Oorzaken en verbeteringsmaatregelen voor scheurvorming in de wielnaaf van gietaluminium onder lage druk

gieten onder lage druk Kan een hoge graad van mechanisatie en automatisering bereiken, productiviteit (10 ~ 15 type/h) verhogen, kan het vele ongunstige menselijke factoren in het productieproces ook verminderen, het tarief van afgewerkte producten verbeteren, die zeer de arbeidsintensiteit van arbeiders verminderen. Echter, de kwaliteit van lage druk gietstukken door het proces plan, proces parameters, schimmel structuur en handmatige bediening en andere factoren, een onredelijk ontwerp of onjuiste werking van de link kan leiden tot lage druk gieten gebreken. Het ontstaan van aluminium wielbreuken is een belangrijke factor die de productiekosten en productiviteit van ondernemingen beïnvloedt. Daarom is het vooral belangrijk om de oorzaken van scheuren in aluminium wielen van lagedrukgietwerk te bespreken. Vervolgens zal ik met u bespreken in China lage druk gieten fabriek gieten aluminium Ontstaan van scheuren in autowielen en maatregelen om ze te verwijderen.

Wat is een lagedrukgietwiel?

Lagedrukgietwielen worden vervaardigd met lagedrukgiettechnologie voor een hoge dichtheid, hoge sterkte en goede kwaliteitscontrole. Het proces injecteert een vloeibare legering onder lage druk in een mal, waar de legering afkoelt en stolt. Lagedrukgieten produceert wielen met een hoge dichtheid, homogene structuur, goede sterkte en taaiheid en is geschikt voor massaproductie.

Het productieproces is onderverdeeld in verschillende stappen: eerst wordt de vloeibare legering in de matrijs geïnjecteerd, vervolgens wordt de legering afgekoeld en gestold en ten slotte wordt het wiel afgewerkt met een warmtebehandeling, afwerkings- en verfproces. Dit proces vermindert luchtbellen en onzuiverheden, verbetert de sterkte en precisie en verhoogt de veiligheid van het wiel.

samen metgravitatiegietenLagedrukgieten is efficiënter en produceert producten van betere kwaliteit dan zwaartekrachtgieten. Zwaartekrachtgieten vertrouwt op de zwaartekracht om het metaal te laten stromen, wat kan leiden tot ongelijkmatige verdeling, wat de kwaliteit en veiligheid in gevaar brengt. Lagedrukgieten regelt de stroom van de aluminiumlegering door druk uit te oefenen, wat zorgt voor wielnauwkeurigheid en sterkte.

Als gevolg daarvan worden gegoten wielen met lage druk steeds belangrijker in de autofabricage, omdat ze een hoge efficiëntie, kwaliteit en veiligheid bieden.

Lage druk gieten wiel technologie voordeel en industriële waarde remodelleren

​Revolutie in precisieproductie aangedreven door mechanische automatisering

De lagedrukgiettechnologie heeft door een hoge mate van mechanisatie en automatisering een stabiele productiecapaciteit van 10 tot 15 stuks per uur bereikt, wat ongeveer 30% hoger is dan het rendement van het traditionele zwaartekrachtgieten. Het kernprincipe is het gebruik van lagedrukgas (0,02-0,08MPa) om vloeibare aluminiumlegeringen soepel in de gietvormholtes te persen, waardoor de problemen van opgerold gas en geoxideerde slak, veroorzaakt door het vrij stromen van metaalvloeistof bij zwaartekrachtgieten, worden vermeden. Neem als voorbeeld een massaproductieproject voor een wiel van een nieuw energievoertuig: door de introductie van de volledig automatische lagedrukgietlijn steeg de productopbrengst van 82% naar 96%, terwijl de arbeidskosten met 45% daalden. De combinatie van een closed-loop controlesysteem van de matrijstemperatuur en intelligente druksensoren zorgde ervoor dat de interne korrel van het gietstuk verfijnd werd tot op microniveau en dat de dynamische buigmoeheidslevensduur van de wielnaaf meer dan 1.000.000 cycli bedroeg, wat volledig voldoet aan de vereisten van lichtgewicht en veiligheid van high-end voertuigen. Dit voldoet volledig aan de dubbele eisen van lichtgewicht en veiligheid van high-end modellen.

---

Interdisciplinaire diagnose van scheuroorzaken in lagedruk gietwielen

​Diepe correlatie tussen scheurmorfologie en bezwijkmechanismen

In het productieproces van wielen van aluminiumlegeringen is de vorming van scheuren vaak het resultaat van de koppeling van meerdere factoren, zoals materiaaleigenschappen, constructief ontwerp en procesparameters. Volgens de analyse van breukmechanica kunnen wielscheuren worden onderverdeeld in drie hoofdtypen:

