網站導航
【蘇州正和鋁業液冷板】一體式壓鑄是汽車制造的終局嗎？（下）
一體式壓鑄的難點在于需要材料、工藝、模具、設備的配合。汽車工業沖、焊、涂、總四大工藝也是經過近百年的時間才形成了如今完備的工藝技藝、穩定生產流程和高度適配量產需求的良品率。從特斯拉發布采用一體化后地板的Model Y至今，一體式壓鑄工藝才問世不到兩年時間，人員、機器、材料、工藝方法、環境系統仍在面向100%成熟的道路上艱難跋涉。
1. 免熱處理喪失的好處
免熱材料是制約一體式壓鑄技術***鋪開的**原因。熱處理是傳統壓鑄件獲得/強化性能（強度、塑性、沖擊韌性、硬度、疲勞強度等），調整內部晶體均衡度的主要手段。
壓鑄件一般會通過T7\T6兩種熱處理方式。分別具體為T7：固溶處理加穩定化處理，人工矯形的難度會很大；T6 ：固溶處理加完全人工時效，該熱處理方式后工件變形只能矯平。但熱處理導致的二次熱脹冷縮會帶來產品尺寸變形，或并產生氣孔。小型零件可以通過整形工裝（用模具整形的方式）等方式矯正。大型結構件壓鑄過程中的溫度、壓力、模流更加難以控制，熱處理導致的產品變形問題將更多。通過后期整形的成本極高，且工藝更加復雜，導致難以實現商業化。
2. 到底要什么樣的免熱材料？
目前免熱材料性能的提升癥結并不在于材料配方，而在行業未能明確到底需要什么樣性能的免熱材料。
因為要明確免熱材料所需的材料性能，需要從**初的原始設計開始，重新設計和研究計劃一體化零件的結構性；之后通過模擬分析判斷出每個部位所需的強度高低和碰撞下的延展率需求如何。而這只能從主機廠出發。材料**表示:“目前來看（2021年年底）國內主機廠提出的一些需求是非常粗糙的，都還很不準確。車企對一體式壓鑄也在嘗試，材料廠更是不清楚具體的情況。”目前，一些企業在較為成型的免熱鋁合金鑄造材料上已有所突破。德國萊茵菲爾登、美國鋁業以及中國立中集團、上海交大材料團隊擁有免熱材料**。但有**表示，立中集團的免熱材料仍主要應用在小型鑄造件上，目前一體式壓鑄主流商用免熱材料仍集中在美國鋁業的材料基礎上。因此，傳統壓鑄所采用的，需要經過熱處理才可增強性能的鋁合金材料，不符合一體式壓鑄大型構件的量產需求。從而不需要熱處理，就能獲得相應機械性能的免熱處理鑄造鋁合金材料應需而生。但免熱材料在避免熱處理導致的矯形“麻煩”后，也失去了通過熱處理獲得更強機械性能、調整均衡合金內部結晶組織的機會。更大的工件尺寸和更復雜的工件形狀，也進一步放大了這些問題。
因此，目前免熱材料在材料本身面臨兩大挑戰：如何獲得能夠與沖壓零件相媲美的，更高的機械性；如何降低零件性能對合金內部缺陷/內部組織的敏感性；
在與材料緊密相關的工藝層面也存在兩大問題：如何保證大型零件整體性能的均衡性，避免一處與另一處的強度/韌性等性能表現不一致；如何解決因材料延展性不足，而導致的連接工藝性能變差的問題。
的工藝層面也存在兩大問題：如何保證大型零件整體性能的均衡性，避免一處與另一處的強度/韌性等性能表現不一致；如何解決因材料延展性不足，而導致的連接工藝性能變差的問題。
3. 差異化一體壓鑄用鋁合金材料
此外，國內多家車企和鑄造企業已宣布具備了免熱材料的開發能力。
2021年10月，蔚來與帥翼馳聯合開發一體壓鑄免熱處理強韌化壓鑄鋁合金 材料 EZCAST 系列，將應用于第二代平臺車型上。
2021 年 12 月，華人運通高合汽車與上海交通大學輕合金國家工程中心在新 材料開發、低碳輕合金開發上達成戰略合作，雙方全球發了免熱處理的TechCast?超大鑄造用低碳鋁合金。今年2月，鑄造企業拓普與華人運通高合聯合量產下線車身后艙，長款達到 1700mm*1500mm，實現 15-20%的減重。
