چه چیزی قالب های ریخته گری خودروهای انرژی جدید را متفاوت می کند و چگونه تولید خودروهای برقی را به جلو می برند؟

گسترش سریع جهانی وسایل نقلیه انرژی جدید، قالب‌های ریخته‌گری را در مرکز یکی از چالش‌برانگیزترین چالش‌های تکنولوژیکی تولید قرار داده است. قالب‌های ریخته‌گری خودرو انرژی جدید، سیستم‌های ابزار مهندسی شده‌ای هستند که برای تولید قطعات ساختاری آلومینیومی و منیزیمی بزرگ، پیچیده، سبک‌وزن طراحی شده‌اند که قالب‌های معمولی خودرو نمی‌توانند به‌طور قابل اعتمادی در مقیاس، دقت، یا ثبات چرخه مورد نیاز ارائه دهند. از محفظه‌های باتری و محفظه‌های موتور گرفته تا قاب‌های ساختاری یکپارچه تولید شده از طریق گیگاکستینگ، این قالب‌ها هم سقف کیفی و هم اقتصاد تولید در تولید مدرن خودروهای برقی را تعریف می‌کنند.

این راهنما به بررسی تمایز قالب‌های ریخته‌گری NEV از ابزارهای معمولی خودرو، اجزای خاصی که تولید می‌کنند، مواد و اصول مهندسی حاکم بر طراحی آن‌ها، چالش‌هایی که آن‌ها را از نظر فنی سخت می‌کند و روندهایی که تکامل آن‌ها را شکل می‌دهند با ادامه افزایش حجم تولید EV در سراسر جهان، می‌پردازد.

چرا وسایل نقلیه انرژی جدید الزامات قالب ریخته گری قالب را ایجاد می کنند؟

وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی و وسایل نقلیه با انرژی جدید در بسیاری از روش‌های ساخت ساختاری مشترک هستند، اما نیازهای خاص پیشرانه‌های الکتریکی، سیستم‌های باتری، و معماری پلت فرم‌های سبک وزن، قالب‌های ریخته‌گری را به قلمروی بسیار پر تقاضاتر از ابزارآلات سنتی خودرو سوق می‌دهد.

تفاوت اصلی با پیچیدگی و اندازه قطعه شروع می شود. اجزای ساختاری NEV معمولاً بزرگ‌تر، دیواره‌های نازک‌تر و از نظر هندسی پیچیده‌تر از اجزای معادل ICE هستند. یک سینی باتری برای یک سدان برقی سایز متوسط ​​ممکن است بیش از یک متر طول داشته باشد و ضخامت دیواره آن بین 2.5 تا 4 میلی متر در یک هندسه داخلی بسیار پیچیده شامل کانال های خنک کننده، باس های نصب و دنده های سفت کننده یکپارچه باشد. تولید این قطعه به طور مداوم در قالب ریخته گری نیازمند دقت مهندسی است که از اکثر کاربردهای ریخته گری سنتی خودرو فراتر می رود.

کاهش وزن عامل دیگری است. از آنجایی که جرم باتری در مقایسه با یک وسیله نقلیه ICE معادل 300 تا 600 کیلوگرم به NEV اضافه می کند، هر کیلوگرم ذخیره شده در ساختار خودرو به طور مستقیم برد رانندگی را افزایش می دهد. ریخته گری آلومینیومی اجازه می دهد تا اجزای ساختاری 30 تا 50 درصد سبک تر از مهر زنی های فولادی مشابه باشند. ، آن را به روش تولید غالب برای قطعات ساختاری NEV تبدیل می کند. این فشار وزن طراحان قالب را به سمت دیوارهای نازک‌تر و هندسه‌های پیچیده‌تر سوق می‌دهد که به مهندسی قالب بسیار دقیق نیاز دارند تا به طور مداوم بدون نقص پر شوند.

