Jaki jest najlepszy stop do odlewania ciśnieniowego w samochodach?

Krótka odpowiedź: aluminium to najlepszy wybór w przypadku większości odlewów ciśnieniowych w samochodach

Jeśli chodzi o odlewanie ciśnieniowe samochodów w tej branży dominują stopy aluminium, zwłaszcza A380 i ADC12. Zapewniają niezrównaną kombinację lekkości, przewodności cieplnej, odporności na korozję i lejności. Dla profesjonalnego producenta odlewów ciśnieniowych produkującego obudowy skrzyni biegów, części silników, tłoki, zawory i nowe części samochodowe do produkcji energii, aluminium jest domyślnym punktem wyjścia. Zastosowania form do odlewania ciśnieniowego cynku i stopy magnezu służą konkretnym niszom, ale aluminium stanowi ponad 55% całkowitego wolumenu odlewów ciśnieniowych na całym świecie.

Dlaczego aluminium A380 jest punktem odniesienia w branży

A380 jest najczęściej stosowanym stopem aluminium do odlewania ciśnieniowego w Ameryce Północnej i cieszy się uznaniem na całym świecie. Oferuje najlepszą w swojej klasie równowagę pomiędzy lejnością, wytrzymałością mechaniczną i odpornością na korozję, co czyni go stopem najczęściej wybieranym do produkcji średnich i dużych konstrukcyjnych części samochodowych, takich jak wsporniki silnika, obudowy skrzyń biegów, pokrywy obudów skrzyń biegów i miski olejowe. Jego kompatybilność z obróbką końcową CNC czyni go równie atrakcyjnym dla dostawców części samochodowych zorientowanych na eksport.

Wysoka zawartość krzemu w A380 zapewnia doskonałą płynność w formie, zmniejszając porowatość i wady skurczowe nawet w skomplikowanych wnękach. Dobrze anoduje również w celu uzyskania funkcjonalnych wykończeń, chociaż anodowanie kosmetyczne wymaga wariantu o niskiej zawartości krzemu, takiego jak Alloy 518.

ADC12: Preferowany wybór w produkcji azjatyckiej

ADC12 (japoński odpowiednik A383 w JIS) to najczęściej stosowany stop aluminium do odlewania ciśnieniowego w chińskich i japońskich zakładach produkcyjnych. Zawiera nieco wyższą zawartość krzemu i niższą zawartość miedzi niż A380, co zapewnia nieznacznie lepszą lejność i płynność – idealny do cienkościennych, skomplikowanych geometrycznie komponentów, takich jak małe części samochodowe, precyzyjne części mechaniczne i obudowy elektroniki.

Wiodący producenci odlewów ciśnieniowych aluminium polegają na ADC12 w przypadku takich komponentów, jak obudowy pomp olejowych, obudowy przekładni, pokrywy silników silników, odlewy skrzyń biegów i panewki skrzyni korbowej. Jego stabilność wymiarowa zmniejsza wyzwania związane z obróbką CNC w dużych seriach, co czyni go opłacalnym wyborem w przypadku nowych części samochodowych do wytwarzania energii, w tym obudów akumulatorów i obudów falowników.

Odlew cynkowy: precyzja, twardość i trwałość narzędzia

Stopy cynku — najczęściej z rodziny ZAMAK (Zamak 3, 5 i 7) — stanowią drugą główną kategorię materiałów stosowanych w odlewach ciśnieniowych w branży motoryzacyjnej. Nadają się szczególnie do małych, skomplikowanych i precyzyjnych komponentów, gdzie istotne są wąskie tolerancje i wykończenie powierzchni. Oprzyrządowanie do form do odlewania ciśnieniowego cynku znacznie przewyższa oprzyrządowanie aluminiowe, dzięki czemu cynk jest atrakcyjny w przypadku bardzo dużych serii produkcyjnych.

Dwa stopy cynku do odlewania ciśnieniowego mają granicę plastyczności około 2,5 razy wyższą niż typowe stopy aluminium. Stop EZAC osiąga twardość Brinella około 125 BHN w porównaniu do 70–85 BHN dla standardowych stopów aluminium. Cynk ma również znacznie niższą temperaturę topnienia niż aluminium, zużywając mniej energii na cykl i zmniejszając zużycie formy odlewniczej. Zastosowania motoryzacyjne obejmują małe zawory, złącza, mechanizmy klamek drzwi i okucia dekoracyjne.

Głównym ograniczeniem cynku w odlewach ciśnieniowych samochodów jest gęstość — części cynkowe są zauważalnie cięższe niż ich odpowiedniki aluminiowe, co jest wadą, ponieważ producenci samochodów naciskają na lżejsze pojazdy, aby spełnić cele w zakresie oszczędności paliwa i zasięgu, szczególnie w przypadku nowych zastosowań części samochodowych wykorzystujących energię.

