Komponen bodi die{0}}terintegrasi mewakili terobosan teknologi besar dalam manufaktur otomotif modern. Teknologi ini memungkinkan integrasi tinggi komponen paduan aluminium ke dalam satu atau beberapa komponen besar melalui die casting satu-langkah, yang secara signifikan mengurangi biaya produksi, meningkatkan jangkauan kendaraan, dan meningkatkan kinerja keselamatan secara keseluruhan. Makalah ini menyajikan studi kasus proyek die-casting kompartemen depan terintegrasi. Untuk komponen-berukuran besar,-terstruktur kompleks dengan kinerja mekanis tinggi dan persyaratan sambungan ganda, kami mengidentifikasi tantangan dan risiko die casting. Melalui analisis simulasi, optimalisasi parameter proses, dan desain cetakan, produk akhir mencapai kepatuhan terhadap persyaratan akurasi dimensi, kualitas internal, dan kinerja mekanis.
1. Struktur dan Titik Pengembangan Utama Kompartemen Depan Terpadu
Die casting terintegrasi menggabungkan proses stamping dan pengelasan tradisional menjadi satu langkah, menggunakan mesin die-casting berkekuatan penjepit tinggi untuk membentuk beberapa komponen paduan aluminium menjadi satu atau beberapa bagian besar. Keunggulan teknologi ini antara lain:
Pengurangan Biaya: Lebih sedikit langkah produksi dan pengurangan titik pengelasan menurunkan biaya kendaraan secara keseluruhan.
Desain Ringan:-bahan paduan aluminium tunggal meningkatkan jangkauan kendaraan.
Keamanan yang Ditingkatkan: Pengurangan las meningkatkan kekakuan torsional dan kinerja tabrakan.
Kompartemen depan terintegrasi yang dipelajari di sini berukuran 1600 mm × 940 mm × 700 mm, berat 53 kg, dan memiliki ketebalan dinding rata-rata 4,6 mm. Komponen ini menggunakan paduan aluminium bebas-perlakuan-panas seri AlSi7. Persyaratan kinerja utama meliputi kekuatan tarik lebih besar dari atau sama dengan 215 MPa, kekuatan luluh lebih besar dari atau sama dengan 115 MPa, perpanjangan lebih besar dari atau sama dengan 9%, dan sudut tekuk lebih besar dari atau sama dengan 20 derajat. Kualitas internal dikontrol secara ketat untuk porositas, cacat lubang berulir, dan dimensi kontur, dengan tingkat kelulusan ukuran penuh Lebih besar dari atau sama dengan 97% dan permukaan non-pemesinan dikontrol dalam toleransi 1,6–3,0 mm.
2. Proses Die Casting dan Desain Cetakan
2.1 Tantangan dan Risiko
Sebagai komponen struktur depan, kompartemen depan cetakan{0}}terintegrasi harus memenuhi persyaratan benturan, kelelahan, dan kinerja sambungan, serta mengakomodasi pengelasan, SPR, dan sambungan perekat. Ukuran yang besar, jalur pengisian yang panjang, dan pemadatan yang tidak merata meningkatkan kompleksitas proses, sehingga memerlukan peralatan presisi tinggi dan kontrol kualitas yang ketat. Penggunaan paduan bebas-perlakuan-panas menghindari distorsi termal namun memerlukan pemantauan yang cermat terhadap komposisi material dan kualitas proses, termasuk inspeksi material yang masuk, pemantauan tungku, dan-pemeriksaan proses.
2.2 Desain Parameter Proses
Bahan yang dipilih adalah paduan aluminium bebas-perlakuan panas-AlSi7. Massa total termasuk sistem gerbang dan ventilasi adalah ~65,5 kg, dengan luas proyeksi 15.978 cm² dan ketebalan dinding rata-rata 4,6 mm. Parameter proses dan kurva kecepatan injeksi dihitung berdasarkan rasio pengisian cetakan, luas pendorong, kepadatan aluminium, dan ketebalan dinding untuk memastikan pengisian dan pemadatan yang seragam.