چالش یکپارچه سازی مدیریت حرارتی

بسیاری از اجزای ساختاری NEV عملکردهای مدیریت حرارتی را مستقیماً در ساختار ریخته گری خود ادغام می کنند. سینی‌های باتری اغلب دارای کانال‌های خنک‌کننده ریخته‌شده هستند که مایع را برای تنظیم دمای باتری در طول شارژ و کارکرد به گردش در می‌آورند. محفظه های موتور دارای ژاکت های خنک کننده هستند. این ویژگی‌های حرارتی یکپارچه به قالب‌هایی با سیستم‌های هسته بسیار دقیق نیاز دارند که می‌توانند دقت ابعادی را در میلیون‌ها چرخه ریخته‌گری بدون جابجایی، تاب برداشتن یا فرسایش هسته حفظ کنند، به گونه‌ای که یکپارچگی آب‌بندی مسیرهای خنک‌کننده را به خطر بیندازد.

عواقب معیوب کانال خنک کننده در سینی باتری بسیار جدی تر از نقص ریخته گری آرایشی در قطعات تزئینی خودرو است. نشت مایع خنک کننده در بسته باتری یک خطر ایمنی فاجعه بار ایجاد می کند، به این معنی که الزامات تحمل و استانداردهای کیفیت برای این اجزای حرارتی یکپارچه به طور قابل توجهی سخت تر از اکثر قطعات ریخته گری خودروهای معمولی است.

اجزای کلیدی NEV تولید شده توسط قالب‌های ریخته‌گری قالب

قالب های ریخته گری خودرو انرژی جدید تولید طیف گسترده ای از اجزای ساختاری، پیشرانه و مدیریت حرارتی. درک قطعات خاص در حال تولید و الزامات عملکردی آنها زمینه ای را برای درک اینکه چرا چالش های مهندسی قالب بسیار مهم هستند، فراهم می کند.

محفظه ها و سینی های بسته باتری

محفظه باتری مسلما حیاتی ترین و خواستارترین برنامه ریخته گری NEV است. باید استحکام ساختاری برای محافظت از سلول‌ها در برابر ضربه و تغییر شکل، ترکیب هندسه کانال خنک‌کننده دقیق برای مدیریت حرارتی، حفظ دقت ابعادی در تمام سطوح نصب و آب‌بندی سلول، و دستیابی به همه اینها در قطعه‌ای که ممکن است ۱۵ تا ۴۰ کیلوگرم وزن داشته باشد و در طولانی‌ترین ابعاد آن بیش از یک متر باشد را به دست آورد.

قالب های سینی باتری یکی از بزرگترین و پیچیده ترین ابزار ریخته گری در تولید هستند. آنها بر روی ماشین‌های ریخته‌گری با نیروهای گیره‌ای بین 3500 تا 6000 تن کار می‌کنند و به سیستم‌های دونده و دروازه بسیار پیچیده نیاز دارند تا از پر شدن کامل و یکنواخت هندسه‌های پیچیده داخلی در سرعت‌های تزریق بالا مورد نیاز برای پر کردن دیواره‌های نازک قبل از جامد شدن آلومینیوم اطمینان حاصل کنند.

محفظه موتورهای الکتریکی

محفظه‌های موتور الکتریکی برای NEVها معمولاً ریخته‌گری‌های آلومینیومی استوانه‌ای یا نزدیک به استوانه‌ای هستند که باید هندسه حفره‌ای دقیق را برای نصب یاتاقان‌ها فراهم کنند، یک جلیقه آب برای خنک‌سازی موتور را یکپارچه کنند و روی تمام سطوح جفتی که موتور با گیربکس و اجزای اینورتر مونتاژ می‌شود، تلرانس‌های محکم را حفظ کند. تلورانس دایره ای و استوانه ای در سوراخ های محفظه موتور برای عمر یاتاقان و عملکرد موتور بسیار مهم است و به طراحی قالبی نیاز دارد که اعوجاج حرارتی را در طول و بعد از ریخته گری با دقت استثنایی کنترل کند.

