TL;DR

A hajtóműházak öntése egy magas nyomású gyártási folyamat, amely kritikus fontosságú az autóiparban. Olyan speciális alumíniumötvözeteket használ, mint az A380 és az ADC12, hogy pontos, könnyű és szerkezetileg erős alkatrészeket hozzon létre. Ez a módszer jelentős tömegcsökkentést ér el a hagyományos anyagokhoz, például öntöttvashoz képest, miközben biztosítja a modern járműhajtásláncok számára szükséges magas teljesítményt, hőkezelést és tartósságot.

A magas nyomású öntési folyamat részletesen

A nagynyomású öntés egy kifinomult gyártási technika, amelynél olvadt fém kerül be a szerszámacélból készült forma – az úgynevezett sablon – belsejébe jelentős erő hatására. Ez a módszer ideális a váltóház bonyolult geometriájának rendkívül gyors és pontos előállításához. Az elkészült, már megszilárdult alkatrész, azaz az öntvény ezután kiürül, le lesz vágva és megmunkálva. Ezt az eljárást különösen azért értékelik, mert netto-alakú vagy közel-nettó alakú alkatrészeket hozhat létre, csökkentve ezzel a másodlagos megmunkálások kiterjedtségének szükségességét, valamint a nagy sorozatgyártás teljes termelési költségeit.

A folyamatot általánosságban két típusra lehet bontani: melegkamrás és hidegkamrás nyomásos öntés. Az alumínium váltóházak esetében a hidegkamrás eljárást alkalmazzák. E módszer során egy pontos mennyiségű olvadt alumíniumot merítenek ki egy külön kemencéből, majd egy „hideg” adagoló kamrába töltve hidraulikus dugattyúval juttatják az öntőformába. Ez a szétválasztás megakadályozza, hogy az olvadt alumínium folyamatosan érintkezzen az befecskendező mechanizmussal, ami különösen fontos az alumíniumhoz hasonló magas olvadáspontú fémek esetében, és így megelőzi a berendezés korrózióját.

A váltóház gyártási ciklusa több kulcsfontosságú szakaszon halad keresztül:

1. Szerszám előkészítés: A acél öntőforma két felét megtisztítják és kenőanyaggal láthatják el, hogy elősegítsék az alkatrész kiegyezését, valamint meghosszabbítsák az eszköz élettartamát.
2. Injekció: Az olvadt alumíniumötvözetet nagy sebességgel és nyomással juttatják az öntőforma üregébe, biztosítva, hogy a fém kitöltse a komplex háztervezés minden részletét.
3. Szilárdulás: A fém gyorsan lehűl és megszilárdul a vízhűtéses öntőformában. Ez a rövid ciklusidő a nyomásos öntés egyik fő előnye.
4. Kiválasztás: Miután megszilárdult, az öntőforma két fele kinyílik, és az alkatrészt kiegyező szeggek kinyomják.
5. Véglegesítés: Az alkatrész ezután megmunkáló állomásra kerül, ahol a fölösleges anyag (perem, öntőrendszer, kapuk) eltávolításra kerül. További műveletek lehetnek például a homokfúvás, a kritikus felületek gépi megmunkálása és a tisztítás.

Ugyanakkor olyan bonyolult alkatrészek, mint a váltó szelepházak előállítása, az alumínium nyomásos öntés egyik legnagyobb kihívásának számít. Ezek az alkatrészek bonyolult, törékeny, egymásba kapcsolódó elemekkel rendelkező formákat igényelnek. A legmagasabb minőség biztosításához és a pórusossághoz hasonló hibák minimalizálásához speciális technikák szükségesek. A gyártók kifinomult szimulációs szoftvereket használnak a fémáramlás optimalizálására, valamint vákuumos segédrendszereket alkalmaznak a levegő eltávolítására az öntőformából, így sűrűbb, erősebb és megbízhatóbb alkatrészeket hozva létre. Összetettebb alkatrészekkel kapcsolatos további információkért, Blue Ridge Pressure Castings részletes betekintést nyújt a szelepházak és állórések gyártásába.

Kritikus anyagválasztás: alumíniumötvözetek a teljesítményért

Az alumíniumötvözet kiválasztása egy kritikus döntés, amely közvetlenül befolyásolja az öntött áttételház teljesítményét, tartósságát és költséghatékonyságát. Az alumínium az anyagok elsődleges választása kiváló szilárdság-súly aránya, hővezető-képessége és korrózióállósága miatt. Különböző ötvözetek különleges tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek konkrét teljesítményigényekhez igazodnak, akár nagy nyomatékterhelések elviselésére, akár nyomásmentesség biztosítására hidraulikus rendszerekben.

