Meistriškas kiekvieno elektrinio transporto priemonės detalės formos projektavimas

TRUMPAI

Elektrinių transporto priemonių dalių formos projektavimas yra svarbus gamybos procesas, skirtas gauti lengvas, stiprias ir sudėtingas metalines dalis. Tai leidžia kurti esmines dalis, tokius kaip variklio korpusai ir baterijų stalčiai iš medžiagų, pvz., aliuminio, kas yra labai svarbu transporto priemonės efektyvumui gerinti, nuvažiuojamo atstumo didinimui ir konstrukcinės vientisumo užtikrinimui. Pažangus formų projektavimas yra modernių EV našumo ir saugos pagrindas.

Formavimo liejimo pagrindinė reikšmė gaminant EV

Liejimas forma yra pagrindinė technologija elektrinių automobilių pramonei, tarnaujanti kaip pagrindinis būdas gaminti dalis, kurios yra tiek lengvos, tiek struktūriškai patvarios. Neprilygstamas siekis didesnio nuvažiuojamo atstumo ir geresnio našumo elektriniuose automobiliuose lemia aukštą reikalavimą sumažinti bendrą automobilio svorį – iššūkį, kurį liejimas forma ypač gerai geba įveikti. Naudojant medžiagas, tokius kaip aliuminis, gamintojai gali sukurti detales, kurios žymiai sumažina automobilio masę stovint, o tai savo ruožtu pagerina energijos naudojimo efektyvumą ir valdymo savybes.

Šis procesas apima įsunkinimą į sudėtingą plieninę formą, vadinamą matrica, aukštu slėgiu įpurškiant įkaitintą metalą. Sudėtingų, tiksliai atitinkančių galutinę formą detalių gamybos gebėjimas su aukštu tikslumu daro šį būdą idealiu sprendimu EV reikiamoms sudėtingoms detalėms. Skirtingai nuo kitų gamybos metodų, liejimas į formas leidžia integruoti kelias savybes – tokius kaip tvirtinimo bumbulus, aušinimo kanalus ir stiprinančius rėbus – į vieną vientisą detalę. Ši konsolidacija sumažina poreikį antriniams surinkimo etapams, supaprastina tiekimo grandinę ir galiausiai sumažina gamybos išlaidas, tuo pačiu pagerinant detalės patikimumą.

Liejimo į formas privalumai tiesiogiai sprendžia pagrindines EV konstrukcijos problemas, ypač dėžiavimą ir šiluminį valdymą. Elektriniai automobiliai yra tankiai prisigrūdę baterijomis, energijos elektronika ir varikliais, kurie generuoja didelį kiekį šilumos. Iš aliuminio pagamintos detalės, ypač gautos liejimo į formas būdu, siūlo puikią šilumos laidumas , leidžiant jiems veikti kaip šilumos atskleistuvus, kurie efektyviai sklaido šiluminę energiją. Be to, proceso tikslumas užtikrina, kad šie sudėtingi komponentai idealiai tiktų į EV rėmo siaurus ribotus tarpus, optimaliai panaudodami erdvę ir apsaugodami jautrią elektroniką.

Liejimo formų projektavimo pagrindai lengvinimui ir stiprumui

Forma pati yra svarbiausias elementas liejimo proceso metu, nes jos konstrukcija lemia galutinio gaminio kokybę, stiprumą ir svorį. Aukštos kokybės EV komponentams skirtos formos projektavimas yra sudėtinga disciplina, kurioje derinami prieštaraujantys reikalavimai dėl plonų sienelių, struktūrinio vientisumo ir masinės gamybos efektyvumo. Gerai suprojektuota forma yra ne tiesiog ertmė, o sudėtingas įrankis, sukurtas tiksliai kontroliuoti visą liejimo ciklą.