اینورتر و مسکن برق

محفظه های اینورتر از لوازم الکترونیکی برقی که نیروی باتری DC را به جریان موتور AC تبدیل می کنند محافظت و خنک می کنند. این قطعات به خواص محافظ الکترومغناطیسی عالی، کنترل ابعادی دقیق برای نصب قطعات الکترونیکی، و ساختارهای یکپارچه هیت سینک یا گذرگاه های خنک کننده برای مدیریت گرمای قابل توجه تولید شده توسط الکترونیک قدرت در سطوح جریان بالا نیاز دارند. قالب‌های دایکاست برای محفظه‌های اینورتر باید دیوارهای بسیار نازک و پایداری از نظر ابعادی با ویژگی‌های داخلی پیچیده و سطوح داخلی صاف که گرما را به دام نمی‌اندازند، تولید کنند.

اجزای ساختاری یکپارچه از طریق Gigacasting

دگرگون‌کننده‌ترین پیشرفت در ریخته‌گری NEV، گیگاکستینگ است، تولید اجزای ساختاری یکپارچه بسیار بزرگ که جایگزین مجموعه‌هایی می‌شوند که قبلاً از ده‌ها مهر و ریخته‌گری جداگانه ساخته شده بودند که به هم جوش داده شده بودند. تسلا این رویکرد را با ریخته گری زیر بدنه عقب خود پیشگام کرد و آن را به ساختارهای یکپارچه جلو و عقب گسترش داد. این ریخته گری های تک تکه می توانند مجموعه هایی از 70 تا 100 قطعه جداگانه را جایگزین کنند. کاهش کار مونتاژ تا 40٪ و وزن سازه تا 10 تا 20٪ در مقایسه با مجموعه های جوش داده شده معادل.

قالب های Gigacasting بزرگترین ابزار ریخته گری هستند که تاکنون برای تولید خودرو ساخته شده اند. آنها بر روی ماشین هایی با نیروی گیره 6000 تا 16000 تن کار می کنند و باید قطعاتی با مساحت پیش بینی شده بیش از 1.5 متر مربع تولید کنند. پیچیدگی مهندسی این ابزارها از نظر دروازه، تهویه، خنک کننده و جهش در تاریخ ابزارسازی خودرو بی سابقه است.

مواد قالب و نقش آنها در عملکرد ریخته گری NEV

انتخاب مواد قالب یکی از مهم ترین تصمیمات در طراحی ابزار ریخته گری NEV است. مواد قالب باید در مقابل تنش های حرارتی و مکانیکی شدید ریخته گری آلومینیومی با فشار بالا مقاومت کنند و در عین حال ثبات ابعادی و یکپارچگی سطح را در طول دوره های تولید که ممکن است به صدها هزار چرخه برسد، حفظ کنند.

فولاد ابزار داغ: پایه و اساس ساخت و ساز قالب NEV

فولادهای ابزار کار داغ مواد استاندارد برای حفره ها و هسته های قالب ریخته گری هستند. پرکاربردترین گریدها در کاربردهای ریخته گری NEV عبارتند از:

• H13 (1.2344): معیار فولاد کار داغ برای ریخته گری آلومینیوم. H13 ترکیبی عالی از سختی گرم، مقاومت در برابر خستگی حرارتی و چقرمگی را فراهم می کند. در اکثر ابزارهای ریخته گری NEV برای درج های حفره ای، هسته ها و اسلایدها استفاده می شود.
• H11 (1.2343): چقرمگی بالاتر از H13 با سختی گرم کمی کمتر. برای مقاطع قالب بزرگتر که در آن مقاومت شوک حرارتی بر سختی سطح اولویت دارد، ترجیح داده می شود.
• انواع پریمیوم H13 (SKD61، 8407 Supreme، Dievar): گریدهای اختصاصی فولاد از تولیدکنندگان عمده فولاد ابزار که همسانگردی، تمیزی و مقاومت در برابر خستگی حرارتی را در مقایسه با استاندارد H13 ارائه می‌دهند. اینها به طور فزاینده ای برای اجزای NEV با چرخه بالا مشخص می شوند که عمر ابزار طولانی برای اقتصاد تولید بسیار مهم است.
• فولادهای ماریجینگ: برای اجزای خاص قالب با استرس بالا مانند هسته ها و پین های نازک که ترکیبی از استحکام بسیار بالا و چقرمگی خوب مورد نیاز است استفاده می شود. گران تر از H13 است اما عمر طولانی تری را در مکان های پر تقاضا ارائه می دهد.

