TRUMPAI

Automobilių dalių lengvinimas su mezgimu yra svarbi gamybos strategija, skirta stipresnių, lengvesnių ir patvaresnių komponentų kūrimui. Naudojant tokias medžiagas kaip aliuminis ir aukštos stiprybės plienas, tai gamina dalis, kurių grūdai yra geresni ir kurių stiprumas ir svoris yra geresni. Šis metodas yra būtinas mažinant bendrą transporto priemonės masę, kuri tiesiogiai pagerina degalų vartojimo efektyvumą, gerina transporto priemonės dinamiką ir sumažina išmetamą teršalų kiekį, nepažeidžiant saugos ar eksploatavimo rezultatų.

Automobilių lengvatų ir kalėjimo "kodėl" ir "kas"

Automobilių lengvinimas – tai strategiškai mažinamas automobilio bendro svorio procesas, siekiant pagerinti jo našumą ir efektyvumą. Ši koncepcija tapo šiuolaikinės automobilių inžinerijos pagrindiniu principu, kurį skatina griežti išmetamų teršalų normos ir vartotojų poreikis geresniam kuro ekonomiškumui. Tyrimai iš institucijų, tokių kaip RWTH Aachen Universitetas, rodo, kad automobilių konstrukcijų lengvinimas yra viena iš pagrindinių technologijų, leidžiančių sumažinti kuro sąnaudas ir CO2 emisijas, tuo pačiu padidinant važiavimo dinamiką ir komfortą. Lengvesniam automobiliui reikia mažiau energijos, kad paspartintų judėjimą ir palaikytų greitį, dėl ko pasiekiama reikšminga efektyvumo nauda.

Automobilio svorio mažinimo privalumai siekia toliau nei tik kurui taupymas. Lengvesnis automobilis pasižymi geresniu valdymu, greitesniu pagreitėjimu ir trumpesniais stabdymo atstumais, dėl ko vairavimo patirtis tampa saugesnė ir atskalesnė. Elektriniams automobiliams (EV) svorio mažinimas yra dar svarbesnis, nes tai gali kompensuoti didžiulį baterijų blokų svorį ir padidinti automobilio visiškai elektrinį nuvažiuojamą atstumą. Kaip nurodo JAV energetikos departamentas, 10 % mažesnis automobilio svoris gali pagerinti kuro ekonomiškumą 6–8 %.

Čia svarbiausią vaidmenį atlieka liejimas. Liejimas yra gamybos procesas, kuriuo metalas formuojamas naudojant lokalizuotas kompresines jėgas. Skirtingai nuo liejimo, kai į formą pilamas lydytas metalas, liejimas tobulina metalo grūdelinę struktūrą, pritaikydamas ją detalės formai. Šis procesas pašalina porėtumą ir sukuria komponentus, kurie yra žymiai stipresni ir ilgaamžiškesni nei jų lieti ar apdirbti atitikmenys. Ši būdinga stiprybė leidžia inžinieriams projektuoti plonesnes ir lengvesnes dalis, nesumažinant konstrukcinio vientisumo, todėl liejimas tampa idealus sprendimas aukšto apkrovimo komponentams automobilių pramonei gaminti.

Pagrindiniai medžiagų tipai liesiems komponentams

Medžiagų pasirinkimas yra esminis siekiant sėkmingai palengvinti automobilių dalių svorį naudojant liejimą. Tikslas – rasti medžiagas, kurios siūlo aukštą stiprumo ir svorio santykį, ilgaamžiškumą ir kainos efektyvumą. Dvi pagrindinės medžiagų kategorijos šioje srityje yra aliuminio lydiniai ir pažangiosios aukšto stiprumo plieno rūšys (AHSS).

Aliuminio lydiniai: Aliuminis tapo pagrindine medžiaga automobilių svorio mažinimui. Jo pagrindinė pranašybė – žema tankis, kuris yra apie trečdalis plieno tankio, derinamas su puikiu stiprumu, kai naudojami lydiniai ir liejimas. Lietimo įmonės vis dažniau investuoja į aliuminio gamybą, kad patenkintų šį poreikį. Išlieti aliuminio detalių, tokios kaip pakabos šarnyrai, valdymo svirtys ir rėmo dalys, žymiai sumažina automobilio nepriklausomą masę, kas pagerina važiavimo kokybę ir valdymą. Šis procesas leidžia kurti sudėtingas formas, optimizuotas tiek svoriui, tiek stiprumui, todėl jis tampa nepakeičiamas šiuolaikiniams automobilių rėmams ir pakabos sistemoms.