1. ​Thermisch barsten (stollingsdefecten)Het komt meestal voor bij de spaakrandverbinding en manifesteert zich als een netvormige scheur verdeeld langs de korrelgrenzen. De essentie is dat het vloeibare restmetaal tussen het dendritische skelet aan het einde van de stolling niet bestand is tegen de krimpspanning en typische gevallen tonen aan dat de waarschijnlijkheid van thermisch scheuren met 60% toeneemt als de plaatselijke afkoelsnelheid hoger is dan 4°C/s.
2. ​Koudscheuren (mechanische spanning)De breuk is meestal te vinden aan de wortel van de naafflens en de breuk vertoont typische brosse breukkarakteristieken. Faalanalyse van een naaf van een bedrijfsvoertuig toonde aan dat het gestolde metaal dat achterbleef in de liftbuis tijdens het ontvormen ervoor zorgde dat het gietstuk werd onderworpen aan een trekspanning van meer dan 200 MPa, wat direct een penetrerende scheur veroorzaakte.
3. ​Spanningscorrosie (omgevingsinteractie)In omgevingen met een hoge luchtvochtigheid aan de kust werken restspanningen binnen de naaf synergetisch samen met chloride-ionen om scheuren te veroorzaken die zich langzaam uitbreiden langs de korrelgrenzen. Dergelijke scheuren vertonen een kenmerkende dendritische bifurcatiemorfologie bij microscopische observatie.

​Systematische analyse van belangrijke breukfactoren

1. Mechanische versterking van structurele ontwerpfouten

• ​Spanningsconcentratie bij scherpe hoekenAls de straal van de binnenste fillet in het spaakovergangsgebied minder dan 3 mm is, kan de spanningsconcentratiefactor (Kt) oplopen tot 3,5-4,2, wat veel hoger is dan de vloeigrens van de aluminiumlegering A356-T6 (220MPa). Simulatiegegevens van een sportwiel laten zien dat na het optimaliseren van de R-hoek van 2 mm naar 5 mm, de maximale equivalente spanning wordt verlaagd van 315MPa naar 185MPa.
• ​Wanddikte mutatie-effectWanneer het verschil in wanddikte tussen aangrenzende gebieden groter is dan 3:1, kan de thermische spanningsgradiënt die tijdens het afkoelingsproces wordt gegenereerd door de limiet van de materiaaltreksterkte heen breken. Het breukgeval van een lichtgewicht wielnaaf laat zien dat de dikte van de velg-spaakverbinding werd teruggebracht van 8 mm naar 3 mm, wat resulteerde in een lokale spanningspiek van 280MPa.

2. Systeemrisico van verkeerde procesparameters

• ​Smal tijdsvenster om druk vast te houdenEen wachttijd van minder dan 15 seconden leidt tot onderbreking van krimp en vorming van krimploslating, terwijl meer dan 40 seconden mechanische weerstand creëert tegen het stollen van het metaal in de stijgbuis. Een DOE-test van een project bevestigde dat wanneer de wachttijd binnen het bereik van 25-30 seconden wordt gehouden, het scheurpercentage wordt teruggebracht van 7,2% tot 0,8%.
• ​Onjuiste controle van vulsnelheidAls de vulsnelheid hoger wordt dan 120 mm/s, neemt de kans op turbulente metaal-vloeistof gasrollen toe met 40% en worden de microscopische defecten gevormd door gasretentie het startpunt van scheurinitiatie. Het step-up proces (initieel 0,03MPa, uiteindelijk 0,06MPa) kan de vulsnelheid en het risico op gasrollen effectief in evenwicht brengen.

3. Dynamische evenwichtsuitdagingen in thermisch beheer van matrijzen

• ​op hol geslagen temperatuurgradiëntWanneer het temperatuurverschil van de matrijs meer dan 50 ℃, de stolling krimp verschil tarief van elk gebied van het gieten meer dan 0,8%, het veroorzaken van thermische scheurvorming. Een fabriek door middel van de implantatie van schimmel temperatuur controle punt gevonden dat de temperatuurschommeling in de spaak gebied tot ± 30 ℃, na de installatie van partitie temperatuurregeling systeem temperatuurverschil is stabiel binnen ± 5 ℃.
• ​Verkeerde selectie van koelmediumTraditionele waterkoeling veroorzaakt gemakkelijk een plotselinge daling van de oppervlaktetemperatuur van de matrijs, het gebruik van aërosol gemengde koeltechnologie kan de koelsnelheid van 3-8 ℃ / s nauwkeurig regelen, om de dovende spanning door de snelle koeling te vermijden.

---

Technische oplossingen voor scheurpreventie

​1. Geoptimaliseerd systeem voor de dynamica van liftsystemen

• ​Reconstructie van de geometrie van de loperDe diameter van de liftpijp werd vergroot van Φ 60mm naar Φ 85mm, en met het ontwerp van de hellende runner van 30° werd de stroomsnelheid van de metaalvloeistof gestabiliseerd op 0,8-1,0m/s. De praktijk van een project toonde aan dat deze beweging de kans op bevriezing van de liftpijp met 70% verminderde.
• ​Isolatie-upgradesGebruik van een nanomicroporeuze warmtebewaringsmantel (thermische geleidbaarheid ≤ 0,1 W/m-K), die de tijdslimiet van warmtebehoud verlengt met 40% in vergelijking met het traditionele keramische vezelmateriaal om de gladheid van het krimpkanaal te garanderen.