A kiválasztási folyamat során egyensúlyt kell teremteni a mechanikai tulajdonságok, önthetőség és az alkalmazásspecifikus igények között. Például a magasabb szilíciumtartalmú ötvözetek jobb folyékonyságot biztosítanak, így alkalmasak a ház vékonyfalú, bonyolult szakaszainak kitöltésére. Ezzel szemben a magasabb réztartalmú ötvözetek növelt szilárdságot és kopásállóságot nyújtanak. Az Autocast Inc. elemzése szerint többféle ötvözet gyakori az autóipari alkalmazásokban, mindegyik külön előnyökkel rendelkezik.

Az alábbiakban összehasonlítjuk a hengeresek öntéséhez használt gyakori alumíniumötvözeteket:

Végül is a megfelelő ötvözet kiválasztása a meghajtásrendszer konkrét követelményeitől függ. A mérnököknek figyelembe kell venniük olyan tényezőket, mint az üzemelési hőmérséklet, mechanikai terhelés, agresszív folyadékokkal való érintkezés és megmunkálási igények, hogy megalapozott döntést hozhassanak, amely biztosítja a végső termék megfelelőségét a szigorú autóipari teljesítmény- és megbízhatósági szabványoknak.

A présöntés főbb előnyei váltóházak esetében

A nagynyomású öntés alkalmazása hajtóműházak gyártásához számos mérnöki és gazdasági előnyt kínál, amelyek elengedhetetlenek a versenyképes gépjárműipari piacon. Ez a gyártási módszer nem csupán egy alkatrész létrehozásáról szól; hanem a teljesítmény optimalizálásáról, a súlycsökkentésről és olyan innovatív tervek lehetővé tételéről van szó, amelyek más módszerekkel nehezen vagy túl költségesen valósíthatók meg.

Az elsődleges előnyök a következők:

• Jelentős tömegcsökkentés: Az alumínium öntvény házak akár 40%-os súlycsökkentést is elérhetnek a hagyományos öntöttvas alkatrészekhez képest. Ez a könnyűsúlyúság alapvető fontosságú a jármű üzemanyag-hatékonyságának és futómű-dinamikájának javításában.
• Tervezési bonyolultság és alkatrész-egyesítés: Az eljárás lehetővé teszi az összetett, vékonyfalú alakzatok létrehozását. Ezáltal a mérnökök közvetlenül az öntvénybe építhetik be a hűtőcsatornákat, rögzítőelemeket és merevítő bordákat, csökkentve ezzel a különálló alkatrészek szükségességét és a későbbi szerelési műveleteket.
• Nagy pontosság és konzisztencia: A nyomásos öntés kiváló méretpontosságot és alkatrész-egyedi konzisztenciát biztosít. A vezető gyártók akár ±0,05 mm-es tűréshatárokat is elérhetnek, így pontos illeszkedést garantálva a fogaskerekekhez és csapágyakhoz hasonló belső alkatrészekhez.
• Kiváló hőkezelés: Az alumíniumötvözetek magas hővezető-képességgel rendelkeznek (kb. 150 W/m·K), ami lehetővé teszi a váltó által termelt hő hatékony elvezetését. Ez segít az optimális üzemi hőmérséklet fenntartásában, meghosszabbítja a kenőanyag élettartamát, és javítja az egész meghajtási rendszer megbízhatóságát.
• Kiváló felületi megtartás: Az eljárás sima felületi minőséget eredményez (gyakran Ra ≤1,6 µm), amely csökkentheti vagy akár el is hagyható a másodlagos felületkezelési műveletek szükségességét nem kritikus felületeken.

A nyomásos öntés és más gyártási módszerek, különösen a CNC megmunkálás összehasonlításakor a fő különbség a méretezhetőségben és az alkatrész költségekben rejlik. Míg a CNC megmunkálás nagy pontosságot biztosít, és ideális prototípusgyártáshoz vagy kis sorozatgyártáshoz, a nyomásos öntés lényegesen költséghatékonyabb nagy sorozatok esetén. A nyomásos öntés eszközparkjának kezdeti költsége magas, de az alacsony darabköltség és a rövid ciklusidő miatt a nagy mennyiségek gyártásakor jelentős megtakarítás érhető el.

Minőség elérése: Műszaki specifikációk és ellenőrzés

Egy kritikus alkatrész, mint például egy váltóház esetében a minőség nem tárgyalható kérdés. Ezek az alkatrészeknek ellenállónak kell lenniük extrém hőmérsékletekkel, nagy nyomatékkal és folyamatos rezgéssel szemben meghibásodás nélkül. Ezért erős minőségirányítási folyamatra van szükség a nyomásos öntés teljes gyártási ciklusa során, a kezdeti tervezéstől a végső ellenőrzésig. A vezető gyártók szigorú szabványokhoz tartják magukat, hogy minden ház pontosan megfeleljen az előírt specifikációknak.

