Накратко

Пресоването под високо налягане за картери на предавателни кутии е процес с високо налягане, от решаващо значение за автомобилната индустрия. Използват се специфични алуминиеви сплави, като A380 и ADC12, за създаване на прецизни, леки и структурно здрави компоненти. Този метод осигурява значително намаляване на теглото в сравнение с традиционни материали като сивия чугун, като същевременно гарантира високата производителност, термичния контрол и дълготрайност, необходими за съвременните автомобилни задвижвания.

Обяснен процес на пресоване под високо налягане

Високото налягане при прецизното леене е сложна производствена техника, при която разтопен метал се впръсква в стоманена форма, известна като матрица, под значително усилие. Този процес е идеален за изработване на сложни геометрични форми на предавателни кутии с изключителна скорост и прецизност. След това затвърдялата детайл или отливка се изхвърля, тримсва и довършва. Този метод се цени високо поради способността си да произвежда детайли с окончателна или почти окончателна форма, което минимизира необходимостта от обширна вторична механична обработка и намалява общите производствени разходи при серийно производство.

Процесът може условно да се раздели на два вида: прешиване с гореща камера и прешиване със студена камера. При алуминиевите предавателни кутии се използва процесът със студена камера. При този метод точно определено количество разтопен алуминий се залива от отделна пещ в „студена“ инжекционна камера, преди да бъде принудено в матрицата от хидравличен бутален механизъм. Това разделяне предотвратява постоянната контакт между разтопения алуминий и инжекционния механизъм, което е от решаващо значение при работа с метали с по-висока температура на топене като алуминия, както и за предпазване от корозия на оборудването.

Цикълът на производство на предавателна кутия включва няколко ключови етапа:

1. Подготовка на матрицата: Двете половини на стоманената матрица се почистват и смазват, за да се осигури лесно изваждане на детайла и да се удължи животът на инструмента.
2. Инжекция: Разтопен алуминиев сплав се инжектира в полостта на матрицата с висока скорост и под налягане, като се гарантира запълването на всеки сложен детайл от сложния дизайн на кутията.
3. Студене: Металът се охлажда и затвърдява бързо във водно охлажданата матрица. Това кратко време на цикъл е голямо предимство при преципитационното леене.
4. Изхвърляне: След като се затвърди, двете половини на матрицата се отварят и отливката се избутва от изхвърлящите щифтове.
5. Финишинг: След това отливката се премества до станция за тримване, където се премахва излишният материал (напречници, литници, шлакови системи). Последващи операции могат да включват абразивно обработване, механична обработка на критични повърхности и почистване.

Производството на компоненти с такава сложност като разпределителни тела на предавки обаче се счита за една от най-трудните задачи в алуминиевото преципитационно леене. Тези части изискват сложни матрици с деликатни, зацепващи се помежду си елементи. За осигуряване на най-високо качество и минимизиране на дефекти като порестостта, са задължителни напреднали техники. Производителите използват сложен софтуер за симулация, за да оптимизират потока на метала, както и вакуумни системи за отстраняване на уловения въздух от работната кухина на матрицата, което води до по-плътни, по-здрави и по-надеждни отливки. За повече информация относно сложните компоненти, Blue Ridge Pressure Castings предоставя подробна информация за производството на тела на клапани и статори.

Критичен избор на материали: алуминиеви сплави за производителност

Изборът на алуминиева сплав е критично решение, което директно влияе на производителността, издръжливостта и икономичността на пресформованата кутия за предаване. Алуминият е предпочитаният материал поради отличното съотношение между якост и тегло, топлопроводимост и устойчивост към корозия. Различните сплави предлагат уникални свойства, адаптирани към специфични изисквания за производителност, от издържане на високи въртящи моменти до осигуряване на плътност при налягане в хидравлични системи.

Процесът на избор включва балансиране на механичните свойства, леемостта и нуждите, специфични за приложението. Например, сплавите с по-високо съдържание на силиций предлагат по-добра текучест, което ги прави подходящи за запълване на тънкостенни, сложни секции на картера. Напротив, сплавите с по-високо съдържание на мед осигуряват по-голяма якост и устойчивост на износване. Според анализ на Autocast Inc. , няколко сплави често се използват за автомобилни приложения, като всяка от тях има свои предимства.

По-долу е сравнение на често използваните алуминиеви сплави за прецизно леене на картери на трансмисии:

В крайна сметка изборът на подходящ сплав зависи от специфичните изисквания на задвижването. Инженерите трябва да вземат предвид фактори като работна температура, механично напрежение, въздействие на корозивни течности и изисквания за машинна обработка, за да направят обоснован избор, осигуряващ, че крайният продукт отговаря на строгите стандарти в автомобилната индустрия за производителност и надеждност.

Основни предимства на преципитното леене за кутии на предавки

Използването на прецизно леене под високо налягане за картери на предавки предлага множество инженерни и икономически предимства, които са от решаващо значение за конкурентния автомобилен пазар. Този производствен метод не е само създаване на детайл; той представлява оптимизация на производителността, намаляване на теглото и възможност за иновативни конструкции, които биха били трудни или прекалено скъпи при други методи.