​2. Bionisch optimalisatiepad voor structureel ontwerp

• ​Technologie voor het in kaart brengen van spanningsstromenHerverdeling van spaakmaterialen op basis van topologie-optimalisatiealgoritmen om de hoofdspanningsrichting af te stemmen op de versterkingsoriëntatie. Een lichtgewicht wiel heeft door deze techniek 12% aan gewicht verloren, terwijl de buigstijfheid met 18% is toegenomen.
• ​gradiëntovergangsregelHet ontwerpen van een 1:4 conische overgangszone in het gebied van wanddikteverandering en het toevoegen van spanningsontlastende groeven met een diepte van 1,5 mm aan de wortel van de spaak, verminderde de lokale spanningspiek met succes van 295MPa naar 175MPa.

​3. Vorm intelligente temperatuurregeling systeeminnovatie

• ​Gekoppelde temperatuurregeling met meerdere zonesOntwikkeld: een onafhankelijke temperatuurregelmodule met zes zones, waarbij de velgzone is ingesteld op 320°C (om make-upkrimp te bevorderen) en de spaakzone op 280°C (om thermisch barsten te voorkomen). Bij de massaproductie van een wiel van een topmerk zorgt dit systeem ervoor dat de uniformiteit van de matrijstemperatuur ±3℃ bedraagt.
• ​Dynamische koelstrategieLuchtkoeling wordt gebruikt om de matrijstemperatuur tijdens het vullen op peil te houden en mistkoeling wordt ingeschakeld om het stollen tijdens de wachtfase te versnellen, waardoor de hele productiecyclus 8 seconden korter wordt.

---

Procesinnovatiepraktijken van Ningbo Hexin

In de samenwerking met een Duits luxemerk bereikte het team van He Xin de benchmark voor de industrie door drie belangrijke technologische doorbraken:

1. ​Lage-druk giet-spin composiet vervormingstechnologieDe radiale slagvastheid van de wielnaaf wordt verhoogd met 35%.
2. ​Gradiëntverwarmingssysteem (gepatenteerde technologie)Het oppervlak van de matrijs is bedekt met een 0,2 mm dikke coating van titaniumnitride. Samen met het inductieverwarmingsapparaat bereikt het een nauwkeurige temperatuurregeling met een temperatuurverschil van ≤5℃ in het spaakgebied.
3. ​Digitaal processimulatieplatformIntegratie van MAGMAsoft en ANSYS systeem comprimeert het aantal matrijsproeven van 12 naar 3, wat de ontwikkelingscyclus verkort met 60%.

---

De juiste installatie voor gietwielen onder lage druk kiezen

Er zijn vier kerncompetenties waarover een kwaliteitsleverancier moet beschikken:

• ​Materiaal databaseAccumulatie van tienduizenden sets van procesparameters en legeringseigenschappen om de relatie in kaart te brengen, snelle afstemming van de beste materiaaloplossingen
• ​Kwaliteitscontrole van het hele procesVaststelling van 12 kwaliteitscontrolepunten van analyse van de zuiverheid van ingots (Fe-gehalte ≤ 0,15%) tot detectie van röntgenfouten (ASTM E505-norm).
• ​flexibele productie: Snelwisselsysteem compatibel met 16-24 inch wielen, wisseltijd <45 minuten
• ​groene productie: Terugwinningspercentage aluminiumspaanders ≥95%, energieverbruik per eenheid product is 28% lager dan het industriegemiddelde.

---

Veelgestelde vragen en antwoorden

1. Waarom zijn gegoten wielen met lage druk geschikter voor nieuwe energievoertuigen?
De hoge verdichting is bestand tegen het momentane koppel van de motor (≥3000N-m), terwijl de lichtgewicht eigenschap (40% gewichtsvermindering ten opzichte van stalen wielen) de actieradius direct verbetert met 5%-8%.

2. Hoe bepaal je de oorzaak van scheuren door metallografische analyse?

• Thermisch scheuren: aanwezigheid van een continue oxidelaag op de korrelgrenzen, scheuren in de vorm van een zigzagnetwerk
• Koude breuk: de breuk is recht, zichtbare duidelijke solubilisatiestappen
• Spanningscorrosie: aanwezigheid van elementaire Cl-verrijking aan de scheurtip (EDS-detectie)

3. Hoe beïnvloedt de levensduur van de mal de mate van scheurvorming?
Als de matrijs meer dan 5000 matrijscycli gebruikt wordt, kunnen microscheurtjes in het oppervlak leiden tot een toename van de loslaatweerstand van 25%, waardoor regelmatige reparatie met lasercladding nodig is (herstel van de oppervlaktehardheid tot boven HRC 45).

4. Wat zijn de toekomstige richtingen van technologische ontwikkeling?
Kunstmatige intelligentie werd geïntroduceerd in de procesoptimalisatie, waarbij algoritmen voor machinaal leren het drukprofiel in realtime regelden, met als doel de kraaksnelheid onder 0,11 TP3T te houden, terwijl de productiviteit met nog eens 201 TP3T werd verhoogd.