Автомобиль компоненттерін меңгеру үшін жартылай қатты металл құю

ҚЫСҚАША

Жартылай қатты металл (SSM) құю — құю мен бұрғылаудың элементтерін біріктіретін, онда метал серіктері жартылай қатты, пульпа тәрізді күйде пішінделетін алдыңғы шебіндегі өндірістік үдеріс. Автокөлік өнеркәсібі үшін осы әдіс ілгерілетілген геометриялық пішінге ие, мысалы, ілмектер мен беріліс қораптары сияқты жеңіл, жоғары беріктіктегі бөлшектерді шығару үшін маңызды. Бұл үдеріс дәстүрлі матрицалық құю әдістеріне қарағанда механикалық беріктігі жоғары және пористігі аз бөлшектерді алуға мүмкіндік береді.

Жартылай қатты металл (SSM) құю туралы түсінік: Негізгі қағидалар мен принциптер

Жартылай қатты металл (SSM) құю — дәстүрлі құю мен балқыту арасындағы ерекше аймақта жұмыс істейтін, пішінге жақын өндіру технологиясы. Бұл процесте металдың құймасы сұйықтық (толығымен сұйық) және қаттылық (толығымен қатты) нүктелерінің арасындағы температурада пішінделеді. Бұл күйді жиі «бозбалшық күйі» немесе шлам деп атайды, мұнда металл сұйық матрицада тұратын қатты, глобулярлық бөлшектерден тұрады. Бұл құрам материалға тиксотропия деп аталатын ерекше қасиет береді: тыныштық кезінде ол қатты секілді болады, алайда, мысалы, қалыпқа енгізу кезінде қысу күші әсер еткенде сұйық секілді ағады.

SSM-нің артықшылықтарын негіздейтін ғылыми принцип — оның дендриттік емес микрокұрылымы. Дәстүрлі құю кезінде балқыған металл суығу барысында газдарды ұстап қалып, қуыс жасап, соңғы бөлшектің беріктігін төмендететін дендриттер деп аталатын ұзын, ағаш тәрізді кристалдар түзеді. Алайда SSM өңдеу сфералық немесе глобулярлық негізгі қатты бөлшектердің пайда болуына ықпал етеді. Бұл қорытпаны қатаю диапазоны арқылы суыту кезінде араластыру немесе тербету арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде пайда болған пульпа газ ұстауды және қысымды құю (HPDC) кезінде ақауларды тудыратын турбуленттің минималды деңгейде болуымен матрицаға ламинарлы ағыспен енгізілуі мүмкін.

Микрокұрылымдағы бұл негізгі айырмашылық тікелей жоғары механикалық қасиеттерге аударылады. Сала мамандарының айтуынша CEX Casting sSM арқылы жасалған бөлшектердің созылу беріктігі жоғары, пластикалықтегі жақсаруы мен шаршауға төзімділігі артық. Тығыз, біркелкі құрылым SSM бөлшектерін қысымның герметикалығы мен жоғары құрылымдық бүтіндікті талап ететін қолданбалар үшін идеалды етеді. Күйдіру секілді күрделі пішіндерді жасау мүмкіндігін мықтылату сапасымен ұштастыра отырып, SSM бөлшектердің өнімділігі мен сенімділігін оптимизациялау мақсатындағы инженерлерге қуатты құрал болып табылады.

Негізгі SSM процестері: Тиксокастинг пен Реокастинг

Жартылай қатты металл күйдірудің екі негізгі әдісіне тиксокастинг пен реокастинг жатады, олар негізінен шикізаты мен қойма дайындауы бойынша ерекшеленеді. Олардың айырмашылықтарын түсіну берілген қолданба үшін тиісті процесті таңдау үшін маңызды. Әрқайсысы құны, бақылауы және материалдармен жұмыс істеу талаптары бойынша өзіндік тепе-теңдік деңгейін ұсынады.