Pažangios formos konstrukcijos pagrindinė funkcija – užtikrinti plonų sienelių gamybą. Svorio mažinimas pasiekiamas mažinant medžiagos sunaudojimą, neprarandant stiprumo, o šiuolaikinės formos gali gaminti detalias, kurių sienelių storis siekia vos 1–2 mm. Tai pasiekiama dėka optimizuotų liejimo kanalų ir išmetimo sistemų, kurios užtikrina, kad į forma pilamas lydytas metalas tekėtų sklandžiai ir visiškai užpildytų ertmę, neleisdamos defektams, tokiems kaip porėtumas. Be to, ypač svarbu pasiekti aukštą matmeninį tikslumą, ypač tokioms detalėms kaip variklio korpusams ir baterijų apvalkams. Kaip teigia ekspertai iš RACE MOLD , formas galima suprojektuoti taip, kad jų tikslumas būtų ±0,05 mm, užtikrinant idealų vidaus sistemų suderinamumą ir tikslų sukibimą.

Efektyvi formos šilumos valdymo sistema yra dar vienas svarbus principas. Aušinimo kanalų strateginė išdėstymas kontroliuoja metalo sukietėjimo greitį, kas tiesiogiai veikia medžiagos grūdelinę struktūrą ir mechanines savybes. Toks kontroliuojamas aušinimas padidina galutinio liejimo tankį ir tempimą. Pažangios formos dizaino pagrindinės savybės apima:

• Strategiškai išdėstyti lietimo kanalai: Kad būtų galima kontroliuoti įlydomojo metalo patekimą ir tekėjimą į ertmę.
• Subalansuotas tekėjimo skirstymas: Užtikrina tolygų užpildymą, kad būtų išvengta defektų ir silpnų vietų.
• Optimalūs aušinimo kanalai: Kad būtų galima valdyti temperatūrą, sumažinti ciklo trukmę ir pailginti formos tarnavimo laiką.
• Efektyvus vėdinimas: Leidžia pašalinti užstrigusį orą iš ertmės, neleidžiant dujų porų susidarymui.

Pasiekti tokį tikslumą reikalauja gilios žinios tiek inžinerijos, tiek gamybos srityse. Šioje srityje specializuotos įmonės naudoja pažangias CAE simuliacijas ir projekto valdymą, kad pristatytų aukštos kokybės formas, atitinkančias automobilių OEM gamintojų griežtus reikalavimus. Meticuliškai suprojektuota forma ne tik gamina aukštesnės kokybės detalių, bet taip pat sumažina atliekų kiekį ir mažina brangaus antrinio apdirbimo poreikį, todėl ji yra efektyvios EV gamybos pagrindas.

Pažangios medžiagos EV liejimo formose: palyginamoji analizė

Medžiagos pasirinkimas yra svarbus sprendimas diezų konstravime elektrinių automobilių detalėms, tiesiogiai veikiantis detalės svorį, stiprumą, šiluminę charakteristiką ir kainą. Nors kelios metalo rūšys gali būti liejamos forma, elektromobilių specifiniai reikalavimai padarė tam tikras lydinių rūšis aiškiais lyderiais. Medžiagos pasirinkimas yra strateginė kompromiso sudarymo vieta, kur inžinieriai balansuoja našumo charakteristikas su gamybos aspektais, kad pasirinktų optimalų lydinį kiekvienam konkretumui.

Aliuminis yra dominuojanti medžiaga elektromobilių formos liejimui, vertinama dėl puikaus stiprumo ir svorio santykio, aukštos šilumos laidumo ir korozijos atsparumo. Lydiniai, tokie kaip A380 ir ADC12, dažnai naudojami didelėms konstrukcinėms detalėms, tokioms kaip variklio korpusams, baterijų stalčiams ir pakabinimo sistemoms. Aliuminio lengvas svoris yra būtinas maksimaliai padidinti transporto priemonės nuvažiuojamą atstumą, tuo tarpu jo gebėjimas skleisti šilumą yra esminis siekiant išlaikyti baterijų ir energijos elektronikos našumą. Kaip pažymėta Dynacast pramonės apžvalga , plonasieniai aliuminio liejiniai gali išlaikyti aukščiausias eksploatacijos temperatūras iš visų presformos lydinių, todėl jie yra nepakeičiami variklio transmisijos taikymo srityse.