درمان های سطحی که عمر قالب را افزایش می دهند

چرخه حرارتی شدید که در طول ریخته گری آلومینیوم رخ می دهد باعث تخریب تدریجی سطح از طریق بررسی گرما، فرسایش و لحیم کاری می شود. درمان های سطحی اعمال شده بر روی سطوح حفره قالب و هسته به طور قابل توجهی عمر ابزار را افزایش داده و کیفیت سطح را حفظ می کند:

• نیتریدینگ: نیتروژن را در لایه سطحی فولاد پخش می کند و یک محفظه سخت ایجاد می کند که در برابر فرسایش و کنترل حرارت مقاومت می کند. نیتریدینگ گاز و نیتریدینگ پلاسما هر دو برای قالب های ریخته گری NEV مورد استفاده قرار می گیرند، با نیتریدینگ پلاسما کنترل عمق مورد دقیق تری را ارائه می دهد.
• پوشش های PVD: پوشش های رسوب بخار فیزیکی مانند TiAlN، CrN و AlCrN لایه های سطحی سخت و کم اصطکاک را ایجاد می کنند که در برابر لحیم کاری و فرسایش آلومینیوم مقاومت می کنند. پوشش‌های PVD به‌ویژه در نواحی دروازه و مناطق جریان با سرعت بالا که در آن‌ها فرسایش شدیدتر است، مؤثر هستند.
• پوشش های اسپری حرارتی HVOF: پوشش‌های اسپری شده با سوخت اکسیژن با سرعت بالا از کاربید تنگستن یا مواد سخت مشابه به مناطق خاص با سایش بالا اعمال می‌شوند تا مقاومت فرسایشی استثنایی در مناطقی که درمان‌های سطحی معمولی کافی نیستند ایجاد کنند.

چالش های مهندسی طراحی حیاتی در قالب های ریخته گری NEV

مهندسی قالب های ریخته گری وسایل نقلیه انرژی جدید شامل حل مجموعه ای از چالش های به هم پیوسته است که همه باید به طور همزمان در طراحی قالب مورد توجه قرار گیرند. شکست در هر زمینه منجر به مشکلات کیفیت، کاهش عمر ابزار یا ناکارآمدی تولید می شود.

مدیریت حرارتی خود قالب

یک قالب دایکاست برای یک جزء ساختاری NEV چرخه حرارتی را از حدود 200 تا 250 درجه سانتیگراد در سطح حفره در طول تزریق فلز تا 180 تا 200 درجه سانتیگراد در طول خنک شدن تجربه می کند و با هر چرخه ریخته گری تکرار می شود. در طی صدها هزار چرخه، این خستگی حرارتی علت اصلی بررسی حرارت و تخریب سطح حفره است.

کانال‌های خنک‌کننده منسجم، ماشین‌کاری شده یا به‌صورت افزودنی برای دنبال کردن خطوط سطح حفره در فاصله‌ای ثابت، در حال حاضر در قالب‌های ریخته‌گری با عملکرد بالا NEV استاندارد هستند. کانال‌های خنک‌کننده منسجم نسبت به مدارهای خنک‌کننده معمولی با حفاری مستقیم، استخراج گرما کارآمدتر و یکنواخت‌تری را ارائه می‌کنند. مطالعات نشان داده‌اند که خنک‌سازی منسجم می‌تواند زمان چرخه را 15 تا 30 درصد کاهش دهد و اختلاف دما در سطح حفره را 40 تا 60 درصد کاهش دهد. در مقایسه با خنک کننده معمولی، که به طور مستقیم آسیب خستگی حرارتی را کاهش می دهد و عمر قالب را افزایش می دهد.

تولید افزودنی، به ویژه ذوب لیزری انتخابی پودر فولاد ابزار، تولید درج های خنک کننده منسجم پیچیده با هندسه کانال داخلی را امکان پذیر کرده است که با ماشین کاری معمولی قابل تولید نیستند. این فناوری به یک عامل مهم خنک سازی با عملکرد بالا در قالب های ریخته گری NEV تبدیل شده است.