Тиксокастинг бұл қоректік материалдың алдын-ала дайындалған өзекшесінен басталады, ол қажетті глобулярлы, дендритті емес микроярық құрылымға ие. Бұл өзекше магнито-гидродинамикалық (MHD) араластыру немесе дән тазарту сияқты үдерістер арқылы өндіріледі. Тиксокастинг үдерісінде бұл алдын-ала дайындалған өзекше белгілі бір кесек өлшеміне кесіліп, индукциялық пеште жартылай қатты температура диапазонына дейін қайтадан қыздырылады. Қатты-сұйық фракциясы қажетті деңгейге жеткен соң, робот кесекті снаряд қапшығына жылжытады да, оны матрицаға енгізеді. Бастапқы микроярық дәл әрі мақсатты түрде жасалғандықтан, бұл әдіс үдерістің жақсы бақылануы мен тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Реокастинг , керісінше, жартылай қатты қоқысты тікелей қалыпты балқытылған металдан жасайды, бұл оны тиімді етеді. Бұл процесте еріген қорытпадан жасалған зарядты қатты қозғалтқанда немесе араластырған кезде жартылай қатты қатарға дейін салқындатады. Бұл механикалық немесе электромагниттік қозғалыс дендриттерді бөлдіріп, қалаған шатырлы құрылымды қалыптастыруға ықпал етеді. Құйма дайындалғаннан кейін оны өлшеуге салып, инъекцияға енгізеді. Реоқұймалау қымбат, алдын ала дайындалған балғалардың қажеттілігін болдырмаса да, ол шөгінділердің тұрақтылығы мен сапасын қамтамасыз ету үшін күрделі нақты уақыт бақылау мен бақылауды қажет етеді.

SSM контекстінде жиі аталатын Thixomolding® қосымша процесі магний қорытпалары үшін ерекше маңызды. Бұл процесс пластмассаны инъекциялауға ұқсас: магний қорытпасының үгінділері қыздырылған цилиндрге беріледі де, винтпен қиылып, тиксотропты шаян дайындалады, содан кейін құюға жіберіледі. Осы процестердің біреуін таңдау өндіріс көлеміне, бөлшектің күрделілігіне және құнына байланысты. Ең жоғары сапалылықты талап ететін маңызды бөлшектер үшін жиі Thixocasting таңдалады, ал материалдың төменгі құнынан туындайтын пайдасына байланысты Ревокастинг көлемі үлкен автомобиль өндірісінде танымалдығын арттырып отыр.

Жартылай қатты металл құюдың негізгі артықшылықтары мен автомобиль қолданыстары

Автомобиль саласында жартылай қатты металл құюды қабылдау саланың негізгі шығындарына — жеңілдетуге, өнімділікке және құн тиімділігіне тікелей жауап беретін ынталандырушы артықшылықтар жиынтығымен анықталады. «Бір есепте» атты хабарламада айтылғандай U.S. Department of Energy sSM құрылымы күрделі геометриялық пішіндерге ие жеңіл, жоғары беріктіктегі бөлшектерді шығаруға идеалды сәйкес келеді және отын үнемдеу мен автомобильдің қозғалыс динамикасын жақсартуда маңызды рөл атқарады.

Автомобиль қолданбалары үшін SSM құюдың негізгі артықшылықтарына мыналар жатады:

• Тесіктіліктің азаюы: Қалыпқа жартылай қатты эмульсияның түзу, аз турбулентті ағысы газдың түсуін едәуір азайтады, нәтижесінде бөлшектер тесіктіліктен таза болады. Бұл оларды сұйық және вакуумдық жүйелер сияқты қысымға төзімді қолданбалар үшін қолайлы етеді.
• Жоғары механикалық қасиеттер: Ұсақ, глобулярлы микроскопиялық құрылым дәстүрлі құюмен жасалған бөлшектерге қарағанда беріктігі, пластикалылығы мен шаршауға төзімділігі жақсартылған бөлшектерді қамтамасыз етеді. Бұл орындардың өнімділігін сақтай отырып, қабырғасы жұқа, жеңіл бөлшектерді жобалауға мүмкіндік береді.
• Дәл Әлі Аяқталмаған Пішіндегі Өндіріс: SSM құю жоғары өлшемдік дәлдікке және өте жақсы беткі өңдеуге ие бөлшектерді шығарады, бұл қымбат және уақыт сұрататын қосымша механикалық өңдеу операцияларының қажеттілігін едәуір азайтады.
• Жылумен өңдеуге болады: SSM компоненттерінің төменгі сұйықтық өткізгіштігі оларды (мысалы, алюминий қорытпалары үшін T5 немесе T6 жағдайларында) жылулық өңдеуге жатқызуға мүмкіндік береді, бұл газдардың тұмсығынан пайда болатын көпіршілердің қаупіне байланысты HPDC бөлшектері үшін жиі қолданылмайды.

