Processo di pressofusione per prodotti automobilistici in lega di alluminio

La storia dell'utilizzo della lega di alluminio invece della ghisa per produrre parti di automobili può essere fatta risalire agli anni '1940, quando alcune fabbriche automobilistiche europee, come quella italiana Fiat sviluppò il tubo di aspirazione e la testata in lega di alluminio e iniziò a produrre una piccola quantità di produzione. Negli anni '1950, l'Australia introdusse il colata a bassa pressione tecnologia di un'azienda britannica per produrre getti di alluminio per automobili. Allo stesso tempo, la Repubblica Federale Tedesca ha apportato ulteriori miglioramenti alla tecnologia di fusione a bassa pressione per produrre pezzi in lega di alluminio con strutture complesse. General Motors iniziò anche la produzione in serie di pezzi fusi in alluminio per automobili, come testate dei cilindri raffreddate ad aria, basamenti, coperture del motore, ecc. Dopo gli anni '1960, grazie alla tecnologia di fusione ad alta pressione, la tecnologia di fusione dell'alluminio è stata ampiamente utilizzata nell'industria automobilistica. industria.

Dopo gli anni '1960, a causa dello sviluppo di pressofusione ad alta pressione La tecnologia dei metalli leggeri a base di leghe di alluminio nell'applicazione automobilistica è notevolmente aumentata, gettando le basi per i getti di alluminio ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica moderna per ridurre il peso dell'auto. Negli ultimi 20 anni, l'applicazione di getti di alluminio da parte dell'industria automobilistica mondiale ha aumentato, secondo le statistiche, la produzione totale mondiale di getti di alluminio ogni anno di circa il 3% o più del tasso di crescita, e la produzione totale di getti di alluminio, 60 Dal 70% al XNUMX% dei getti di alluminio utilizzati nella produzione di automobili, in modo che la produzione mondiale di getti di alluminio e l'applicazione dell'industria manifatturiera automobilistica abbiano prodotto uno stretto legame.

Perché il metodo della pressofusione?

Efficacia dei costi: La pressofusione offre un metodo economicamente vantaggioso per la produzione di massa di componenti automobilistici rispetto ad altri processi di produzione. Una volta creato lo stampo, è possibile utilizzarlo ripetutamente per produrre grandi quantità di parti con uno spreco di materiale minimo.

Tassi di produzione elevati: La pressofusione consente ritmi di produzione elevati, rendendola ideale per i produttori automobilistici che richiedono grandi volumi di componenti per soddisfare la domanda. Il processo può produrre da centinaia a migliaia di pezzi al giorno, a seconda della complessità del componente e delle dimensioni della macchina per pressofusione.

Forme complesse e tolleranze strette: La pressofusione consente la produzione di componenti automobilistici con geometrie complesse e tolleranze ristrette. La cavità dello stampo può essere progettata per replicare accuratamente forme e caratteristiche complesse, garantendo un adattamento e un funzionamento precisi delle parti all'interno dell'assemblaggio del veicolo.

Versatilità dei materiali: La pressofusione può essere eseguita utilizzando una varietà di metalli e leghe, tra cui alluminio, zinco e magnesio. Ogni materiale offre proprietà uniche come leggerezza, robustezza e resistenza alla corrosione, consentendo ai produttori automobilistici di selezionare il materiale più adatto per le loro specifiche esigenze applicative.

Integrità strutturale: I componenti automobilistici pressofusi presentano un'elevata integrità strutturale e un rapporto resistenza/peso elevati, che li rendono adatti per applicazioni strutturali critiche come blocchi motore, alloggiamenti di trasmissione e componenti di sospensioni.

I principali processi di fusione di parti in lega di alluminio nell’industria automobilistica sono:

Colata a pressione

Colata a pressione denominata pressofusione, sotto una certa pressione per far sì che la fusione riempia la cavità, organizzazione densa della fusione, elevate proprietà meccaniche, precisione dimensionale e piccolo margine di lavorazione. La pressione può essere approssimativamente suddivisa in due categorie di fusione a bassa pressione e fusione ad alta pressione, quest'ultimo costo dello stampo è più elevato, particolarmente adatto per prodotti di fusione automobilistica di produzione di massa, alta efficienza, il costo totale è piuttosto basso.

