Коротко

Лиття під тиском для картерів трансмісій — це процес високотискового виробництва, який має важливе значення для автомобільної промисловості. У ньому використовуються спеціальні алюмінієві сплави, такі як A380 та ADC12, для виготовлення точних, легких і міцних конструктивних компонентів. Цей метод забезпечує значне зменшення ваги порівняно з традиційними матеріалами, наприклад, чавуном, і при цьому гарантує високу продуктивність, ефективне тепловідведення та довговічність, необхідні для сучасних силових агрегатів транспортних засобів.

Процес лиття під високим тиском: пояснення

Високотискове лиття — це складна технологія виробництва, при якій розплавлений метал вводиться в сталеву форму, відому як матриця, під значним тиском. Цей процес ідеально підходить для виготовлення складних геометрій картера коробки передач із винятковою швидкістю та точністю. Після цього затверділий виріб, або виливок, виштовхується, обрізається та доводиться. Цей метод дуже цінується за його здатність створювати деталі, що мають остаточну (або майже остаточну) форму, що мінімізує необхідність у трудомісткій вторинній механічній обробці та зменшує загальні витрати на виробництво при великих обсягах.

Процес можна умовно поділити на два типи: лиття під тиском із гарячою та холодною камерою. Для алюмінієвих картерів трансмісії використовується процес із холодною камерою. У цьому методі точну кількість розплавленого алюмінію черпаком подають із окремої печі в «холодну» камеру пресування, перш ніж гідравлічний плунжер примусово виштовхує його в форму. Це розділення запобігає постійному контакту розплавленого алюмінію з механізмом ін’єкції, що має важливе значення для обробки металів із високою температурою плавлення, таких як алюміній, і запобігання корозії обладнання.

Цикл виробництва картера трансмісії включає кілька ключових етапів:

1. Підготовка матриці: Дві половини сталевої форми очищають і змащують, щоб полегшити виймання виробу та продовжити термін служби інструменту.
2. Ін'єкція: Розплав сплаву алюмінію вводять у порожнину форми на великій швидкості та під високим тиском, забезпечуючи заповнення металом кожного складного елемента складної конструкції картера.
3. Затвердіння: Метал швидко охолоджується та затвердіває всередині водяного охолоджуваного ливарного інструменту. Такий короткий цикл є головною перевагою лиття під тиском.
4. Викид: Після затвердіння половинки форми розкриваються, і виливок виштовхується за допомогою виштовхувачів.
5. Фінішне виконання: Далі виливок переміщується на ділянку обрізки, де видаляється зайвий матеріал (литникові системи, приливи, виливи). Подальші операції можуть включати абразивне очищення, механічну обробку критичних поверхонь та очищення.

Проте виготовлення таких складних деталей, як корпуси клапанів трансмісій, вважається однією з найскладніших задач у литті алюмінію під тиском. Ці деталі потребують складних форм із крихкими взаємопов’язаними елементами. Для забезпечення найвищої якості та мінімізації дефектів, таких як пористість, необхідні передові технології. Виробники використовують складне програмне забезпечення для моделювання, щоб оптимізувати потік металу, а також вакуумні системи для видалення повітря, яке захоплюється в порожнині форми, що забезпечує отримання щільніших, міцніших і надійніших виливків. Для отримання додаткової інформації щодо складних компонентів, Blue Ridge Pressure Castings надає детальну інформацію щодо виробництва корпусів клапанів та статорів.

Критичний вибір матеріалу: алюмінієві сплави для експлуатаційних характеристик

Вибір алюмінієвого сплаву є важливим рішенням, яке безпосередньо впливає на продуктивність, довговічність та економічну ефективність литого під тиском картера трансмісії. Алюміній є основним матеріалом завдяки чудовому співвідношенню міцності до ваги, теплопровідності та стійкості до корозії. Різні сплави мають унікальні властивості, адаптовані до конкретних експлуатаційних вимог — від витримування високих крутильних навантажень до забезпечення герметичності під тиском у гідравлічних системах.

