통합 다이캐스트 차체 구성요소는 현대 자동차 제조 분야의 주요 기술 혁신을 나타냅니다. 이 기술을 사용하면 1단계 다이 캐스팅을 통해 알루미늄 합금 부품을 하나 또는 몇 개의 대형 부품에 고도로 통합할 수 있어 생산 비용이 크게 절감되고 차량 범위가 향상되며 전반적인 안전 성능이 향상됩니다. 이 문서는 통합된 전면 구획 다이캐스팅 프로젝트에 대한 사례 연구를 제시합니다.{4}} 기계적 성능이 뛰어나고 다양한 연결 요구 사항이 있는 대형-복잡한-구조적 구성 요소의 경우 다이캐스팅 문제와 위험을 파악합니다. 시뮬레이션 분석, 공정 매개변수 최적화 및 금형 설계를 통해 최종 제품은 치수 정확도, 내부 품질 및 기계적 성능 요구 사항을 준수합니다.
1. 통합 전면 구획의 구조 및 주요 개발 포인트
통합 다이캐스팅은 기존의 스탬핑 및 용접 공정을 한 단계로 결합하고 높은 조임력 다이캐스팅 기계를 사용하여{0}}여러 개의 알루미늄 합금 부품을 하나 또는 몇 개의 대형 부품으로 형성합니다. 이 기술의 장점은 다음과 같습니다.
비용 절감: 생산 단계가 줄어들고 용접 지점이 줄어들어 전체 차량 비용이 절감됩니다.
경량 설계: 단일{0}}재료 알루미늄 합금으로 차량 주행 가능 거리가 향상됩니다.
향상된 안전성: 용접이 줄어들어 비틀림 강성과 충돌 성능이 향상됩니다.
여기서 연구한 통합 전면 구획의 크기는 1600mm × 940mm × 700mm, 무게는 53kg, 평균 벽 두께는 4.6mm입니다. 이 부품은 AlSi7 시리즈 열처리-무처리- 알루미늄 합금을 사용합니다. 주요 성능 요구 사항에는 215MPa 이상의 인장 강도, 115MPa 이상의 항복 강도, 9% 이상의 연신율 및 20도 이상의 굽힘 각도가 포함됩니다. 내부 품질은 다공성, 나사산 구멍 결함 및 윤곽 치수에 대해 엄격하게 제어되며 전체 크기 합격률은 97% 이상이고 가공되지 않은 표면은 1.6~3.0mm 공차 내에서 제어됩니다.-
2. 다이캐스팅 공정 및 금형 설계
2.1 과제와 위험
전면 구조 구성요소인 통합 다이캐스트 전면 수납공간은 충돌, 피로 및 연결 성능 요구사항을 충족하고 용접, SPR 및 접착 조인트를 수용해야 합니다. 큰 크기, 긴 충진 경로, 불균일한 응고로 인해 공정이 복잡해지고 고정밀 장비와 엄격한 품질 관리가 필요합니다. 열처리-무처리- 합금을 사용하면 열 변형을 방지할 수 있지만 입고 재료 검사, 용광로 모니터링, 공정 중 검사 등 재료 구성과 공정 품질을 주의 깊게 모니터링해야 합니다.-
2.2 공정 매개변수 설계
선택한 재료는 AlSi7 열처리-무처리- 알루미늄 합금입니다. 게이팅 및 환기 시스템을 포함한 총 질량은 ~65.5kg이며, 투영 면적은 15,978cm²이고 평균 벽 두께는 4.6mm입니다. 공정 매개변수와 사출 속도 곡선은 금형 충진율, 플런저 면적, 알루미늄 밀도, 벽 두께를 기준으로 계산되어 균일한 충진과 응고를 보장합니다.
2.3 시뮬레이션 분석 및 최적화
주요 프로세스 지표는 흐름 시뮬레이션을 사용하여 최적화되었습니다.
충전 속도: 내부 게이트 속도는 45~85m/s, 평균 67.4m/s로 유지되어 안정적인 금형 충전을 보장합니다.
채우는 온도: 620도 이상의 전체 온도; 저온-차단 위험을 줄이기 위해 보조 게이트를 추가하여 온도가 낮은 영역을 완화했습니다.
재료 흐름 추적: 댐핑 타워 또는 리벳팅 영역에서 수렴이 없는 균일한 흐름을 확인했습니다.
응고 및 수축: 두꺼운-벽 영역은 마지막으로 응고됩니다. 프리캐스트 핀과-고압 냉각 방식으로 수축 위험을 줄여줍니다.
가스 벤팅: 가스가 갇히기 쉬운 지역의 벤팅을 최적화했습니다.
핫스팟 및 곰팡이 고착: 두꺼운-벽 영역에서 식별된 핫스팟. 질화 처리 및 표면 코팅으로 처리된 고-위험 부착 영역.
2.4 금형 및 장비 매칭
금형 설계와 사출 시스템은 70,000kN의 조임력, 1,078kN의 사출력, 17.5MPa 시스템 압력의 다이캐스팅 기계 사양에 맞춰 조정되어 안정적이고 정밀한 생산을 보장합니다.
3. 다이 캐스팅 시험 및 검증
3.1 내부 품질
X-레이 검사를 통해 내부 품질이 심각한 결함 없이 모든 사양을 충족함을 확인했습니다.
3.2 기계적 성질
부품에서 채취한 샘플은 233.4MPa 이상의 인장 강도, 104.6MPa 이상의 항복 강도, 8.92% 이상의 연신율을 보여 설계 요구 사항을 충족했습니다.
3.3 치수 정확도
3D 스캐닝 결과 전체적인 변형은 1.5mm 이내로 치수 공차를 준수하는 것으로 나타났습니다.
4. 결함분석 및 시정조치
보강 리브의 콜드 셧 및 R-코너 균열: 리브 형상 최적화, R-코너 반경 증가, 금형 코어 두께 감소로 금속 흐름이 개선되고 콜드 셧 및 균열 문제가 해결되었습니다.
게이트 위치 표면 긁힘: 드래프트 각도가 증가하고 금형 온도가 80도에서 50도로 조정되었으며 사출 속도가 감소하여 표면 품질이 향상되었습니다.
조타실 연결 변형: 슬라이더 환기 각도를 조정하고 압력 보정 기능을 추가하여 변형을 제어하고 적절한 개방 거리를 유지합니다.
5. 결론
시뮬레이션-기반 프로세스 최적화를 통해 상온 차단, 수축, 가스 포착, 핫스팟, 금형 고착 등 고위험 영역을 성공적으로 완화하고, 금형 수명을 연장하고, 개발 주기를 단축하고, 비용을 절감했습니다.
기계적 및 치수 성능은 설계 사양(인장 강도 233.4MPa 이상, 신율 8.92% 이상)을 초과하여 차량 안전성과 신뢰성을 보장합니다.
통합 다이 캐스팅은 한 단계 높은-통합 제조를 가능하게 함으로써 특히 EV 부문에서 자동차 생산에 혁명을 일으키고 있습니다. Citic Securities에 따르면 통합 다이캐스팅의 전 세계 보급률은 2030년까지 30%에 도달하고 시장 잠재력은 2,400억 위안을 초과할 것으로 예상됩니다. Tesla의 사례를 따라 NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes, Toyota 등 주요 OEM이 이 기술을 적극적으로 채택하고 있습니다.