طراحی سیستم گیتینگ و رانر

سیستم گیتینگ نحوه ورود آلومینیوم مذاب به داخل حفره قالب را کنترل می‌کند و طراحی آن تأثیر عمیقی بر کیفیت قطعه، سطوح تخلخل و توانایی پر کردن بخش‌های نازک و پیچیده بدون بسته‌های سرد یا اشتباه دارد. اجزای ساختاری NEV با ضخامت دیواره‌های 2.5 تا 3.5 میلی‌متر و مناطق پیش‌بینی‌شده بزرگ، چالش‌های بسیار زیادی در طراحی دروازه ایجاد می‌کنند، زیرا آلومینیوم باید قبل از شروع به جامد شدن، کل حفره را پر کند.

سرعت دروازه، مساحت دروازه و محل دروازه باید به طور همزمان بهینه شوند. سرعت بالای دروازه، تلاطمی ایجاد می‌کند که هوا و لایه‌های اکسیدی را به داخل می‌برد و باعث ایجاد تخلخل می‌شود. سرعت بسیار کم منجر به انجماد زودرس و بسته شدن سرد می شود. سرعت گیت معمولی برای ریخته گری آلومینیوم 30 تا 50 متر بر ثانیه است. و دستیابی به این امر در یک هندسه بزرگ و پیچیده بخش نیازمند شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی دقیق در طول طراحی قالب است تا تأیید شود که جبهه جریان همانطور که در نظر گرفته شده است رفتار می‌کند.

سیستم های خلاء و تهویه

هوا و گاز محبوس شده در حفره قالب در طول تزریق فلز، منبع اصلی تخلخل در قالب های ریخته گری آلومینیومی است. برای اجزای ساختاری NEV که تخلخل هم یکپارچگی مکانیکی و هم فشار سفتی کانال‌های خنک‌کننده یکپارچه را به خطر می‌اندازد، کنترل گاز به دام افتاده حیاتی است.

سیستم‌های ریخته‌گری تحت خلاء که حفره قالب را قبل و در حین تزریق تا زیر 50 میلی‌بار تخلیه می‌کنند، یک روش استاندارد برای اجزای ساختاری NEV با یکپارچگی بالا هستند. این سیستم‌ها به کانال‌های خلاء دقیقاً ماشین‌کاری شده، دریچه‌های خلاء سریع‌الاثر و سیستم‌های آب‌بندی قالب نیاز دارند که یکپارچگی خلاء را در خط جداسازی و اطراف همه رابط‌های اسلاید و هسته در طول چرخه تزریق حفظ کنند. طراحی قالب باید مسیریابی مدار خلاء را بدون به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری یا پوشش مدار خنک کننده در خود جای دهد.

طراحی سیستم تخلیه برای قطعات مجتمع بزرگ

بیرون انداختن یک ریخته‌گری سازه‌ای بزرگ با دیواره نازک NEV از قالب بدون اعوجاج یا آسیب سطحی، نیازمند یک سیستم جهشی مهندسی‌شده دقیق با پین‌های اجکتوری است که برای اعمال نیرو به طور مساوی در سراسر ناحیه قطعه توزیع شده است. نیروی جهشی ناهموار بر روی یک ریخته‌گری بزرگ و نسبتاً انعطاف‌پذیر باعث ایجاد اعوجاج موضعی می‌شود که ممکن است از تحمل‌های ابعادی فراتر رود یا غلظت‌های تنشی ایجاد کند که عمر خستگی در سرویس را کاهش می‌دهد.

برای قطعات گیگاکست، مهندسی سیستم جهش به ویژه خواستار است. ریخته گری زیر بدنه عقب برای یک وسیله نقلیه الکتریکی ممکن است 50 تا 70 کیلوگرم وزن داشته باشد و بیش از 1.4 متر طول داشته باشد. بیرون انداختن این قطعه به طور یکنواخت، انتقال آن به یک سیستم جابجایی، و انجام این کار به صورت تکراری هر 80 تا 120 ثانیه در صدها هزار چرخه تولید، مستلزم طراحی سیستم پرتاب با دقت و قابلیت اطمینان استثنایی است.