Az alumínium nyomásos öntés egyik fő kihívása a pórusosság kezelése, amely apró üregekből vagy gázbuborékokból áll, melyek az ömlesztett fém szilárdulása során kerülnek a fémben. A túlzott pórusosság veszélyeztetheti a ház szerkezeti integritását és nyomásszorosságát. Ennek csökkentésére a gyártók fejlett technikákat alkalmaznak, például vákuummal segített öntést, amellyel a levegőt eltávolítják az öntőformából az öntés előtt. Emellett kifinomult forma- és hőanalízis segít biztosítani a fém irányított, kontrollált szilárdulását, így a maradék pórusokat kevésbé terhelt területekre tereli.

A teljes átvitelgyártás nemcsak a ház gyártását foglalja magában. Bár a nyomásos öntés ideális a ház bonyolult alakjának kialakításához, a belső, nagy igénybevételű alkatrészekhez gyakran más, specializált eljárásokra van szükség. Például számos fogaskerék és tengely nagyszilárdságú kovácsolást igényel a szükséges tartósság és fáradási ellenállás elérése érdekében. Olyan vállalatok, amelyek a autóipari forgási részek , mint például a Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, ezeket az alapvető belső alkatrészeket szállítják, amelyek jól szemléltetik, hogy egy modern meghajtáslánc építéséhez fejlett gyártási technikák kombinációja szükséges.

Annak ellenőrzésére, hogy minden elkészült ház megfelel-e az előírásoknak, többfokozatú ellenőrzési folyamatot alkalmaznak:

• Méretelemzés: A koordináta mérőgépeket (CMM) arra használják, hogy ellenőrizzék az összes kritikus méretet, például a csapágyfuratokat és rögzítési felületeket, és biztosítsák, hogy azok az előírt szűk tűréshatárokon belül legyenek (pl. ±0,05 mm).
• Szerkezeti épségvizsgálat: Belső hibák, például lyukasság kimutatására olyan rombolásmentes módszereket alkalmaznak, mint az Rtg-vizsgálat, így biztosítva, hogy az öntvény tömör legyen és rejtett hibáktól mentes. Egyes beszállítók 0,1% alatti lyukassági szint elérésére törekednek.
• Szivárgásvizsgálat: A házakat gyakran nyomáspróbának vetik alá, hogy garantálják a tökéletes tömítettséget, ami létfontosságú a váltófolyadék tartásához.
• Anyagvizsgálat: Spektrométerekkel ellenőrzik az alumíniumötvözet kémiai összetételét, így biztosítva, hogy az megfeleljen a szükséges minőségnek.

Végül, egy beszállító minőségre való elkötelezettségének kulcsfontosságú mutatója az autóipari szabványokhoz való igazolás. Az IATF 16949 tanúsítvány, amelyet olyan beszállítók említenek, mint a EMP Tech , azt bizonyítja, hogy a gyártó szigorú minőségirányítási rendszert vezetett be, amely kifejezetten az autóipari ágazat követelőző követelményeinek való megfelelésre lett tervezve.

Gyakran Ismételt Kérdések

1. Milyen ötvözetet kell használni egy váltóház fröccsöntéséhez?

A váltóházakhoz leggyakrabban használt alumíniumötvözetek az A380 és az ADC12. Az A380 kiváló általános egyensúlyt nyújt a szilárdság, az önthetőség és a hőtulajdonságok között. Az ADC12 kiváló folyékonyságáról ismert, így nagyon összetett alkatrészekhez alkalmas. Más ötvözetek, például az A413, olyan alkatrészekhez használatosak, amelyek kiváló nyomásállóságot igényelnek.

2. Olcsóbb a fröccsöntés, mint a CNC?

Nagy sorozatgyártás esetén az öntés jelentősen olcsóbb darabonként, mint a CNC megmunkálás. Bár a kezdeti szerszám (az öntőforma) költséges, a folyamat magas sebessége és az alacsony anyagveszteség alacsonyabb egységköltségekhez vezet. A CNC prototípusok és kis sorozatok esetében gazdaságosabb, ahol a szerszámköltségek aránytalanul magasak lennének.

3. Milyen típusai vannak az öntésnek?

A két fő öntési típus a meleg- és a hidegkomorás eljárás. A melegkomorás módszert alacsony olvadáspontú fémeknél használják (például cink), ahol az injektáló mechanizmus közvetlenül az olvadt fémbe merül. A hidegkomorás eljárást magas olvadáspontú fémekhez (például alumínium) alkalmazzák, ahol az olvadt fémet minden ciklusnál kanállal töltik be az adagoló kamrába, így védelmet nyújtva a gépeknek.