Attualmente, quasi tutte le auto sono dotate di gusci di trasmissione, gusci di frizione, gusci di pompe dell'acqua, gusci di carburatori e gusci di sterzo per pressofusione di leghe di alluminio. Il flusso del processo di pressofusione è mostrato nella Figura 5. I parametri principali del processo di pressofusione sono forza di iniezione, pressione specifica, velocità di riempimento della fusione, tempo di riempimento, tempo di mantenimento, temperatura di fusione e temperatura dello stampo.

Poiché la fusione ad alta temperatura, alta velocità e alta pressione che riempie una cavità, sarà inevitabilmente coinvolta nel gas, quindi lo sviluppo di alcuni nuovi processi, come il metodo di pressofusione sotto vuoto, il metodo di pressofusione con ossigeno, il metodo di pressofusione con riempimento a bassa velocità metodo, metodo di pressofusione "fine speed dense" (noto anche come metodo Acurad, ovvero accurato, rapido, denso), colata di riempimento a media pressione (NDC) a bassa velocità. Il metodo di colata con riempimento a pressione (NDC), ecc., è una nuova tecnologia di pressofusione non porosa.

Pertanto, in base alle caratteristiche della pressofusione dei parametri del processo di controllo scientifico, alla progettazione e alla produzione ragionevoli della fusione (incluso il sistema di colata, il sistema di troppopieno e di scarico, il sistema di raffreddamento della fusione, il riscaldamento dello stampo e il sistema di controllo dell'equilibrio), la scelta della vernice e della spruzzatura appropriate tecnologia.

Temperatura di fusione dell'alluminio pressofuso rispetto al punto di fusione della lega 40 ℃ ~ 100 ℃; La temperatura dello stampo e il bilancio termico servono per ottenere condizioni vitali di fusione di alta qualità, per la pressofusione generale, per abbassare la temperatura della superficie della cavità di fusione per il punto di fusione della lega del 40% circa.

Il grado di vuoto del tubo di pompaggio del metodo di pressofusione sotto vuoto è di 22 kN/m2 ~ 27 kN/m2, in 0 s per raggiungere 15 kN/m4 di pressione negativa. La qualità della pressofusione sotto vuoto dipende dal grado di vuoto, solitamente la pressofusione dopo il contenuto di gas di trattamento T2 in 6 mL / (0.1 g Al) di seguito.

Il metodo di produzione riempito di ossigeno ha un contenuto di gas di pressofusione di circa 0 mL/(05 g AI), solo 100/1 del metodo di pressofusione ordinario e un contenuto di allumina di circa 10 volte superiore rispetto allo stampo ordinario -colata, ma l'esistenza di particelle fini di allumina (3 μm), il prodotto solo un piccolo numero di microporose, le prestazioni di resistenza alla pressione sono buone.

Metodo di pressofusione di riempimento a bassa velocità, la velocità di colata della fusione di alluminio è di circa 1 m / s, per la velocità di pressofusione convenzionale 1/20, 1/60. Lo spessore della parete di pressofusione deve essere maggiore di 6 mm, la forma non deve essere complessa. Il metodo acarid del principio di base può essere riassunto come segue: controllo del raffreddamento dello stampo, canale di colata di grande sezione trasversale, velocità di riempimento lenta, pistone di iniezione a doppia pressione del punzone.

Il metodo NDC adotta il metodo di fusione a spirale, l'alluminio si scioglie lungo la parete di iniezione del canale di colata a spirale, l'aria non è facile da miscelare nella fusione, la velocità di riempimento è bassa e il tempo è il tradizionale metodo di pressofusione di 20 volte; A causa della solidificazione sotto pressione, l'organizzazione densa, integrata da un adeguato trattamento termico, può migliorare notevolmente le proprietà meccaniche del getto; Può essere prodotto per richiedere lo stampaggio dell'anima in sabbia del pezzo, resistenza alla pressione di fusione, tenuta all'aria è buona, il Giappone è ampiamente utilizzato in questo metodo di produzione di automobili. Corpo compressore aria, testata moto, ruote, scarico 21 del blocco motore.

Colata a bassa pressione di tipo metallico

Questo tipo di metodo di pressofusione si colloca tra la fusione del tipo metallico e la pressofusione in un processo, l'alluminio si scioglie sotto pressione lungo il tubo del liquido che sale dal fondo di uno o due canali di colata per riempire la cavità e da lontano i canali di colata iniziano a solidificarsi e gradualmente i canali di colata si espandono.