مقایسه الزامات قالب ریخته گری NEV در انواع اجزا

اجزای مختلف NEV تقاضاهای متفاوتی را برای قالب های ریخته گری دایکاست. مقایسه زیر نشان می دهد که چگونه پارامترهای کلیدی مشخصات قالب در برنامه های اصلی ریخته گری NEV متفاوت است:

نقش شبیه سازی در توسعه قالب ریخته گری NEV

شبیه سازی کامپیوتری در توسعه قالب ریخته گری NEV ضروری شده است. پیچیدگی اجزای ساختاری NEV و هزینه ساخت و اصلاح ابزارهای ریخته گری بزرگ، توسعه آزمایش و خطا فیزیکی را بسیار گران می کند. شبیه سازی به مهندسان اجازه می دهد تا قبل از برش فلز یا فولاد، مشکلات موجود در حوزه مجازی را شناسایی و حل کنند.

شبیه سازی پر کردن قالب

شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی پر کردن قالب پیش‌بینی می‌کند که چگونه آلومینیوم مذاب از طریق سیستم دونده و دروازه به داخل حفره قالب جریان می‌یابد. این مکان‌های بالقوه بسته سرد را که در آن دو جبهه جریان در دمای پایین به هم می‌رسند، شناسایی می‌کند، مناطق خطر تخلخل و گیر افتادن هوا را پیش‌بینی می‌کند و اجازه می‌دهد موقعیت دروازه و هندسه دونده قبل از ساخت ابزار بهینه شود. نرم‌افزارهای شبیه‌سازی پرکننده مدرن مانند Magmasoft، ProCAST و Altair Inspire Cast می‌توانند رویداد پر شدن کامل را در چند دقیقه مدل‌سازی کنند و وقتی شرایط مرزی به درستی مشخص شده‌اند، توزیع تخلخل را با دقت خوبی پیش‌بینی کنند.

شبیه سازی حرارتی و ساختاری قالب

تجزیه و تحلیل اجزای محدود ساختار قالب، گرادیان های حرارتی، توزیع تنش حرارتی، و انحراف مکانیکی تحت نیروهای گیره و تزریق را پیش بینی می کند. برای ابزارهای ریخته گری بزرگ NEV، انحراف قالب تحت نیروهای گیره شدید ماشین های با تناژ بالا می تواند به اندازه کافی قابل توجه باشد که اگر در طراحی قالب در نظر گرفته نشود، بر آب بندی خط جداسازی و دقت ابعادی قطعه ریخته گری تأثیر می گذارد.

شبیه‌سازی خستگی حرارتی بر اساس مدل‌های بارگذاری حرارتی چرخه‌ای، پیش‌بینی می‌کند که کدام مناطق قالب بیشتر مستعد بررسی گرما هستند، و به مهندسان این امکان را می‌دهد تا خنک‌سازی پیشرفته، درجه فولاد بهبودیافته یا پوشش‌های سطح محافظ را در مناطق پرخطر قبل از شروع تولید مشخص کنند. نشان داده شده است که طراحی قالب مبتنی بر شبیه سازی تعداد تکرارهای فیزیکی مورد نیاز قبل از تایید تولید را 40 تا 60 درصد کاهش می دهد. در کاربردهای ریخته گری NEV با پیچیدگی بالا، نشان دهنده صرفه جویی قابل توجه در زمان و هزینه است.

پیش بینی انجماد و اعوجاج

همانطور که ریخته گری از دمای ریخته گری به دمای اتاق جامد می شود و سرد می شود، انقباض حرارتی دیفرانسیل باعث می شود که قطعه از هندسه ریخته گری خود منحرف شود. برای اجزای ساختاری بزرگ NEV با تلورانس‌های ابعادی کم در سوراخ‌های یاتاقان، سطوح آب‌بندی و رابط‌های مونتاژ، پیش‌بینی اعوجاج ضروری است. شبیه‌سازی فرآیند انجماد و خنک‌سازی اجازه می‌دهد تا ابعاد حفره قالب از قبل جبران شود تا قسمت خنک‌شده نهایی علی‌رغم اعوجاجی که در طول خنک‌سازی رخ می‌دهد، به ابعاد اسمی خود برسد.