Основните предимства включват:

• Значително намаляване на теглото: Картерите от алуминиево прецизно леене могат да постигнат намаляване на теглото до 40% в сравнение с традиционните части от сив чугун. Това намаляване на масата е от съществено значение за подобряване на разхода на гориво и управляемостта на превозното средство.
• Сложност и обединение на конструкцията: Този процес позволява създаването на сложни, intricate форми с тънки стени. Това дава възможност на инженерите да вградят елементи като охлаждащи канали, монтажни фланци и ребра за засилване директно в отливката, което намалява необходимостта от отделни части и последващи сглобявания.
• Висока точност и последователност: Пресформоването осигурява изключителна точност по размери и последователност между отделните части. Най-добрите производители могат да постигнат толеранции до ±0,05 мм, което гарантира прецизно прилягане на вътрешни компоненти като зъбни колела и лагери.
• Отлично топлинно управление: Сплавите от алуминий притежават висока топлопроводимост (около 150 W/m·K), което им позволява ефективно разсейване на топлината, генерирана от предавката. Това помага за поддържане на оптимални работни температури, удължава живота на смазката и подобрява общата надеждност на задвижването.
• Превъзходен повърхностен завършван: Процесът осигурява гладка повърхност (често Ra ≤1,6 µm), която може да намали или изключи нуждата от вторични операции за финална обработка на некритични повърхности.

При сравняване на прецисното леене с други производствени методи, по-специално CNC обработка, ключовата разлика се крие в мащабируемостта и разходите за единица продукт. Докато CNC обработката осигурява висока точност и е идеална за прототипи или производство в малки серии, прецисното леене е значително по-икономично при големи серийни производства. Първоначалните разходи за инструменти при прецисното леене са високи, но ниската цена на единица продукт и бързите цикли водят до значителни спестявания при увеличаване на обема.

Постигане на високо качество: технически спецификации и проверка

Когато става дума за критичен компонент като картер на предавка, качеството е недоговаряемо. Тези части трябва да издържат на екстремни температури, високи натоварвания с въртящ момент и постоянни вибрации без повреди. Поради това е задължително да съществува надежден процес за контрол на качеството през целия производствен цикъл чрез прецисно леене – от първоначалния дизайн до окончателната проверка. Водещите производители спазват строги стандарти, за да гарантират, че всеки картер отговаря на изискванията.

Основен проблем при прецисното леене под налягане на алуминий е контролът върху порестостта, която представлява микроскопични празноти или мехурчета газ, уловени в метала по време на затвърдяването. Твърде голямата порестост може да наруши структурната цялостност и плътността под налягане на корпуса. За борба с това производителите използват напреднали техники като леене с вакуумна помощ, за отвеждане на въздуха от формата преди инжектиране. Освен това сложното проектиране на формите и термични анализи помагат да се осигури контролирано, насочено затвърдяване на метала, като остатъчната порестост се премества в некритични области.

Производственият процес за пълна трансмисия включва повече от само корпуса. Въпреки че прецисното леене под налягане е идеално за сложната форма на корпуса, други вътрешни компоненти с високо натоварване често изискват различни специализирани процеси. Например, много зъбни колела и валове разчитат на високопрочно коване, за да постигнат необходимата издръжливост и устойчивост на умора. Компании, фокусирани върху автомобилни ковани части , като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, предоставят тези критични вътрешни компоненти, което показва необходимостта от комбинация от напреднали производствени технологии за изграждане на съвременен силов агрегат.

За да се гарантира, че всеки завършен корпус отговаря на спецификациите, се прилага многостепен процес на проверка:

• Измерване на размери: Координатните измервателни машини (CMM) се използват за проверка на всички критични размери, като например поставки за лагери и повърхности за монтиране, за да се осигури, че те са в рамките на зададените тесни допуски (напр. ±0,05 мм).
• Тестване на структурната цялостност: Използват се неразрушаващи методи като рентгеново преглеждане, за да се откриват вътрешни дефекти като порестост, осигурявайки, че отливката е плътна и свободна от скрити дефекти. Някои доставчици се стремят към нива на порестост под 0,1%.
• Проверка за течове: Корпусите често се подлагат на тестове под налягане, за да се гарантира, че са напълно запечатани, което е от решаващо значение за съдържането на течността за предаване.
• Анализ на материала: Спектрометри се използват за потвърждаване на химическия състав на алуминиевия сплав, за да се осигури, че отговаря на изискваната марка.

Накрая, важен показател за ангажимента на доставчика към качеството е сертифицирането по стандарти за автомобилната индустрия. Сертификат IATF 16949, споменат от доставчици като ЕМП техника , демонстрира, че производителят е приложил строга система за управление на качеството, предназначена да отговаря на изискванията на автомобилния сектор.

Често задавани въпроси

1. Кой сплав трябва да се използва за пресформоване на картер на предавка?

Най-често използваните алуминиеви сплави за картери на предавки са A380 и ADC12. A380 предлага отлично общо съчетание от якост, литейни свойства и топлинни характеристики. ADC12 се отличава с изключителна течност, което го прави подходящ за много сложни части. Други сплави като A413 се използват за компоненти, изискващи по-висока плътност под налягане.

2. По-евтино ли е пресформоването в сравнение с CNC?

При големи серийни производства, леенето под налягане е значително по-евтино на единица продукт в сравнение с обработката с CNC. Въпреки че първоначалните разходи за инструменти (матрицата) са високи, високата скорост на процеса и ниските загуби на материал водят до по-ниски разходи на единица продукт. CNC е по-икономично при прототипи и малки серии производство, където разходите за инструменти биха били прекомерни.

3. Какви са двата вида леене под налягане?

Двата основни вида леене под налягане са с гореща камера и със студена камера. Леенето с гореща камера се използва за метали с ниска температура на топене (като цинка), при което инжекционният механизъм е потопен в разтопения метал. Леенето със студена камера се използва за метали с висока температура на топене (като алуминия), при което разтопеният метал се налива в камерата за впръскване при всеки цикъл, за да се предпази машинното оборудване.