Cinko lydiniai siūlo kitokį privalumų rinkinį, ypač mažesniems, sudėtingesniems komponentams. Dėl cinko didesnio tekštumo, esant lydaline būklėje, jis gali užpildyti labai plonas ir sudėtingas formos dalis, leidžiant sukurti detales su finemis detalėmis ir puikesniu paviršiaus apdorojimu. Dažnai tai pašalina poreikį antriniams apdirbimo darbams. Svarbus ekonominis cinko naudojimo privalumas – žymiai ilgesnis formos tarnavimo laikas – iki dešimt kartų ilgesnis nei formos, naudojamos aliuminiui. Tai daro cinką itin ekonomišku pasirinkimu didelės apimties komponentams, tokiems kaip elektroniniai korpusai, jutikliai ir jungtys.

Magnis išsiskiria kaip lengviausias iš visų konstrukcinių metalų, pasižymintis aukščiausiu stiprumo ir svorio santykiu. Tai yra itin lengvas variantas komponentams, kuriuose svarbus kiekvienas gramas, pvz., vairo ratų rėmams ir prietaisų skydams. Tačiau dėl savo reaktyvaus pobūdžio jo naudojimas gali būti sudėtingesnis. Žemiau pateikta lentelė apibendrina šių pagrindinių medžiagų svarbiausias savybes.

Kritiniai taikymai: komponentų analizė

Beveik kiekvienoje elektrinės transporto priemonės pagrindinėje sistemoje naudojami tiksliai presuojami komponentai. Galimybė gaminti stiprius, lengvus ir geometriškai sudėtingus komponentus dideliais kiekiais padaro šį procesą idealų įvairioms svarbioms aplikacijoms. Nuo variklinės pavaros iki baterijos sistemos, presuoti komponentai užtikrina konstrukcinį vientisumą, šilumos valdymą ir apsaugą, būtiną saugiai ir efektyviai transporto priemonės veiklai.

Variklių korpusai: Tai vienas svarbiausių presuotų komponentų elektrinėje transporto priemonėje. Variklio korpusas turi apsaugoti vidinius rotorius ir statorius, užtikrinti struktūrinį standumą, kad išlaikytų tikslų išlygiavimą esant dideliam sukimo momentui, taip pat efektyviai sklaidyti šilumą. Šiuolaikiniai dizainai, kuriuos pabrėžė ekspertai iš EMP Tech , dažnai turi integruotas skysčio aušinimo kanalus, arba „vandens šarvuos“, kurie yra tiesiogiai presuojami į korpusą. Ši pažangi technika siūlo ženkliai geresnį šilumos valdymą, palyginti su pritvirtintomis aušinimo plokštėmis, leidžianti kurti variklius su didesniu galios tankiu.

Baterijų padėklai ir korpusai: Baterijų blokas yra EV širdis, o jo korpusas yra būtinas saugumui ir našumui. Lieti baterijų padėklai patikimai laiko baterijų modulius, apsaugo juos nuo kelio smūgių ir vibracijų bei svarbiai prisideda prie termalinio valdymo. Šie dideli, sudėtingi liejiniai turi būti nepaprastai stiprūs, kad apsaugotų elementus susidūrimo atveju, kartu išliekant kiek įmanoma lengvesni, kad neblogėtų automobilio eigos riba.

Elektros energijos elektronika ir keitikliai: Detalės, tokios kaip keitikliai, kurie keičia nuolatinės srovės energiją iš baterijos į kintamos srovės energiją varikliui, sukuria didelį šilumos kiekį. Šių elektronikos detalių lieti korpusai suprojektuoti su integruotais šilumos sklęstais – plonais rėbžteliais, kurie padidina paviršiaus plotą, kad šiluma būtų išsklaidyta į orą arba aušinimo sistemą. Aliuminiaus aukšta šilumos laidumas daro jį idealia medžiaga, užtikrinančia, kad šios kritinės sistemos veiktų optimalioje temperatūros zonoje.