کنترل کیفیت و استانداردهای تست برای قطعات ریخته گری NEV

اهمیت ایمنی و عملکرد اجزای ساختاری NEV نیازمند کنترل کیفی دقیق در سراسر فرآیند ریخته‌گری و قطعات نهایی است. طراحی قالب دایکاست مستقیماً بر چگونگی نظارت و کنترل آسان کیفیت در تولید تأثیر می گذارد.

نظارت و کنترل در فرآیند

سلول‌های دایکستینگ مدرن NEV از سیستم‌های نظارتی گسترده در فرآیند استفاده می‌کنند که پارامترهای فرآیند را در هر شات و انحرافات پرچم که ممکن است نشان دهنده مشکلات کیفیت باشد، ردیابی می‌کنند. پارامترهای کلیدی نظارت شده عبارتند از:

• پروفیل های فشار و سرعت تزریق در سراسر مراحل پر کردن و تشدید.
• دمای قالب را در چندین مکان سطح حفره برای تشخیص تغییرات عملکرد مدار خنک کننده.
• سطح خلاء قبل از تزریق برای سیستم های ریخته گری خلاء به دست آمده است.
• پروفیل های نیروی باز کردن قالب و نیروی بیرون راندن که می تواند نشان دهنده چسبندگی قطعه یا تشکیل فلاش باشد.
• وزن شات و ضخامت بیسکویت به عنوان شاخص قوام پر شدن فلز.

آزمایش غیر مخرب ریخته گری NEV

ریخته‌گری‌های سازه‌ای NEV با ارزش بالا تحت آزمایش‌های غیرمخرب قرار می‌گیرند تا کیفیت داخلی را بدون تخریب قطعه تأیید کنند. روشهای اولیه NDT اعمال شده عبارتند از:

• اسکن اشعه ایکس و توموگرافی کامپیوتری (CT): تخلخل، انقباض و آخال های داخلی را آشکار می کند. سی تی اسکن نقشه های تخلخل سه بعدی را ارائه می دهد که می تواند بر اساس معیارهای پذیرش ارزیابی شود و برای اعتبارسنجی پیش بینی های شبیه سازی ریخته گری استفاده شود. برای سینی باتری و اجزای محفظه موتور، سی تی اسکن قطعات نمونه معمولاً در طول تایید تولید مورد نیاز است.
• تست فشار: سینی‌های باتری، محفظه‌های موتور و سایر اجزای دارای گذرگاه سیال یکپارچه با فشار هوا یا هلیوم آزمایش می‌شوند تا یکپارچگی آب‌بندی را تأیید کند. آزمایش نشت هلیوم می‌تواند نشت‌هایی به کوچکی 10 تا توان منفی 6 میلی‌بار در لیتر در ثانیه را تشخیص دهد، که سطح حساسیت مورد نیاز برای اجزای مدار خنک‌کننده باتری است.
• بازرسی دستگاه اندازه گیری مختصات (CMM): ویژگی‌های ابعادی بحرانی در سوراخ‌های یاتاقان، سطوح آب‌بندی و رابط‌های مونتاژ در برابر تحمل‌های GD و T با استفاده از پروب CMM یا اسکن نور ساختاریافته تأیید می‌شوند.

روندهایی که آینده فناوری قالب ریخته گری NEV را شکل می دهند

صنعت NEV آنقدر سریع در حال توسعه است که فناوری قالب ریخته گری به طور مداوم به سمت قابلیت های جدید سوق داده می شود. چندین روند به طور فعال در حال تغییر شکل قالب های اجزای NEV و نحوه توسعه آنها هستند.

گسترش Gigacasting در سراسر پلت فرم های خودرو

پس از تایید تجاری تسلا برای گیگاکستینگ برای اجزای ساختاری، چندین خودروساز چینی، اروپایی و کره ای اکنون در حال توسعه یا استقرار برنامه های گیگاکستینگ هستند. BYD، Nio، Li Auto، Volvo و Toyota همگی برنامه‌های ریخته‌گری سازه‌ای در مقیاس بزرگ را اعلام یا اجرا کرده‌اند. پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی ماشین‌های ریخته‌گری با فشار بالای 6000 تن تا سال 2028 سالانه بیش از 25 درصد رشد کند. همانطور که این برنامه ها به حجم تولید می رسند.