Процес відбору передбачає поєднання механічних властивостей, литваних характеристик і специфічних вимог застосування. Наприклад, сплави з вищим вмістом кремнію мають кращу рухомість, що робить їх придатними для заповнення тонкостінних, складних ділянок корпусу. Навпаки, сплави з вищим вмістом міді забезпечують підвищену міцність і зносостійкість. Згідно з аналізом компанії Autocast Inc. , кілька сплавів широко використовуються в автомобільній галузі, кожен із яких має чіткі переваги.

Ось порівняння поширених алюмінієвих сплавів, що використовуються для виготовлення корпусів трансмісій методом лиття під тиском:

Зрештою, правильний вибір сплаву залежить від конкретних вимог силової установки. Інженери мають враховувати такі фактори, як робоча температура, механічні навантаження, вплив агресивних рідин і вимоги до обробки, щоб ухвалити обґрунтоване рішення, яке забезпечить відповідність кінцевого продукту суворим автомобільним стандартам щодо продуктивності та надійності.

Ключові переваги лиття під тиском для корпусів трансмісій

Використання лиття під високим тиском для картерів трансмісій забезпечує низку інженерних і економічних переваг, що мають важливе значення для конкурентного ринку автомобілів. Цей метод виробництва полягає не лише у створенні деталі, а й у оптимізації продуктивності, зменшенні ваги та можливості реалізації інноваційних конструкцій, які були б складними чи надто витратними при використанні інших методів.

Основні переваги включають:

• Значне зменшення ваги: Картери з алюмінієвого сплаву, виготовлені литтям під тиском, можуть забезпечити зниження ваги до 40% порівняно з традиційними чавунними компонентами. Зменшення маси є критично важливим для покращення паливної ефективності та динаміки керування автомобілем.
• Складність конструкції та консолідація: Цей процес дозволяє виготовляти складні, багатогранні форми з тонкими стінками. Це дає змогу інженерам безпосередньо інтегрувати такі елементи, як канали охолодження, монтажні фланці, ребра жорсткості, прямо в відливок, зменшуючи потребу в окремих деталях та подальших операціях зборки.
• Висока точність і стабільність: Лиття під тиском забезпечує виняткову точність розмірів і узгодженість між деталями. Топові виробники можуть досягати допусків до ±0,05 мм, що гарантує точне прилягання внутрішніх компонентів, таких як шестерні та підшипники.
• Чудове теплове управління: Алюмінієві сплави мають високу теплопровідність (близько 150 Вт/м·К), що дозволяє ефективно відводити тепло, яке виробляється трансмісією. Це допомагає підтримувати оптимальну робочу температуру, продовжує термін служби мастила та підвищує загальну надійність трансмісії.
• Вищоякісне поверхневе оздоблення: Процес забезпечує гладку поверхню (часто Ra ≤1,6 мкм), що може зменшити або повністю усунути необхідність додаткової обробки на некритичних поверхнях.

Порівнюючи лиття під тиском з іншими методами виробництва, зокрема з обробкою на верстатах з ЧПУ, ключова відмінність полягає в масштабованості та вартості одиниці продукції. Хоча обробка на верстатах з ЧПУ забезпечує високу точність і є ідеальною для створення прототипів або виробництва малими партіями, лиття під тиском значно економніше при великосерійному виробництві. Початкові витрати на оснастку для лиття під тиском високі, але низька вартість одиниці продукції та швидкі цикли виробництва забезпечують суттєве економлення на великих обсягах.

Забезпечення якості: технічні специфікації та перевірка

Для критичного компонента, такого як картер коробки передач, якість є беззаперечною. Ці деталі мають витримувати екстремальні температури, великі крутильні навантаження та постійну вібрацію без виходу з ладу. Тому надійний процес контролю якості є обов’язковим на всіх етапах циклу виробництва литих під тиском деталей — від початкового проектування до остаточної перевірки. Виробники-лідери дотримуються суворих стандартів, щоб гарантувати, що кожен картер відповідає жорстким технічним вимогам.