Aukštos stiprumo plienai (AHSS): Nors aliuminis yra populiarus pasirinkimas, plienas iki šiol lieka svarbus medžiaga automobilių gamyboje. AHSS ir mikrolydinių plienų siūlomas itin didelis tempties stipris, leidžiant sukurti komponentus su storesniais skerspjūviais, kurie vis tiek atitinka griežtus saugos ir našumo standartus. Svarbūs variklio ir transmisijos komponentai, tokie kaip alkūniniai velenai ir jungiamosios rankos, dažnai gaminami iš kovinio aukštos stiprybės plieno. Šios medžiagos gali išlaikyti milžinišką apkrovą ir aukštą temperatūrą, užtikrindamos patikimumą variklio eigoje, kur nesėkmė nepriimtina.

Kad pateikti aiškesnį palyginimą, žemiau pateikta lentelė santraukoja šių pagrindinių medžiagų, naudojamų automobilių kovavime, savybes:

Pagrindiniai liejimo procesai ir technologijos

Liejimo procesas nėra universalus sprendimas; automobilių pramonėje reikalingų įvairių komponentų gamybai naudojamos įvairios technikos. Proceso pasirinkimas priklauso nuo detalės sudėtingumo, naudojamos medžiagos ir reikiamo gamybos kiekio. Pagrindiniai metodai apima formos liejimą, atviros formos liejimą ir tikslųjį liejimą.

Formos liejimas (uždaros formos liejimas): Tai yra dažniausiai naudojamas kovavimo procesas automobilių dalių gamybai. Šiame procese metalinis ruošinys dedamas tarp dviejų formų, kurios turi tikslų pageidaujamos detalės atvaizdą. Kai formos suspaudžiamos, metalas tekėja ir užpildo ertmę, sukurdamas komponentą su aiškia forma ir puikiu matmenų tikslumu. Šis procesas idealiai tinka masinei gamybai, tokios detalės kaip jungiamosios sijos, pavaros ir pakabos komponentai, kuriems reikalinga didelė stipris ir vientisumas.

Atviros formos kovavimas: Atviros formos kovavime ruošinys formuojamas tarp plokščių arba paprastų formų, kurios visiškai neapgaubia metalo. Operatorius valdo ruošinį, kad pasiektų pageidaujamą formą. Nors šis metodas mažiau tikslus nei uždaros formos kovavimas, jis yra labai universalus ir tinka didelių, paprastų detalių, tokių kaip ašys, gamybai ar pradinei formavimui (pusfabrikačiams) prieš sudėtingesnį kovavimo procesą.

Tikslusis kovavimas (beveik galutinės formos) Siekiant technologijų pažangos, taip pat tobulėjo ir liejimo tikslumas. Tikslusis ar beveik galutinės formos liejimas gamina detalias, kurios yra labai artimos galutiniam reikiamam matmenims. Ši technika sumažina poreikį vėlesniam apdirbimui, taupydamas medžiagą, laiką ir sąnaudas. Ji ypač vertinga sudėtingoms ir sudėtingos konstrukcijos detalėms, tokioms kaip pavarų dėžių pavaros ir diferencialo komponentai, kai būtinos siauros tolerancijos.

Šių pažangios technologijos liejimo procesų vykdymui reikia didelės ekspertizės ir specializuotos įrangos. Pavyzdžiui, tiekėjai kaip Shaoyi Metal Technology specializuojasi IATF16949 sertifikuotame karštame liejime automobilių pramonei, teikdami paslaugas nuo prototipų kūrimo iki masinės gamybos. Tokios specializuotos įmonės atlieka svarbų vaidmenį tiekimo grandinėje, leisdamos automobilių gamintojams pasinaudoti visu lengvųjų konstrukcijų potencialu per liejimą.

Taikymas ir nauda šiuolaikiniuose automobiliuose

Lengvųjų kūrėjų dalių naudojimas yra plačiai paplitęs beveik visose šiuolaikinės transporto priemonės sistemose. Pakeičiant sunkesnius liejinius arba apdirbtus komponentus stipresnėmis, lengvesnėmis, ištaipotomis alternatyvomis, gamintojai sutaupys bendrą svorį, kuris padidins jų veiksmingumą. Šios programos paprastai naudojamos vietose, kuriose yra didelių įtampų ir ciklinės apkrovos.

