymak için otomasyon yardımcı olur. Gizli alanları püskürtür ve 15-30% ile parçanın ömrünü uzatır.

Alüminyum Basınçlı Döküm Motor Gövdelerinin Kalite Kontrolü ve Testi

Tahribatsız Muayene (NDT)

Puls Eko Yöntemi:

Bir transdüser ultrasonik dalgaları muhafazaya iletir. Bu dalgalar kusurların içinden geçmediğinde onlardan yansır. Metaldeki kusurları göstermek için neredeyse parçalara odaklanır.

İletim Yöntemi ile:

Bu teknik sırasında, personel dökümün her iki tarafındaki iki transdüserde bulunur. Eğer bir kusur varsa, dalgalar geçmeyecek veya zayıflayacaktır.

Denetim Teknikleri

X-ray Kontrolü:

Bu incelemeler, gözeneklilik veya büzülme gibi iç döküm kusurlarını analiz eder. Bu, gerçek performansı tehlikeye atabilir. Örneğin, ultrason testi yüksek frekanslı ses dalgaları aracılığıyla gizli çatlakları bulur. Boya penetrant denetimi ise belirli bir boya ile yüzey kusurlarının tespit edilmesine yardımcı olur.

İstatistiksel Süreç Kontrolü (SPC)

SPC gibi makinelere takılı otomasyon sensörleri basıncı, ısıyı, soğutma oranlarını ve döngü sürelerini gerçek zamanlı olarak belirler. Daha iyi çıktı için parametreleri hemen ayarlayabilirsiniz. Ayrıca, kusurları 20-40% ve malzeme israfını azaltmaya yardımcı olurlar. Her partinin kalitesinde tutarlılık sağlar.

Metalurjik Değerlendirme

• Mikroyapı Analizi: Dayanıklılık için gerçek tane oluşumunu ve metal dağılımını tanımaya yardımcı olur.
• Uygunluk Kontrolleri: Bu işlem, muhafazanın mekanik mukavemet için ASTM B85 standartlarını karşılamasını sağlar.

Alüminyum Basınçlı Döküm Motor Gövdelerinin Kullanıldığı Uygulamalar ve Sektörler

Otomotiv:

Alüminyum motor gövdeleri elektrikli araç (EV) motorlarında kullanılır. Daha az ağırlık içererek verimli çalışmaya devam ederler. Ayrıca, termal yönetim daha iyi hale gelir ve batarya daha uzun süre dayanır.

Havacılık ve Dronlar:

Drone tahrik sistemlerindeki muhafaza, aşırı sıcaklık ve titreşimlerden etkilenmeyi durdurur. Operasyonları sorunsuz bir şekilde yürütür.

Endüstriyel Makineler:

Birçok robotik kol, konveyör bandı ve otomatik sistem motor gövdesi kullanır. Bunun nedeni, yapısal bütünlük sağlaması ve sürekli performans için ısıyı dağıtmasıdır.

Yenilenebilir Enerji:

Değişken hava koşullarında bu dökümler rüzgar türbinleri ve güneş takip sistemleri için motor verimliliğinin korunmasına yardımcı olur.

Tıbbi Ekipman:

Motor gövdesi, tıbbi ekipmanlarda giderek daha fazla talep görmektedir. Bunun nedeni hassas tasarımı, kompakt boyutu ve dayanıklılığıdır.

Sonuç:

Alüminyum döküm motor gövdesi ile ilgili en önemli şeyler gücü, dayanıklılığı ve mükemmel ısı dağılımıdır. Bu nedenle hafiflik özelliğinin enerji verimliliğini artırdığı motor parçaları için en iyi seçenektir. Ayrıca, alaşımlar ve tekniklerdeki gelişmeler onu daha güçlü, daha verimli ve çevre dostu çözümlere doğru götürmektedir.