Questo stato di “solidificazione sequenziale” con la fusione del metallo è identico, la differenza è che la colata a bassa pressione generalmente non crea materozze per compensare il ritiro, e quindi la forma e la struttura delle fusioni hanno determinati requisiti.

La fusione a bassa pressione avviene quando il tasso di utilizzo dell'alluminio fuso rispetto alla fusione del metallo è molto più elevato, fino all'85% ~ 90%, mentre la fusione del metallo è solo del 40% ~ 60% e le proprietà meccaniche del prodotto sono più elevate, la densificazione è anche meglio, ma il tasso di scarti è alto, inoltre il processo produttivo è complesso. La tabella 22 mostra il confronto tra il contenuto del processo e le prestazioni del prodotto della fusione a bassa pressione del tipo di metallo, del processo di pressofusione e del metodo di fusione del tipo di metallo.

Metodo Cosworth

Il metodo Cosworth è la società britannica di ricerca e sviluppo Cosworth e la società congiunta GKN sviluppata a metà degli anni '1970, è un tipo di processo di colata in sabbia a bassa pressione, nell'industria automobilistica e aeronautica per ottenere un'ampia gamma di applicazioni e i suoi prodotti tipici per il blocco motore, la testata e così via. Il tasso di utilizzo del metodo di fusione dell'alluminio arriva all'80% ~ 90%, mentre il processo di tipo sabbia e metallo è solo del 55% circa, il tasso di scarto di fusione è solo del 2% ~ 4.5%, mentre il tipo di metallo e altro i processi raggiungono il 5% ~ 10% e talvolta anche di più. Il metodo Cosworth del flusso del processo è mostrato nella Figura 6.

Il processo produce dimensioni di fusione precise e stabili, dimensioni di fusione entro 100 mm, deviazione di ± 0 mm, inferiore a 15 mm, ± 300 mm, inferiore a 0 mm, ± 20 mm, simile al serbatoio , coperchio del serbatoio e altri pezzi fusi, il sovrametallo di lavorazione è di soli 800 mm ~ 0 mm, è possibile annullare la sgrossatura; organizzazione della fusione, proprietà meccaniche dense e elevate, tasso di porosità dello 25% ~ 1%, il pubblico in generale e il processo di fusione, il processo di fusione, il processo di fusione, il processo di fusione, il processo di fusione, la fusione processo, processo di fusione e processo di fusione. 5% ~ 2%, mentre i getti prodotti con il processo tradizionale possono arrivare fino allo 0%, l'allungamento del getto è almeno il doppio di quello della tradizionale fusione in sabbia; i getti non contengono inclusioni interne di ossido, quindi la qualità della superficie del getto è notevolmente migliorata, la rugosità superficiale generale Ra per ( 01 ± 0) μm.

Un'altra caratteristica chiave del processo Cosworth è l'eliminazione della turbolenza nell'alluminio fuso durante il trasporto e il versamento e, solitamente, l'assenza di spurgo della fusione o l'aggiunta di affinatori del grano. Per ridurre al minimo l'aspirazione di gas e la formazione di scorie di ossido, sopra il forno di attesa è presente un alimentatore di gas inerte.

Inoltre, il trattamento termico dei getti viene effettuato in continuo, con i getti appesi ad appositi pendini della catena di sospensione a spintori, che viene trasportata dal punto di carico alle vasche lineari di tempra e ai forni di invecchiamento, per poi essere infine sabbiata. nella granigliatrice a palette prima di essere scaricata. Il ciclo di trattamento termico (trattamento in solubilizzazione e invecchiamento artificiale) dei getti va da 6 ore a 8 ore, ovvero da 2 ore a 4 ore in meno rispetto a quello dei getti in sabbia convenzionali. Inoltre, i getti hanno una buona temprabilità e quasi nessuna deformazione dopo la tempra.

Per migliorare le proprietà di resistenza e colabilità della lega e ridurre i costi di produzione, la società di ricerca e sviluppo Cosworth ha sviluppato una buona prestazione di una lega di alluminio riciclata economica: la lega O2, che è una sorta di Al-Si (10% ~ 12%) -Cu ( 3% ) lega di sistema. Questa lega eutettica ha buone prestazioni di solidificazione sequenziale, non si verificherà a causa della solidificazione di un'ampia gamma di cristalli dendritici, difficoltà di ritiro da riempimento degli spazi, anche se si genera una colata di fori d'aria, non si formeranno in modo che i due lati della i fori dell'aria collegati hanno un canale di perdita. La fusione della lega viene purificata due volte, consentendo ai rottami di contenere elevati livelli di ferro e zinco, con w(Zn) = 2% e w(Fe) = 0.9%, e il contenuto di magnesio viene ridotto mediante clorazione. Proprietà meccaniche di questa lega allo stato grezzo.