目前的一體壓鑄用的鋁合金材料的開發還處于初始階段。各主機廠、研發機構、材料供應商、壓鑄供應商都百家爭鳴般的在推廣自己的材料，但材料的**終選定還是取決于各主機廠目標零件對材料基礎性能、制造性能、成本等的綜合考量。從長遠來看，一體壓鑄用的鋁合金材料必定會形成差異化、系列化的牌號體系，以滿足各主機廠、各零件等的個性化需求。抓準整車性能對零件的需求是把控開發目標以及合理提升產品合格率的關鍵。
4. 為滿足工藝而降低標準
按照流程，當免熱合金材料確認之后，就是將合金液體灌入模具內，用壓鑄機一壓了事。但目前的現狀是，完美的一體式壓鑄澆排系統和與之配套的模具也不存在。目前全行業一體化壓鑄的開發體系并不健全，現有的開發項目基本還處于仿效的道路上，對基礎原理的研究和細化仍待深入探索。而布局一體式壓鑄技術，就需要從壓鑄的底層原理開始重新學習。
如外界理論上以壓鑄機的鎖模力與壓鑄零件的投影面積，作為什么樣的機器能做多大規模工件的量化標準，但這種簡單的對應關系并不適用于工藝實踐。在實踐過程中，還要考慮到設備運作流量，動態推動力等等。在工藝充填過程中的零件造型、壁厚的分布狀態，澆注系統的造型設計等因素，也是衡量零件與設備匹配度更為重要的因素。
5. 積累仿真數據
鋁合金鑄造本身是一個非常復雜的成型過程。目前還很難在零件設計之初準確預測其完成時各個部位的機械性能。這需要一體化壓住各環節對試驗、實踐數據的收集分析，一體式壓鑄專業團隊與仿真數據庫的建立。
例如在澆排系統的設計上，零件尺寸偏大、結構復雜，且鋁合金溶液有著敏感的結晶時間段。為確保鋁合金能在規定時間內充滿型腔，流體在模具中的流動需要非常精確的仿真，以優化進液、排氣口在內的流道設計。不僅是澆排系統，車身零件設計、鑄造工藝過程，都需要這樣高度精確的仿真過程。“高壓壓鑄因為其高溫、高壓、高流速的問題具備以下技術難點和問題，技術壁壘較高。而且，一體壓鑄構件也常常出現孔隙率缺陷、以及氣泡問題等。”
這些對于主機廠和零部件企業來說都是一個全新的摸索階段。仿真是基于前期大數據積累之后對未來的預測。所以在前期缺乏積累的情況下，預測是都是不準的（造成良品率較低等問題）。隨著主機廠慢慢掌握了數據積累，甚至試模、調整工藝參數、優化流道設計等方面的基礎方法后，在全產業鏈協同之下，成品率就會提***真數據的積累過程將有賴于鑄造團隊和工業大數據軟件的協同推進。雖然現在有壓鑄機和壓鑄廠提供團隊，但并不意味著主機廠可以完全依賴供應商的交鑰匙工程，而是需要自己掌握一體式壓鑄的KNOW HOW：一方面實現高良品率的穩定生產；另一方面則為后續零件開發積累經驗。
6. 壓鑄島向更大的方向去
壓鑄工藝涉及到壓射速度、充型時間、模具溫度等等一系列參數設計，環環相扣，都會直接影響產品質量。與仍在努力攻堅克難的免熱材料、澆流體系、整體工藝相比，壓鑄機和壓鑄島等設備的技術成熟度要相對更高，而且正朝著更“大”的方向進發。
目前，壓鑄機的主流結構設計分為兩板式和三板式壓機。其中，三板式壓鑄機鎖模力只有一個。兩板式由于采用伺服電機的行使控制（瑞士布勒長于兩板式的壓機設計），能夠在一個區間內柔性控制鎖模力。其中直壓和兩板式壓機除在裝備壽命、穩定性、壓鑄機尺寸方面的優勢外，相比過去**明顯的好處是產線的柔性更好。同噸位的直壓式、兩板式，與三板式壓機的價格差異不大。直壓、兩板式，與三板的區別主要在于對壓機基礎零部件的要求更高，壓機結構設計的要求也更高。
公司信息
我要咨詢
每日熱詞
