Integrerede-støbte kropskomponenter repræsenterer et stort teknologisk gennembrud inden for moderne bilfremstilling. Denne teknologi muliggør høj integration af aluminiumslegeringsdele i en enkelt eller få store komponenter gennem et--trins trykstøbning, hvilket reducerer produktionsomkostningerne betydeligt, forbedrer køretøjets rækkevidde og forbedrer den generelle sikkerhedsydelse. Dette papir præsenterer et casestudie af et integreret forrumsstøbeprojekt-. Til komplekse-strukturerede komponenter i store-størrelser med høj mekanisk ydeevne og krav til flere tilslutninger, identificerer vi udfordringer og risici ved trykstøbning. Gennem simuleringsanalyse, procesparameteroptimering og formdesign opnår det endelige produkt overensstemmelse med dimensionsnøjagtighed, intern kvalitet og mekaniske ydeevnekrav.
1. Struktur og nøgleudviklingspunkter for det integrerede frontrum
Integreret trykstøbning kombinerer traditionelle stanse- og svejseprocesser i ét trin, ved at bruge pressestøbemaskiner med høj klemkraft- til at danne flere aluminiumslegeringskomponenter til en enkelt eller få store dele. Fordelene ved denne teknologi omfatter:
Omkostningsreduktion: Færre produktionstrin og reducerede svejsepunkter sænker de samlede køretøjsomkostninger.
Letvægtsdesign: Enkelt-materiale af aluminiumslegering forbedrer køretøjets rækkevidde.
Forbedret sikkerhed: Reducerede svejsninger øger vridningsstivhed og kollisionsydelse.
Det integrerede frontrum, der er studeret her, måler 1600 mm × 940 mm × 700 mm, vejer 53 kg og har en gennemsnitlig vægtykkelse på 4,6 mm. Komponenten bruger en AlSi7-serie varme-behandlings-fri aluminiumslegering. Nøgleydelseskrav omfatter trækstyrke større end eller lig med 215 MPa, flydespænding større end eller lig med 115 MPa, forlængelse større end eller lig med 9% og bøjningsvinkel større end eller lig med 20 grader. Den indvendige kvalitet er strengt kontrolleret for porøsitet, defekter med gevindhuller og konturdimensioner med fuld-gennemløbshastighed større end eller lig med 97 % og ikke-bearbejdede overflader kontrolleret inden for en tolerance på 1,6-3,0 mm.
2. Trykstøbeproces og formdesign
2.1 Udfordringer og risici
Som en frontkonstruktionskomponent skal det integrerede-støbte frontrum opfylde krav til kollisions-, udmattelses- og forbindelsesydelse, der kan rumme svejsning, SPR og klæbeforbindelser. Stor størrelse, lange påfyldningsveje og ujævn størkning øger processens kompleksitet, hvilket kræver højpræcisionsudstyr og streng kvalitetskontrol. Brug af varme-behandlingsfri-legering undgår termisk forvrængning, men kræver omhyggelig overvågning af materialesammensætning og proceskvalitet, herunder inspektion af indgående materiale, ovnovervågning og-proceskontrol.
2.2 Procesparameterdesign
Det valgte materiale er AlSi7 varme-behandlingsfri- aluminiumslegering. Samlet masse inklusive port- og udluftningssystem er ~65,5 kg, med et projekteret areal på 15.978 cm² og en gennemsnitlig vægtykkelse på 4,6 mm. Procesparametre og injektionshastighedskurver beregnes baseret på formfyldningsforhold, stempelareal, aluminiumsdensitet og vægtykkelse for at sikre ensartet fyldning og størkning.
2.3 Simuleringsanalyse og optimering
Nøgleprocesindikatorer blev optimeret ved hjælp af flowsimulering:
Fyldningshastighed: Indvendig porthastighed fastholdt på 45–85 m/s, gennemsnitlig 67,4 m/s, hvilket sikrer stabil formfyldning.
Fyldningstemperatur: Samlet temperatur over 620 grader; områder med lav-temperatur afbødes ved at tilføje ekstra porte for at reducere risikoen for kold lukke.
Materialeflowsporing: Verificeret ensartet flow uden konvergens i dæmpetårn eller nitteområder.
Størkning og krympning: Tykke-vægge er de sidste til at størkne; præ-støbte stifter og-højtrykskøling reducerer risikoen for krympning.
Gasudluftning: Optimeret udluftning i områder, der er tilbøjelige til at blive indesluttet gas.
Hot spot og skimmelklæbning: Hot spots identificeret i tykke-vægområder; klæbezoner med høj-risiko behandlet med nitrering og overfladebelægning.
2.4 Matchning af form og udstyr
Formdesignet og indsprøjtningssystemet blev justeret med en specifikation for-støbemaskine på 70.000 kN klemkraft, 1.078 kN indsprøjtningskraft og 17,5 MPa systemtryk, hvilket sikrer stabil og præcis produktion.
3. Trykstøbningsforsøg og verifikation
3.1 Intern kvalitet
Røntgeninspektion bekræftede, at den interne kvalitet opfyldte alle specifikationer uden væsentlige defekter.
3.2 Mekaniske egenskaber
Prøver taget fra komponenten viste trækstyrke større end eller lig med 233,4 MPa, flydespænding større end eller lig med 104,6 MPa og forlængelse større end eller lig med 8,92%, hvilket opfylder designkravene.
3.3 Dimensionsnøjagtighed
3D-scanningsresultater indikerede overordnet deformation inden for 1,5 mm, i overensstemmelse med dimensionstolerancer.
4. Fejlanalyse og korrigerende foranstaltninger
Cold Shut og R-hjørnerevner i forstærkningsribber: Optimeret ribbegeometri, øget R-hjørneradius og reduceret formkernetykkelse forbedrede metalflow og løste problemer med kold lukning og revnedannelse.
Portplacering Overfladeridser: Øget trækvinkel, justeret formtemperatur fra 80 grader til 50 grader og reduceret injektionshastighed forbedret overfladekvalitet.
Deformation af styrehusforbindelse: Justeret skyderens udluftningsvinkel og tilføjet trykkorrektionsfunktion for at kontrollere deformation og opretholde korrekte åbningsafstande.
5. Konklusion
Simulerings-baseret procesoptimering har med succes afbødet høj-risikoområder, herunder kold lukke, svind, gasindfangning, hot spots og skimmelfastklæbning, forlænget formens levetid, forkortede udviklingscyklusser og reducerede omkostninger.
Mekanisk og dimensionel ydeevne oversteg designspecifikationerne (trækstyrke større end eller lig med 233,4 MPa, forlængelse større end eller lig med 8,92%), hvilket sikrer køretøjets sikkerhed og pålidelighed.
Integreret trykstøbning revolutionerer bilproduktionen, især i EV-sektoren, ved at muliggøre et-trins høj-integrationsfremstilling. Ifølge Citic Securities forventes den globale udbredelse af integreret trykstøbning at nå 30% i 2030, med et markedspotentiale på over 240 milliarder RMB. Efter Teslas eksempel tager store OEM'er, herunder NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes og Toyota aktivt denne teknologi.