Stopy magnezu: lekka granica dla komponentów EV i NEV

Magnez jest najlżejszym metalem konstrukcyjnym dostępnym do odlewania ciśnieniowego, a jego rola w nowych, energetycznych częściach samochodowych szybko rośnie. Stop AZ91D jest najczęściej stosowanym i najlepiej odlewanym komercyjnym stopem magnezu do odlewania ciśnieniowego. W porównaniu z aluminium magnez zapewnia dodatkową redukcję masy komponentów o 20–30%, co jest główną zaletą w przypadku części silników elektrycznych, półek akumulatorowych i paneli konstrukcyjnych platform NEV.

Jednakże stopy magnezu wymagają dokładniejszej kontroli procesu ze względu na ich wrażliwość na utlenianie i mogą być mniej odporne na korozję bez odpowiedniej obróbki powierzchni. W porównaniu z aluminium magnez jest również bardziej miękki, mniej stabilny wymiarowo i zazwyczaj droższy. Czynniki te ograniczają jego zastosowanie do zastosowań krytycznych pod względem wydajności i wrażliwych na wagę, a nie do ogólnego odlewania ciśnieniowego w branży motoryzacyjnej.

AlSi9Cu3: Europejska norma dotycząca elementów silników i skrzyń biegów

AlSi9Cu3 to stop aluminium zgodny z normą europejską, szeroko stosowany przez producentów odlewów ciśnieniowych samochodów do produkcji wymagających elementów układu napędowego: obudów pomp olejowych, obudów połączonych przekładni, panew obudów skrzyń biegów, korpusów skrzyń korbowych i pokryw silników. Jego kluczową zaletą jest dobra odporność na pełzanie, co oznacza, że ​​utrzymuje stabilność wymiarową w podwyższonych temperaturach roboczych, co jest krytycznym wymogiem w przypadku podzespołów w pobliżu silników spalinowych lub zespołów silników elektrycznych. Zawartość krzemu zwiększa również odporność na korozję, dzięki czemu AlSi9Cu3 dobrze nadaje się zarówno do platform pojazdów konwencjonalnych, jak i nowych.

Wybór stopu według typu części samochodowej

Co sprawia, że wybór stopu producenta odlewu ciśnieniowego jest niezawodny?

Oprócz składu chemicznego stopów, solidni producenci odlewów ciśnieniowych odróżniają się od innych niezawodnych producentów odlewów ciśnieniowych. Ciśnienie odlewania pod wysokim ciśnieniem (HPDC) zwykle mieści się w zakresie od 1000 do 30 000 psi, w zależności od geometrii części i wybranego stopu. Kontrola wymiarowa za pomocą współrzędnościowej maszyny pomiarowej, certyfikacja materiałów i dokumentacja PPAP to standardowe wymagania dla łańcuchów dostaw odlewów ciśnieniowych aluminium klasy samochodowej.

W szczególności w przypadku nowych części samochodowych do produkcji energii producenci odlewów ciśnieniowych aluminium muszą również spełniać bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące kontroli porowatości, szczelności ciśnieniowej i czystości powierzchni, ponieważ wiele komponentów NEV ma bezpośredni kontakt z układami wysokiego napięcia lub obwodami chłodziwa. Przewiduje się, że światowy rynek odlewów ciśnieniowych będzie rósł do 2030 r. w tempie CAGR wynoszącym 6,4%, przy czym odlewy ciśnieniowe z aluminium będą stanowić ponad 55% całkowitego wolumenu, głównie dzięki zapotrzebowaniu sektorów EV i NEV na lekkie i precyzyjne części samochodowe.

Ostateczne zalecenie: Dopasuj stop do zastosowania

Nie ma jednego „najlepszego” stopu do wszystkich zastosowań w odlewnictwie samochodowym – ale hierarchia jest jasna. Stopy aluminium (A380, ADC12, AlSi9Cu3) obejmują zdecydowaną większość części samochodowych pod względem objętości i wartości. Zastosowania form do odlewania ciśnieniowego cynku służą precyzyjnym, małym częściom o dużej trwałości narzędzi. Magnez jest nowym wyborem w przypadku ekstremalnie lekkich wymagań w nowych, energetycznych częściach samochodowych. Współpraca z doświadczonym producentem odlewów ciśnieniowych, który może pomóc w wyborze stopu i który kontroluje cały proces, od projektu formy po kontrolę końcową, jest najważniejszym czynnikiem pozwalającym uzyskać trwałe, dokładne wymiarowo części samochodowe na dużą skalę.