Resistenza a trazione Rm = 190 N/mm2, carico di snervamento Rp0. 2 = 120 N/mm2, allungamento A5 = da 1% a 1%; proprietà meccaniche dopo invecchiamento artificiale: Rm = da 5 N/mm250 a 2 N/mm320, Rp2. 0 = da 2 N/mm150 a 2 N/mm300, A2 = da 5% a 1%.

Il processo Cosworth viene utilizzato principalmente per la produzione di pezzi fusi leggeri, ad alta resistenza e privi di difetti, per soddisfare le esigenze di una produzione di testate più complessa. Nelle automobili moderne, per migliorare l'efficienza e ridurre il consumo di carburante, la struttura del motore è orientata allo sviluppo della multivalvola, pertanto le fusioni della testata non solo sono più complesse, ma anche i requisiti di densificazione sono sempre più elevati. Il processo di colata in sabbia a bassa pressione è uno dei processi efficaci per la produzione di tali getti.

Colata in stampi di gassificazione

Il processo di fusione in stampo di gassificazione è un nuovo metodo di fusione apparso alla fine degli anni '1950. Alcuni pezzi fusi in alluminio richiesti per le automobili leggere, come testate, tubi di aspirazione, ecc., sono stampati con anima in sabbia, ma la realizzazione e la pulizia dell'anima sono problematiche nella produzione di massa, mentre l'uso della fusione in stampo a gassificazione, che non richiede un nucleo di sabbia e semplifica la pulizia, e quindi il metodo è stato ampiamente utilizzato nella produzione di fusioni di automobili.

Il processo di colata in stampo di gassificazione è mostrato nella Figura 7. Il suo processo principale è costituito dallo stampo del campione di polistirene espanso, solitamente chiamato stampo in schiuma, dall'assemblaggio dello stampo del campione e dal rivestimento nella sabbia dopo lo stampaggio, quindi dal versamento. Lo stampo campione viene vaporizzato dal calore dell'alluminio fuso, lo spazio occupato viene riempito dall'alluminio fuso e dopo il raffreddamento si ottiene la fusione con la stessa forma e dimensione dello stampo campione.

Stampo per gassificazione del polistirene come materia prima aggiungendo il 3% ~ 8% di agente schiumogeno a 80 ℃ ~ 100 ℃ durante la pre-schiuma e altre procedure eseguite. Il processo di fusione in stampo di gassificazione e la tradizionale fusione in sabbia, la fusione a bassa pressione di tipo metallico e il processo di fusione a pressione nel concetto sono molto diversi, le sue caratteristiche principali sono: (1) nessuno stampo, nessuno stampo.

• (1) nessuna muffa, nessuna muffa, nessun nucleo, facile da pulire la fusione;
• (2) può essere utilizzato senza sabbia legante, facile da riciclare, facile da gestire;
• (3) Meno sabbia e inclusioni non metalliche nella fusione, elevata qualità intrinseca.
• (4) Il processo di produzione è semplice, versatile, altamente meccanizzato e automatizzato, facile da realizzare produzione di massa, investimento in attrezzature, favorevole alla riduzione dei costi di produzione;
• (5) può produrre parti complesse, meno lavorazioni meccaniche e la qualità della fusione può essere ridotta del 10% ~ 30%.
• (6) facile da usare, non necessita di lavoratori qualificati senior, meno inquinamento ambientale e ambiente di produzione amichevole.

colata a bassa pressione

Processo di fusione a bassa pressione nei prodotti di fusione automobilistici cinesi nella produzione di getti di alluminio per autoveicoli, il processo di fusione a bassa pressione è stato ampiamente utilizzato, oltre l'88% delle ruote cinesi sono prodotte mediante l'uso di questo metodo di fusione di altre parti come quelli elencati nella tabella seguente.

Conclusione

L’applicazione diffusa della pressofusione di leghe di alluminio nell’industria automobilistica ha migliorato l’economia e ridotto i costi dei veicoli. Il recente aumento della pressofusione Giga in un unico pezzo di Tesla ha spinto l’industria a un raro climax. Credo che ci siano ancora più opportunità in questo senso. Più sfide e opportunità