Полезные материалы

Недавно новый производитель электрических транспортных средств расположенный в Северной Америке объявил о новом плане по производству и сборке электрических автомобилей с применением новейшей технологии литья. Была поставлена задача - заменить литье и последующую сборку мелких деталей на литье крупногабаритных монолитных отливок, не требующих последующей сборки.

Согласно поставленной задаче в 2019 году компания LK разработала гигантскую машину для литья под давлением 6000T, которая на сегодняшний день является самой большой в мире. Станок предназначен для изготовления крупногабаритных деталей по технологии монолитного литья. Разработка такой машины ознаменовала собой новую веху в производстве облегченных деталей и произвела революцию в автомобильной промышленности.

Применение литья под давлением в автомобильной промышленности

В автомобильной индустрии детали из алюминиевых и магниевых сплавов широко применяются в производстве деталей кузова, двигателя, ходовой части и элементов электрооборудования. Уже в 1920-е и 1930-е годы в Германии магниевые сплавы использовались для изготовления некоторых компонентов автомобиля. С развитием металлургии и повышением прочности магниевых и алюминиевых сплавов, доля произведенных из них деталей для автомобильной промышленности, неуклонно росла. Литье под давлением стало основным способом производства деталей из этих сплавов.

До последнего времени методом литья под давлением производились детали от мелких до среднегабаритных, включая колеса, блоки двигателя, картеры трансмиссии и стойки. Постоянное совершенствование различных параметров литья под давлением, таких как усилие зажима, скорость и давление впрыска, позволило отливать и более крупные детали, такие как автомобильные двери и шасси. Это в свою очередь привело к значительному снижению общего веса автомобиля и последующему снижению расхода топлива.

Преимущества использования магния и алюминия в автомобилестроении

Облегчение автомобиля в течение многих лет было горячей темой. С учетом все более строгих стандартов выбросов и мер по экономии топлива она становится все более и более целенаправленной. Автомобильная промышленность отреагировала на эту тенденцию постепенной заменой стальных деталей алюминиевыми, что стимулировало спрос на сырье и оборудование.

По мере развития экономики Китая и роста доходов китайцев, продажи автомобилей значительно выросли, что способствовало развитию индустрии литья под давлением в Китае. В этом отношении особенно хорошо развивалась производство алюминия и магниевых сплавов. Легкие, высокопрочные, с хорошей проводимостью сплавы получили широкое использование в автомобильной, электронной и авиакосмической промышленности.

• Легкость для светлого будущего

  Уменьшение веса автомобиля снижает расход топлива без ущерба для жесткости конструкции и безопасности. Исследования показывают, что когда автомобиль теряет 10% веса, эффективность использования топлива может возрасти на 6-8%. Снижение веса на 100 кг дает экономию топлива на 0,3–0,6 л / 100 км. Снижение веса на 1% может снизить расход топлива на 0,7%. Еще одно преимущество облегчения автомобиля заключается в повышении безопасности вождения.

• Детали из алюминиевого сплава в автомобильной промышленности

  Автомобильная промышленность - один из основных рынков деталей из алюминиевых сплавов. Возьмем, к примеру, Японию. Более 70% алюминиевых деталей предназначены для автомобильной промышленности, включая блоки цилиндров, поршни, воздухозаборники, поперечные рычаги, картеры трансмиссии, картеры сцепления, колеса и так далее.

• Детали из магниевого сплава в автомобильной промышленности

  Плотность магния составляет около 2/3 плотности алюминия. Магниевые сплавы имеют характеристики хорошей амортизации и подходят для литья под давлением. Большинство литых под давлением деталей из магниевых сплавов, используются в автомобильной промышленности. Эффективность производства магниевого сплава на 30% -50% выше, чем у алюминиевого сплава.

  Магниевый сплав может значительно снизить вес различных компонентов, таких как рулевые колонки, блоки двигателя и рамы сцепления, по сравнению с другими материалами, такими как цинковый сплав, сталь и алюминиевый сплав, при одновременном повышении жесткости конструкции.

Технологии и инновации в монолитном литье

Как следует из названия, цельное литье означает литье под давлением одной большой детали вместо литья под давлением более мелких деталей и последующей их сборки. Эта техника выполняется путем изменения дизайна деталей. Такой прием дает несколько преимуществ. Во-первых, количество деталей может уменьшиться, и, таким образом, сборочная линия может стать более простой, что сэкономит человеческие ресурсы и время производства. Другое дело, что между деталями будет меньше стыков, а это означает лучшую жесткость конструкции, меньшее трение и меньший износ. Наконец, будет меньше проблем с отверстиями, положениями установки фланцев, и, таким образом, детали можно будет лучше спроектировать.

Короче говоря, за счет правильного литья одной детали можно уменьшить различные параметры, включая капитальные затраты, время производства, эксплуатационные расходы, площадь помещения и стоимость инструмента. Такое сокращение означает, что может быть достигнута более высокая эффективность, а это критично в автомобильной промышленности на новой энергии.