Бұл артықшылықтар SSM-ді кеңейіп отырған критикалық автомобиль компоненттерінің саны үшін ұстанылатын әдіс етіп қалыптастырады. Нақты қолданыстарға ілмек буындары, трансмиссия корпусы, қозғалтқыш тірегі, басқару шарықтары, тежегіш компоненттері және интегралдық шасси бөлшектері жатады. Мысалы, SSM әдісімен ілмек буынын жасау миллиондаған жолдық кернеу циклдарына шыдайтын жоғары шаршауға төзімділікті қамтамасыз етеді. SSM құю мен бұрғылау принциптерін үйлестіру арқылы ерекше пайдалы болса да, басқа да арнайы процестер маңызды рөл атқарып қалады. Мысалы, кейбір жоғары кернеулі компоненттер әлі де арнайы пішіндеу әдістеріне сүйенеді; мамандар автомобиль бұрғылауы бұл бөлшектер автомобиль жасаушыларға қол жеткізілетін әртүрлі инженерлік құралдар жиынын көрсететін тұрмыстық микроконструкциядан максималды беріктікті талап ететін шешімдер ұсынады.

SSM технологиясының қиындықтары мен болашақ перспективалары

Оның маңызды артықшылықтарына қарамастан, жартылай қатты металл түрлендірудің кең таралуы бұрын қолданылуын шектеген бірнеше қиындықтарға тап болуда. Негізгі кедергілер процестің күрделілігі мен құнымен байланысты. SSM өндіріс желісін енгізу индукциялық қыздыру жүйелері, қойма жасау жабдықтары және күрделі процесс бақылау құралдары сияқты мамандандырылған жабдықтарға жоғары алғашқы капитал салымын талап етеді. Процесс өзі бөлшек сапасы үшін маңызды болып табылатын қажетті қатты-сұйық қатынасты сақтау үшін бірнеше градус Цельсийге дейінгі дәлдікті қажет етеді.

Сонымен қатар, ССМ түрдеуіштері мен матрицаларын жобалау дәстүрлі матрицалық түрдеуге қарағанда күрделірек. Жартылай сұйық пульпаның ағу сипаттамалары толық сұйық металдың ағу сипаттамаларынан өзгеше болып келеді, қажетсіздіктерсіз матрицаны толық толтыру үшін қақпақшалар мен жүйелерді жобалау үшін арнайы симуляциялық бағдарламалық жасақтама мен инженерлік біліктілік талап етіледі. Шаярлау түрдеуде қолданылатын алдын-ала дайындалған болаттарға арналған шикізат бағасы басқа процестерде қолданылатын стандартты болаттарға қарағанда жоғары болуы мүмкін, бұл бөлшек бірлігіне шаққандағы жалпы құнға әсер етеді.

Дегенмен, автомобиль өнеркәсібіндегі ССМ технологиясының болашағы перспективалы. Оның қарқынды дамуын Автомобиль инженерлері қоғамы (SAE) жартылай қатты металды құю процесі бәсекеге қабілетті және орынды өндірістік әдіс ретінде тұрақты орын алады. Сенсорлық технологиялар, процесс автоматтандыруы және компьютерлік модельдеудегі үздіксіз даму SSM-ді одан әрі сенімді, қайталанатын және құны тиімді етіп жақсартуда. Стандартты құймаларды пайдаланатын тиімдірек реокөтергіш әдістерінің дамуы құнын төмендетуге және компоненттердің кеңейтілген ассортименті үшін массалық өндірістің алдын ашуға ықпал етеді. Автокөлік шығаратын компаниялар жеңілдету мен көлікті электрлендірудің шектерін кеңейте түскен сайын, жоғары өнімді, ақаусыз компоненттерге деген сұраныс өсе береді, бұл жартылай қатты металды құюды келешектегі қозғалыстың негізгі мүмкіндік беруші технологиясы ретінде орналастырады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Жартылай қатты құю процесі дегеніміз не?

Жартылай қатты құю — бұл металдың қоспасы толығымен қатты және толығымен сұйық күйдің арасындағы күйге дейін қыздырылатын өндірістік технологиясы, осылайша шаян пайда болады. Осы шаянның глобулярлы микрокүрылымы бар, содан кейін қалыпқа енгізіліп, таза-таза пішінді бөлшек алынады. Инъекция кезінде турбуленттік минималды деңгейде болады, нәтижесінде тығыз, жоғары механикалық беріктігі бар және өте төмен саңылаулылығы бар бөлшектер алынады.

hPDC-ның кемшіліктері қандай?

Жоғары қысымды құю (HPDC) технологиясының негізгі кемшілігі — саңылаулылықтың жоғары мүмкіндігі. Толығымен балқытылған металдың тез және турбулентті инъекциясы қалып ішінде ауа мен газдарды ұстап қалып, соңғы бөлшекке қуыстар тудырады. Бұл саңылаулылық бөлшектің механикалық қасиеттерін, әсіресе оның беріктігін және қысымға тығыздығын нашарлатады және әдетте бөлшекті тиімді жылумен өңдеуді мүмкін емес етеді.