• Variklis ir variklio traukinys: Transporto priemonės širdis labai naudinga iškasti. Krankšaktas, jungtiniai strypai ir apatiniai ašiai yra pagaminti iš stipriai plieno, kad būtų atsparios itin stipriai deginančioms ir sukimosi jėgoms. Šių besisukančių ir besisukančių dalių lengvinimas sumažina inerciją, todėl variklis gali greičiau reaguoti ir veikti efektyviau.
• Chasija ir pakaba: Tai yra pagrindinė aliuminio kovavimo sritis. Kontroliniai svirtys, vairo sukimosi atramos ir rėmai dažnai kovuojami iš aliuminio lydinių. Sumažinant šią „nesuspaustą masę“ (masę, kurią nepalaiko pakaba), ratai efektyviau seka kelio paviršių, dėl ko gerėja valdymas, sukibimas ir važiavimo komfortas.
• Pavarų dėžė ir varomoji eiga: Dėžės, išvesties velenai ir universaliniai jungtys kovuojami siekiant maksimalios stiprybės ir atsparumo nuovargiui. Šių detalių svorio mažinimas sumažina sukimosi masę, kas pagerina pagreitį ir bendrą varomosios eigos efektyvumą. Kieti velenai, gaminami specialiais kovavimo procesais, yra puikus šios srities konstrukcijos optimizavimo pavyzdys.
• Stabdymo sistemos: Koviniai stabdžių žarnklodžiai siūlo standumą ir mažą svorį, gerindami stabdymo reakciją ir šilumos sklaidą. Jų stiprumas užtikrina, kad jie nesilenktų esant dideliam slėgiui, užtikrinant pastovią ir patikimą stabdymo jėgą.

Kuovančio ir alternatyvių metodų palyginimas: stiprumo ir svorio aspektai

Renkantis gamybos procesą svarbiems automobilių komponentams, inžinieriai dažnai palygina kuovavimą su liejimu ir apdirbimu. Nors kiekvienas metodas turi savo pritaikymo sritį, kuovavimas siūlo aiškius metalurginius pranašumus, ypač detalėms, kur reikalingas didelis stiprumas ir patikimumas.

Pagrindinė kovavimo pranašumas yra tas, kad jis veikia metalo vidinę grūdelinę struktūrą. Milžiniškas kovavimo proceso slėgis subtilina grūdelius ir verčia juos tekėti pagal detalės kontūrus. Šis nuolatinis grūdelių tekėjimas sukuria detalę, pasižyminčią išskirtine temptine stiprybe, plastiškumu bei atsparumu smūgiams ir nuovargiui. Priešingai, liejimas apima skysto metalo įpylimą į formą, dėl ko gali susidaryti atsitiktinė grūdelinė struktūra ir paslėpta porėtumas, todėl toks gaminys būna silpnesnis. Apdirbimas, kurio metu detalė išpjauta iš vientiso metalo bloko (bileto), nekuria grūdelių tekėjimo, o pjauna per esamas grūdelių linijas, dėl ko gali atsirasti įtempimo taškai ir detalė tampa labiau pažeidžiama apkrovos sąlygomis.

Dėl šios struktūrinės pranašumo iškastinės dalys yra žymiai tvirtesnės nei tos pačios medžiagos ir matmenų apdirbtos arba išpildytos dalys. Šis padidėjęs stiprumas leidžia sukurti taip vadinamą "lengvą konstrukciją", kai ištaipotas komponentas gali būti sukurtas naudojant mažiau medžiagos ir todėl mažiau svorio, tačiau vis tiek viršijant sunkesnės kito metodo gamintos dalies veikimo galimybes. Saugumo atžvilgiu svarbios programos, tokios kaip pakabos ir vairo komponentai, yra geriausia pasirinkimas dėl patikimumo ir tvirtumo, kuriuos suteikia kalkinimas. Nors pradinio įrankių sąnaudos gali būti didesnės, ilgalaikis ilgaamžiškumas ir masės mažinimo galimybė dažnai daro jį efektyviausiu sprendimu didelių našumų automobilių pramonėje.

Dažniausiai užduodami klausimai