Цели и задачи монолитного литья

Для решения задачи монолитного литья, необходимо выделить две основные цели: проектирование и производство монолитного литья. Цельная конструкция отливки означает высокоточное проектирование детали, которая будет отлита за один раз, вместо последующей сборки деталей. Что касается производства - это особенности машины литья под давлением, речь в основном идет о конструкции формы, включая структуру, охлаждение, выталкивание и т. д.

Особое внимание вызывают различные параметры, такие как усилие зажима, размер плит, вес впрыска, давление впрыска и скорость.

Однако, если мы собираемся использовать монолитное литье в автомобильной промышленности, требования к машинам для литья под давлением становятся гораздо более строгими.

На сегодняшний день методом литья под давлением отливаются такие детали автомобилей как: блоки цилиндров, картеры трансмиссии, трансмиссии и рулевые колонки. При производстве автомобилей на новой энергии даже более крупные детали, такие как рама автомобиля или шасси, будут производиться монолитным методом. Для литья под давлением таких деталей потребуются еще более высокие требования, такие как большее усилие зажима, больший размер плиты и вес впрыска.

Подводя итог, можно сказать, что технология машины для литья под давлением определяет, как монолитное литье может быть применено в автомобильной промышленности. Все вышеупомянутые параметры указывают на гигантские машины для литья под давлением. Однако гигантские машины для литья под давлением все еще редкость во всем мире, и в результате разработка такой машины в Китае была бы выгодна не только для клиентов автомобильной промышленности, но и для отрасли производства машин для литья под давлением в Китае.

Прорыв в монолитном литье

Успешный запуск машины для литья под давлением LK 6000T стал прорывом в развитии. Было задействовано несколько направлений, включая проектирование, производство и контроль качества. Компания LK посвятила длительный период времени исследованиям и разработкам и, наконец, запустила машину 6000T, удовлетворяющую потребности автомобильной отрасли в гигантских машинах, которые были только амбициозными планами в течение многих лет.

Первая задача: дизайн

Первой проблемой при создании гигантской машины для литья под давлением стал новый дизайн машины. Команде конструкторов и технологов нужно было спроектировать с нуля такие параметры, как размеры и материал, провести анализ напряжений, анализ траектории и так далее, чтобы пройти проверку качества. Были приложены все усилия, чтобы такая машина была актуальной и была способна адаптироваться к постоянно меняющейся отрасли.

Компания LK совершила прорыв в индустрии литья под давлением и стала пионером в разработке такой технологии машин для литья под давлением.

Вторая задача: производство и сборка

После проектной части возникла еще одна проблема - производство и сборка. Машина для литья под давлением имеет три плиты: переднюю, среднюю и заднюю. Система питания должна приводить плиты в движение, чтобы они открывались и закрывались. В гигантских машинах для литья под давлением каждая плита имеет размер около 4 x 4 м и имеет массу 60 тонн. Каждая стяжка имеет длину около 10 м. Во время работы плиты постоянно перемещаются, что предъявляет значительные требования к точности и стабильности. Кроме того, трудно найти оборудование для работы с этими компонентами.

На заводе Fuxin были внесены изменения в часть существующего оборудования, что позволило успешно изготовить компоненты гигантской машины 6000T. Сами компоненты машины были также оптимизированы, например линейная направляющая для средней и задней плиты. Это обеспечило низкое трение и низкий износ, что исключает деформацию плиты.

Третья задача: интеллектуальная система управления - что делает решения LK интеллектуальными

Другой важный аспект, который делает решения LK передовыми - это интеллектуальная часть. Рассмотрим несколько параметров, например : более 10 настроек скорости впрыска и управления положением; более 6 настроек нарастания и выбора давления; максимальная скорость впрыска может составлять > 10 м / с при времени повышения давления <30 мс и т. д. Эти параметры крайне важны для изготовления крупногабаритных деталей с тонкими стенками.

Цельное литье становится движущей силой автомобильной промышленности

Цельное литье стало стимулом для автомобильной промышленности. Размер и габариты конечных продуктов становятся все больше и больше благодаря выпуску LK DCC5000, 5500 и 6000. В будущем мы предвидим, что все больше и больше деталей могут использовать технологию цельного литья, например кузов автомобиля, корпус двигателя и аккумуляторной батареи. Это снижает вес автомобиля и в то же время сокращает время производственного цикла. Имея это в виду, монолитное литье, несомненно, выведет литье под давлением и автомобильную промышленность на новый уровень.

Авторы: ЛИ ПЕЙДЖИ, профессор, доктор технических наук, профессор, факультет механизации, Университет Синьхуа
ЦИ ЮРУЙ, аспирант отделения Передовых технологий механизации, международной аспирантуры в г. Шэньжень, университет Синьхуа.