Однією з ключових проблем у процесі лиття алюмінію під тиском є контроль пористості — мікроскопічних порожнин або бульбашок газу, які залишаються всередині металу під час його затвердіння. Надмірна пористість може погіршити структурну цілісність та герметичність корпусу. Для запобігання цьому виробники використовують передові методи, такі як лиття з вакуумним уприскуванням, що дозволяє видалити повітря з форми перед ін'єкцією. Крім того, складний дизайн форми та термічний аналіз допомагають забезпечити контрольоване направлене затвердіння металу, переміщуючи решту пористості в ненапружені зони.

Виробничий процес повної трансмісії включає більше, ніж лише виготовлення корпусу. Хоча лиття під тиском ідеально підходить для складної форми корпусу, інші внутрішні деталі, що зазнають високих навантажень, часто потребують спеціалізованих технологій. Наприклад, багато шестерень і валів виготовляють методом кування, щоб досягти необхідної міцності та стійкості до втоми. Компанії, які спеціалізуються на деталі кузовного листка , такі як Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, постачають ці важливі внутрішні компоненти, що демонструє необхідність поєднання сучасних технологій виробництва для створення сучасної трансмісії.

Щоб переконатися, що кожен готовий корпус відповідає технічним вимогам, застосовується багатоступеневий процес перевірки:

• Вимірювання розмірів: Координатно-вимірювальні машини (CMM) використовуються для перевірки всіх критичних розмірів, таких як отвори під підшипники та монтажні поверхні, щоб вони відповідали встановленим жорстким допускам (наприклад, ±0,05 мм).
• Випробування на структурну цілісність: Для виявлення внутрішніх дефектів, таких як пористість, використовуються неруйнівні методи, наприклад, рентгенівський контроль, щоб гарантувати суцільність лиття та відсутність прихованих дефектів. Деякі постачальники прагнуть досягти рівня пористості нижче 0,1%.
• Перевірка на витік: Корпуси часто піддаються випробуванням під тиском, щоб забезпечити їхню повну герметичність, що має важливе значення для утримання трансмісійної рідини.
• Аналіз матеріалу: Спектрометри використовуються для підтвердження хімічного складу алюмінієвого сплаву, забезпечуючи відповідність необхідному класу.

Нарешті, важливим показником зобов’язання постачальника якості є сертифікація за стандартами автомобільної галузі. Сертифікат IATF 16949, про який згадують такі постачальники, як ЕМП-техніка , свідчить про те, що виробник внедрив сувору систему управління якістю, призначену для виконання вимог, які ставляться перед автомобільною галуззю.

Поширені запитання

1. Який сплав слід використовувати для лиття під тиском корпусу трансмісії?

Найпоширенішими алюмінієвими сплавами для корпусів трансмісій є A380 та ADC12. Сплав A380 пропонує чудовий усебічний баланс міцності, литтєвих властивостей і теплових характеристик. ADC12 відомий своєю винятковою рухливістю, що робить його придатним для дуже складних деталей. Інші сплави, такі як A413, використовуються для компонентів, які вимагають кращої герметичності під тиском.

2. Чи є лиття під тиском дешевше, ніж CNC?

Для великих обсягів виробництва лиття під тиском значно дешевше на один виріб, ніж обробка на верстатах з ЧПУ. Хоча первинна оснастка (форма) є дорогою, висока швидкість процесу та мінімальні витрати матеріалу призводять до нижчої собівартості одиниці продукції. Обробка на верстатах з ЧПУ є економічно вигіднішою для прототипів і малих серій виробництва, де вартість оснастки була б надто високою.

3. Які існують два типи лиття під тиском?

Два основні типи лиття під тиском — це гаряча та холодна камери. Лиття в гарячій камері використовується для металів із низькою температурою плавлення (наприклад, цинк), де механізм ін'єкції занурений у розплавлений метал. Лиття в холодній камері застосовується для металів із високою температурою плавлення (наприклад, алюміній), де розплавлений метал зачерпують черпоною ложкою в камеру заповнення на кожному циклі, що захищає устаткування.