این گسترش باعث افزایش تقاضا برای سازندگان قالب می شود که قادر به مهندسی و تولید بزرگترین و پیچیده ترین ابزار ریخته گری ساخته شده برای تولید خودرو هستند و پیشرفته ترین توسعه فناوری قالب را در بخش NEV متمرکز می کند.

ادغام ساخت افزودنی در تولید قالب

تولید افزودنی به طور فزاینده ای در تولید قالب ریخته گری NEV برای تولید درج های خنک کننده منسجم و اجزای هسته پیچیده ادغام می شود. ذوب لیزری انتخابی پودر فولاد ابزار H13 امکان دستیابی به هندسه کانال خنک‌کننده را با حفاری معمولی غیرممکن می‌سازد، و رویکردهای تولید ترکیبی که پردازش افزودنی و تفریق را ترکیب می‌کنند، به روش استاندارد برای درج‌های قالب با کارایی بالا در کاربردهای NEV تبدیل شده‌اند.

فناوری دوقلو دیجیتال برای مدیریت چرخه حیات قالب

مدل‌های دیجیتال دوقلوی قالب‌های ریخته‌گری، ترکیب داده‌های طراحی با اطلاعات نظارت بر تولید در زمان واقعی، توسط تولیدکنندگان پیشرو خودرو و دایکسترها برای پیش‌بینی نیازهای تعمیر و نگهداری، بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند و ردیابی تخریب قالب در طول چرخه عمر تولید به کار گرفته می‌شوند. یک دوقلو دیجیتالی قالب که داده‌های شمارنده شات، نظارت حرارتی و نتایج بازرسی ابعادی را ادغام می‌کند، می‌تواند پیش‌بینی کند که پیش از بروز مشکلات کیفی در تولید، چه زمانی به نوسازی حفره نیاز است، و زمان خرابی برنامه‌ریزی نشده و تولید ضایعات را کاهش می‌دهد.

توسعه آلیاژ جدید برای برنامه های ریخته گری NEV

توسعه آلیاژ به موازات فناوری قالب پیش می‌رود تا آلیاژهای ریخته‌گری بدون عملیات حرارتی را فعال کند که به خواص مکانیکی که قبلاً به عملیات حرارتی T5 یا T6 پس از ریخته‌گری نیاز داشتند، دست می‌یابند. این آلیاژها، مانند مواد مبتنی بر Silafont-36 تسلا که در قطعات گیگاکاست آن استفاده می‌شود، فرآیند تولید را ساده می‌کند و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد، اما نیازهای جدیدی را برای کنترل دمای قالب برای دستیابی به ریزساختار مورد نیاز در طول انجماد در قالب ایجاد می‌کند. آلیاژهای بدون عملیات حرارتی به دقت مدیریت حرارتی قالب نیاز دارند که به طور قابل توجهی بیشتر از ریخته گری آلیاژی معمولی است. ، توسعه بیشتر سیستم های خنک کننده منسجم و کنترل دمای قالب در زمان واقعی را هدایت می کند.

از آنجایی که حجم تولید NEV به مسیر رشد جهانی خود ادامه می‌دهد و معماری خودرو به سمت یکپارچگی ساختاری بیشتر و اهداف وزن سبک‌تر تکامل می‌یابد، قابلیت مهندسی تعبیه‌شده در قالب‌های ریخته‌گری خودرو با انرژی جدید به عنوان یک تمایز اساسی بین تولیدکنندگانی که می‌توانند به اهداف هزینه و کیفیت دست یابند و آنهایی که نمی‌توانند دست پیدا کنند، باقی خواهد ماند. ابزار در وسیله نقلیه تمام شده قابل مشاهده نیست، اما پایه ای است که هر جزء ساختاری NEV بر روی آن ساخته شده است.