Syvävetoleikattujen moottoriöljypannujen valmistusprosessi, tekniset tiedot ja suunnitteluopas

TL;DR

Syvävetopursotuksen öljypannut on tarkka metallinmuovausprosessi, jolla valmistetaan saumattomia, vuotosuojattomia säiliöitä vetämällä litteää levyä – yleensä Interstitial Free (IF) tai Extra Deep Drawing Steel (EDDS) – monimutkaisiin muotoihin, joissa syvyys ylittää halkaisijan. Painevalukaliumvaihtoehtoihin verrattuna pursotetut pan-nut tarjoavat paremman duktiilisuuden, kevyemmän painon ja alhaisemmat kustannukset suurten tuotantosarjojen yhteydessä.

Tärkeitä valmistusmittareita ovat vetosyvyyksien saavuttaminen jopa 13 tuumaa samalla kun varmistetaan lievän tasomaisuuden toleranssi sisällä 0.1mm taatakseen täydellisen tiivisteen. Tähän prosessiin tarvitaan hydraulisia tai mekaanisia puristeita, joiden voimakkuus vaihtelee 400:sta yli 2000 tonnin, jotta materiaalin virtausta voidaan hallita ja estää rypleiden tai repeämien syntymistä.

Syvävetopursotus vastaan valaminen: Tekninen perustelu

Autoteollisuuden insinöörien ja hankintapäälliköiden näkökulmasta syvävetoisesta teräksestä ja alumiinivalukappaleista valmistettujen öljykaranojen valinta perustuu usein kolmeen tekijään: käyttöikä, paino ja tiivistyslujuus . Syvävetopursotus muuntaa yhden metallilevyn aukolliseksi, pyörähdyssymmetriseksi muodoksi ilman saumaa, mikä poistaa tehokkaasti vuotoreitit, jotka liittyvät hitsattuihin rakenteisiin.

Rakenteellinen lujuus ja muovauslujittuminen

Vaikka alumiinivalu tarjoaa jäykkyyttä, se on altis halkeamiselle iskun vaikutuksesta – kriittinen vauriomuoto matalalla riippuville öljykaranoille, jotka ovat alttiina tienpäällysteen irtoamiselle. Syvävetoteräs sen sijaan hyötyy kovanmuokkaukseen liittyvä lujuusmuutokset (tai muovauslujittumisesta) muovauksen aikana. Kun materiaalia venytetään, sen kiteinen rakenne uudelleenjärjestäytyy, mikä lisää huomattavasti vetolujuutta. Purrutettu teräskara taipuu iskusta, eikä rikkoudu, säilyttäen moottorin voitelujärjestelmän toiminnan.

Kustannukset ja tuotantotehot

Syvävetominen on hallitseva valinta suurtilavuisten autoteollisuuden tuotantosarjojen yhteydessä. Kun työkalut (muotti ja vaikka) on hyväksytty, kierroksia kestää muutamia sekunteja. Toisaalta valaminen vaatii pidempää jäähtymisaikaa ja laajempaa jälkikoneistusta. Raskaiden dieselsovellusten osalta painamalla valmistetut kotelot käyttävät .071” CR IF (Cold Rolled Interstitial Free) terästä, joka tarjoaa tarvittavan kestävyyden ilman paksuseinämäisten valujen paine-etta.

Vaiheittainen valmistusprosessi

Virheettömän öljykärän tuottaminen edellyttää tarkkaa monivaiheista prosessia. Siirtyminen litteästä kelasta valmiiseen 13-tuumaiseen säiliöön sisältää tarkan materiaalivirran ja tribologian hallinnan.

1. Leikkaus ja voitelu

Prosessi alkaa leikkaamalla alkuperus, eli "levy", pääkotelista. Levyyn käytettävä koko lasketaan tilavuuden perusteella, ei pinta-alan perusteella, jotta voidaan huomioida materiaalin virtaus. Erityisiä korkeapainelubroiteja käytetään vähentämään kitkaa levyn ja muotin välillä, mikä on kriittistä naarmuuntumisen estämiseksi äärimmäisessä muovauksessa.

2. Vedettyoperaatio

Tämä on määrittelevä vaihe. Levy kiinnitetään levynpidike tarkalla paineella—liian pieni aiheuttaa ryplejä, liian suuri aiheuttaa repeämistä. Mekaaninen tai hydraulinen lyöntityökalu työntää metallia muottin onteloon. Syville panoille (esim. 8–13 tuumaa) saattaa olla tarpeen useita vetovaiheita (uudelleenveto) saavuttaakseen lopullinen syvyys ilman, että ylitetään metallin muovauskäyrä (FLD).

3. Raakaus ja seinämänpaksuuden säätö

Syvävetous ohentaa materiaalia pohjan kulmissa ja paksuntaa sitä liepeellä. Tarkat tasoitustoiminnot integroidaan usein uudelleenjakamaan materiaalia ja varmistamaan tasainen seinämän paksuus. Valmistajien on pidettävä seinämät tiukkojen toleranssien sisällä (tyypillisesti ±0,005 tuumaa), jotta rakenteellinen suorituskyky varmistuu.

Näiden monimutkaisten geometrioiden saavuttaminen edellyttää valmistuskumppaneita, joilla on kattava laitteisto. Shaoyi Metal Technology käyttävät jopa 600 tonnin puristimia ja noudattavat IATF 16949 standardeja ylittääkseen kuilun nopeasta prototyypistä massatuotantoon, kuten alustojen ja öljypanujen osalta.