Kiti svarbūs lydinių liejimo komponentai, randami visame EV, apima pavarų dėžių korpusus, konstrukcinius mazgus važiučių rėmui ir įvairias elektrines dalis. Išsamus išspaudų metalo dalių tiekėjų sąrašas, tokių kaip Standartinė forma , apima tokias dalis kaip magistralės aukštos įtampos elektros srovės perdavimui, EMI skydus, saugančius jautniąją elektroniką, bei įvairius jungtukus ir kontaktus. Die lietinio platumo naudojimas šiose srityse dar labiau pabrėžia jo nepakeičiamą vaidmenį kurdiant naujos kartos elektrinius automobilius.

EV formų dizaino ateitis: pažangios technikos ir tvarumas

Elektriniams automobiliams skirtų formų dizaino raida sparčiai vystosi, skatinama OEM reikalavimų didesniam našumui, geresnei komponentų integracijai ir padidintam tvarumui. Pramonės ateitis priklauso nuo sudėtingų liejimo technikų valdymo ir apskritosios ekonomikos modelio priėmimo. Tie tiekėjai, kurie naujoviškai dirbs šiose srityse, bus lemtingi formuojant naujos kartos EV gamybą.

Vienas svarbiausių pasiekimų yra masinė Vakuuminis įkūrimas . Šiame procese vakuumas beveik visiškai pašalina orą iš formos ertmės vos prieš įpurškiant lydalį. Tai labai sumažina dujų poringumą, kuris yra dažna klaida ir gali sukelti silpnas vietas arba nutekėjimus skysčius pernešančiuose kanaluose. Gautas tankesnis ir stipresnis detalės komponentas yra sandarus slėgiui ir gali būti termiškai apdorojamas maksimaliam stiprumui – tai kritiškai svarbu aukšto našumo variklių korpusams ir konstrukcinėms detalėms.

Tendencija link Integruotos Funkcionalumo taip pat greitėja. Inžinieriai daugiau nebepradeda kurti paprastų korpusų; jie kuria daugiafunkcius sistemas. Į detalę tiesiogiai liejant tokias savybes kaip skysčio aušinimo kanalus, elektronikos tvirtinimo taškus ir laidų maršrutizavimo kelius, sumažinamas surinkimo laikas, mažinamas svoris ir pagerinama patikimumas. Toks integracijos lygis reikalauja nepaprastai sudėtingų formų ir pažangios proceso kontrolės, tačiau užtikrina žymiai geresnį galutinį produktą. Užtikrinti ilgą šių komponentų tarnavimo laiką taip pat reikalingos pažangios paviršiaus apdorojimo technologijos, pvz., daugiasluoksnė elektroforetinė danga (e-coat), kuri druskos purškimo bandymuose gali apsaugoti nuo korozijos daugiau nei 1 000 valandų.

Galiausiai, DARNUMAS tapo pramonės pagrindiniu stuburu. Elektrinių automobilių (EV) esmė – sumažinti aplinkos poveikį, ir tai taikoma netgi jų gamybai. Aliuminis be galo perdirbamas neprarandant savo mechaninių savybių, todėl yra idealus medžiaga apskritiminės ekonomikos modeliui. Vis dažniau naudojamas perdirbtas ar „žemo anglies kiekio“ aliuminis, kurio gamyba sunaudoja maždaug 95 % mažiau energijos nei gaminant aliuminį iš pirminės žaliavos. Lydymo liejimo įrenginiai vis dažniau diegia uždaros grandinės perdirbimo sistemas, kuriomis visos technologinės atliekos perkauptinamos ir pakartotinai naudojamos vietoje, taip mažinant atliekas ir dar labiau sumažinant elektrinių automobilių detalių anglies pėdsaką.