2.3 Analisis Simulasi dan Optimasi
Indikator proses utama dioptimalkan menggunakan simulasi aliran:
Kecepatan Pengisian: Kecepatan gerbang dalam dipertahankan pada 45–85 m/s, rata-rata 67,4 m/s, memastikan pengisian cetakan stabil.
Suhu Pengisian: Suhu keseluruhan di atas 620 derajat; -area bersuhu rendah dimitigasi dengan menambahkan gerbang tambahan untuk mengurangi risiko penutupan dingin.
Pelacakan Aliran Material: Aliran seragam terverifikasi tanpa konvergensi di menara redaman atau wilayah memukau.
Pemadatan dan Penyusutan: Daerah-dinding tebal adalah daerah yang terakhir mengalami pemadatan; pin pra-cetakan dan-pendinginan bertekanan tinggi mengurangi risiko penyusutan.
Ventilasi Gas: Ventilasi yang dioptimalkan di area yang rentan terhadap jebakan gas.
Titik Panas dan Jamur yang Menempel: Titik panas teridentifikasi di-wilayah dinding tebal; -zona lengket berisiko tinggi yang diberi nitridasi dan pelapis permukaan.
2.4 Pencocokan Cetakan dan Peralatan
Desain cetakan dan sistem injeksi diselaraskan dengan spesifikasi mesin die-casting dengan gaya penjepit 70.000 kN, gaya injeksi 1.078 kN, dan tekanan sistem 17,5 MPa, sehingga memastikan produksi yang stabil dan presisi.
3. Uji Coba dan Verifikasi Die Casting
3.1 Kualitas Internal
Pemeriksaan sinar-X-mengkonfirmasi bahwa kualitas internal memenuhi semua spesifikasi, tanpa cacat yang berarti.
3.2 Sifat Mekanik
Sampel yang diambil dari komponen menunjukkan kuat tarik lebih besar atau sama dengan 233,4 MPa, kekuatan luluh lebih besar atau sama dengan 104,6 MPa, dan perpanjangan lebih besar dari atau sama dengan 8,92%, memenuhi persyaratan desain.
3.3 Akurasi Dimensi
Hasil pemindaian 3D menunjukkan deformasi keseluruhan dalam 1,5 mm, sesuai dengan toleransi dimensi.
4. Analisis Cacat dan Tindakan Perbaikan
Penutup Dingin dan Retak Sudut R-pada Tulangan Tulangan: Geometri rusuk yang dioptimalkan, peningkatan radius sudut R-, dan pengurangan ketebalan inti cetakan meningkatkan aliran logam serta mengatasi masalah penutupan dingin dan keretakan.
Goresan Permukaan Lokasi Gerbang: Peningkatan sudut draf, penyesuaian suhu cetakan dari 80 derajat hingga 50 derajat, dan pengurangan kecepatan injeksi meningkatkan kualitas permukaan.
Deformasi Sambungan Ruang Roda: Sudut ventilasi penggeser yang disesuaikan dan fungsi koreksi tekan tambahan untuk mengontrol deformasi dan menjaga jarak pembukaan yang tepat.
5. Kesimpulan
Pengoptimalan proses berbasis-simulasi berhasil memitigasi-area berisiko tinggi, termasuk penutupan dingin, penyusutan, terperangkapnya gas, titik panas, dan menempelnya cetakan, memperpanjang masa pakai cetakan, memperpendek siklus pengembangan, dan mengurangi biaya.
Kinerja mekanis dan dimensi melebihi spesifikasi desain (kekuatan tarik lebih besar dari atau sama dengan 233,4 MPa, perpanjangan lebih besar dari atau sama dengan 8,92%), memastikan keamanan dan keandalan kendaraan.
Die casting terintegrasi merevolusi produksi otomotif, khususnya di sektor kendaraan listrik, dengan memungkinkan manufaktur{0}}satu langkah-integrasi yang tinggi. Menurut Citic Securities, penetrasi global die casting terintegrasi diperkirakan akan mencapai 30% pada tahun 2030, dengan potensi pasar melebihi 240 miliar RMB. Mengikuti contoh Tesla, OEM besar termasuk NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes, dan Toyota secara aktif mengadopsi teknologi ini.
