1 Pozadina i značaj
U skladu sa strategijom "dual-ugljika" i brzim rastom industrije novih energetskih vozila (NEV), lagani dizajn je postao ključni razvojni trend u automobilskom sektoru. Tradicionalni čelični materijali, zbog svoje velike težine i troškova obrade, više ne mogu zadovoljiti zahtjeve proširenog dometa vožnje i energetske efikasnosti. Aluminijske legure, male gustine, visoke specifične čvrstoće i odlične otpornosti na koroziju, postale su idealna alternativa.
Integrirana{0}}tehnologija tlačnog livenja značajno smanjuje broj dijelova, minimizira tačke zavarivanja, poboljšava strukturnu čvrstoću i skraćuje proizvodne cikluse. Međutim, konvencionalni odljevci od -legura aluminijuma pod kalupom često zahtijevaju termičku obradu nakon -lijevanja kako bi se postigla željena mehanička svojstva, što dovodi do dimenzionalne deformacije, velike potrošnje energije i povećanih troškova proizvodnje. Stoga su istraživanje i primjena aluminijskih legura bez termičke{5}}obrade-od velikog značaja za poboljšanje konkurentnosti NEV industrije i promoviranje održive proizvodnje.
2 toplinska-obrada-bez dizajna od aluminijumske legure
2.1 Principi dizajna
Dizajn aluminijumskih legura bez termičke{0}}obrade{1}}treba osigurati:
Dimenzijska stabilnost i otpornost na koroziju;
Dobra fluidnost i sposobnost punjenja kalupa;
Ujednačen hemijski sastav i stabilna mikrostruktura;
Isplativost-i industrijska primjenjivost.
2.2 Al-Si legure
Al-Si legure su najrasprostranjeniji sistem zbog odlične sposobnosti livenja i dimenzionalne stabilnosti. Istraživanja pokazuju:
Si poboljšava tvrdoću i otpornost na habanje, ali prekomjeran Si povećava lomljivost;
Fe ima tendenciju formiranja intermetala u obliku igle, koji se mogu neutralizirati Mn;
Mg doprinosi jačanju čvrste{0}} otopine, iako prekomjerni sadržaj smanjuje otpornost na koroziju;
Sr i Ti/B rafiniraju zrna i poboljšavaju mehanička svojstva.
Reprezentativne legure uključuju Castasil 37 i C611 u Evropi, Aural seriju u Kanadi, Tesla Alloy u SAD-u i JDA1 i LDHM-02 u Kini. Ove legure obično pokazuju visoku čvrstoću i dobro istezanje, što ih čini pogodnim za strukturne dijelove vozila.
2.3 Al-Mg legure
Al-Mg legure su poznate po svojoj otpornosti na koroziju i velikom potencijalu čvrstoće, ali je njihova fluidnost relativno slaba. Ključni pristupi dizajnu uključuju:
Dodavanje Si radi poboljšanja mogućnosti livenja;
Uvođenje malih količina Zn za poboljšanje jačanja čvrstih{0}} otopina;
Upotreba Be za smanjenje stvaranja oksidnog filma i vrućeg pucanja.
Reprezentativne legure uključuju seriju 560 (Kanada), A152/A153 (SAD), Magsimal 59 (Japan) i SJTU seriju (Kina). Ove legure balansiraju snagu i duktilnost, što ih čini pogodnim za šasiju i komponente karoserije.
2.4 Drugi sistemi od legura
Al-Ce-Mg-Si legure: rijetka{3}}zemlja Ce poboljšava termičku stabilnost i otpornost na koroziju;
GDAS legure: Dizajnirane za vrhunsku stabilnost dimenzija;
Koncept legure visoke{0}}entropije: Dizajn sa više-elemenata osigurava strukturnu stabilnost i visoke performanse.
3 Razvoj i proces integriranog tlačnog -lijevanja
3.1 Tehnološka evolucija
Integracija jednog dijela-: Zamjena sklopa malih komponenti;
Integracija sa jedne{0}} strane: Djelomična integracija okvira vozila;
Dvostrana{0}}integracija: Istovremeno formiranje lijevo-desnih simetričnih dijelova;
Integracija velikih{0}}razmjera: Cijelo stražnje podvozje{1}}lijevanje pod pritiskom, pionir od strane Tesle.
3.2 Ključni parametri procesa
Kontrola temperature: Stabilna temperatura topljenja i kalupa osigurava ujednačeno punjenje i hlađenje;
Brzina ubrizgavanja: Sporo ubrizgavanje osigurava ujednačeno punjenje kalupa, dok brzo ubrizgavanje smanjuje poroznost i hladno zatvaranje;
Pritisak i vakuum: Visok pritisak povećava gustinu, a vakuum minimizira poroznost i defekte livenja.
3.3 Prednosti i ograničenja
Prednosti: Pojednostavljena proizvodnja, smanjena težina, poboljšan strukturalni integritet;
Ograničenja: Visoki zahtjevi za opremom, ograničen vijek trajanja kalupa, uzak procesni prozor.
4 Optimizacija opreme i kalupa
Ultra{0}}velike{1}}mašine za livenje pod pritiskom sa silama stezanja u rasponu od 6000 do 9000 tona razvijene su da zadovolje zahtjeve velikih komponenti karoserije vozila. Ipak, izazovi ostaju:
Preciznost i stabilnost sistema za ubrizgavanje;
Dizajn toplinske ravnoteže kalupa i hlađenja;
Kratak vijek trajanja kalupa i visoki troškovi održavanja.
Budući razvoj će se oslanjati na inteligentnu kontrolu mašina za{0}}lijevanje pod pritiskom, optimiziran dizajn kanala za hlađenje kalupa i razvoj naprednih čelika za kalupe.
5 Izazovi i izgledi za budućnost
Materijali: Potreban je dalji razvoj legura uravnotežene čvrstoće, duktilnosti i otpornosti na koroziju;
Proces: Numerička simulacija i inteligentna kontrola bit će ključni za stabilnu proizvodnju;
Oprema: Poboljšanja u preciznosti i vijeku trajanja kalupa su neophodna;
Primjene: Očekuje se širenje izvan automobilske industrije na željeznički transport i zrakoplovstvo.
Ukratko, tehnologija integriranog livenja pod{2}}aluminijskih legura bez termičke obrade-tretmanom- pokreće lagani dizajn i održivu proizvodnju u NEV sektoru. Sa budućim otkrićima u razvoju legure, kontroli procesa i nadogradnji opreme, očekuje se da će ova tehnologija naći širu primjenu u automobilskoj, željezničkoj tranzitnoj i zrakoplovnoj industriji.