4. Leikkaus ja liepeen muotoilu

Kerran muotoonmuodostuksen jälkeen ylimääräinen materiaali leikataan pois. Liepeen – tiivistepinnan, joka kiinnittyy moottorirunkoon – tasataan sitten. Tämä on tärkein laatuominaisuus; vääntynyt liepe takaa öljyvuodot. Kärkivalmistajat pyrkivät tyypillisesti tasaisuustoleranssiin 0,1 mm 250 mm:n sisällä takaamaan täydellisen tiivisteen tiivisteen kanssa.

Syvävetomateriaalin tekniset vaatimukset

Oikean teräsluokan valinta on ehdottoman tärkeää öljykartereissa, jotka altistuvat voimakkaille muodonmuutoksille. Vakiopitoisella hiiliteräksellä ei usein ole tarvittavia venymäominaisuuksia.

Useimmissa raskas käyttöön tarkoitetuissa sovelluksissa valmistajat määrittelevät materiaaleiksi esimerkiksi .071" (1,8 mm) CR IF tai .055" (1,4 mm) EDDS nämä luokat sallivat "venymissuhteet", jotka repisivät tavallisia teräksiä.

Tärkeät suunnittelu- ja laatuvaatimukset

Öljypannun suunnittelu ei perustu pelkästään muotoon. Kokoelman on integroitava useita ominaisuuksia ja kestettävä tiukat hyväksymistestit.

Vuototestaus ja validointi

Nollavirhe on standardi. Valmiit öljykannet testataan vuotojen osalta 100 %:sti, yleensä käyttäen 1,5 baarin ilmanpaineen laskutestiä tai upottamalla veteen 30 sekunniksi tunnistamaan mikroskooppiset neulanreikävuodot. Suolakostustesti (usein yli 480 tuntia) on myös pakollinen teräsöljykannoille, jotta voidaan varmistaa esimerkiksi e-pinnoitteen tai pulveripinnoitteen kestävyys tien suolaa vastaan.

Ominaisuuksien integrointi

Nykyajan öljypannut ovat kokoonpanoja, ei pelkästään kotelointeja. Niissä täytyy olla:

• Kohdistimet: Pistehitsattu sumpin sisään estämään öljyn puute korkean G-voiman aikana mutkissa tai jarrutuksessa.
• Tyhjennysruuvipaikat: Vahvistetut alueet, jotka kestävät vääntökuormia, jotka ylittävät 80 N·m muodonmuutoksia vahingoittumatta.
• Tikkaiden ohjaimet: Tarkkuudella vaivatut putket, jotka on integroitu sivuseinään.

Kulma-avaruudet ja pyöristys

Osan irrottamisen helpottamiseksi muotista pystysuorat seinät vaativat yleensä kaltevuuskulman. Kuitenkin syväveto mahdollistaa suorampaat seinämät kuin valaminen. Kulmien säteiden tulisi olla riittävän suuret — tyypillisesti 6–8 kertaa materiaalin paksuus —jotta materiaalin virtaus helpottuu ja jännityskeskittymiä, jotka johtavat halkeamiseen, vähennetään.

Tehdään täydellinen tiiviste

Syvävetovaivanta on edelleen kultainen standardi öljykanojen valmistuksessa, kun pyritään tasapainottamaan kustannukset, paino ja luotettavuus. Edistyksellisten materiaalien, kuten IF-teräksen, ja tarkan prosessinohjauksen – alustaismutteripaineesta rengashion litistämiseen – avulla valmistajat voivat toimittaa komponentteja, jotka kestävät pidempään kuin itse moottorit, joita ne suojaavat. Insinööreille menestys perustuu selkeisiin määrittelyihin vetosyvyydestä, materiaalin venymisestä ja tiivistys toleransseista jo suunnittelun alkuvaiheessa.

Usein kysytyt kysymykset

1. Mikä on ero syvävedon ja tavallisen vaivan välillä?

Pääasiallinen ero on syvyys-halkaisija -suhde. Syväveto (deep drawing) määritellään erityisesti prosessiksi, jossa osan syvyys ylittää puolet sen halkaisijasta. Se edellyttää merkittävää materiaalin virtausta ja venytystä, kun taas tavallinen leikkaus (tai kevyt veto) keskittyy enemmän leikkaamiseen, taivutukseen ja pinnan yksityiskohtien muotoiluun vähäisellä seinämän ohentumisella.

2. Mikä teräs on paras syvävetokäyttöön öljypannuissa?

Intercellulaarivapaa (IF) teräs ja Extra Deep Drawing Steel (EDDS) ovat parhaat vaihtoehdot. Nämä laadut ovat erittäin alhaisia hiilipitoisuuksia ja ne on stabiloitu titaanilla tai niobiumilla, mikä tarjoaa äärimmäisen ductillisuuden, joka vaaditaan venyttämään syviin muotoihin (8–13 tuumaa) halkeamatta tai repiytymättä.

3. Miksi käyttää leikattua terästä valukaluminiumin sijaan?

Leikattu teräs on yleensä kevyempää, muovautuvampaa ja merkittävästi edullisempaa tuottaa suurissa määrissä verrattuna valumuottiin. Vaikka valumuotti on jäykempi, se voi halkeilla tiellä olevaan roskaan törmätessä. Leikattu teräs taipuu yleensä painumaan säröytymisen sijaan, mikä tarjoaa paremman vaurioiden eston moottorin öljyn syöttöön.