Алюминиевое литье под давлением в Китае

Литье алюминия под давлением в Китае стало важным процессом в международной цепочке поставок автомобилей, который способствует эффективности, устойчивости и инновациям в производстве транспортных средств. Легкий и прочный алюминий обеспечивает особый баланс между механическими характеристиками и расходом топлива, что необходимо современным автопроизводителям. Благодаря минимизации веса автомобиля литые алюминиевые компоненты оказывают непосредственное влияние на снижение расхода топлива, увеличение дальности работы аккумуляторов в электромобилях (EV) и сокращение выбросов углекислого газа. Это делает технологию значимой не только для производителей, но и для экологических норм во всем мире.

Такое доминирование в автомобильной промышленности Китая является естественным продолжением литья алюминия под давлением. Будучи крупнейшим производителем, страной с огромными объемами производства, с обширной цепочкой поставок и поддержкой правительства в рамках промышленной политики, Китай уже зарекомендовал себя как крупнейший производитель и один из крупнейших инноваторов в этой области. Сектор литья под давлением в стране обслуживает как местные автопроизводители, так и иностранные бренды, и обеспечивает производство блоков двигателей и корпусов трансмиссий, а также высокотехнологичных гигалитовых отливок, применяемых для изготовления кузовов EV.

Разработка легких материалов и более экологичных технологий производства идет еще быстрее. Такое соответствие между промышленной компетентностью и мировыми целями устойчивого развития позволит Китаю оставаться на переднем крае технологии литья алюминия под давлением, которая является будущим автомобилестроения.

Что такое литье алюминия под давлением?

Литье алюминия под давлением - это технология производства, при которой расплавленный алюминий подается под давлением и впрыскивается в стальную форму (матрицу) под высоким давлением. После охлаждения и застывания металла получаются сложные и точные детали с очень выгодным соотношением прочности и веса. Обычно производятся такие автомобильные детали, как блоки двигателей, корпуса коробок передач, колеса, кронштейны и структурные детали кузова.

Почему Китай лидирует в области литья алюминия под давлением?

1. Масштаб производства - В Китае тысячи литейных фирм, мелких поставщиков и многонациональных совместных литейных предприятий.
2. Преимущество в стоимости - Стоимость рабочей силы и широкая цепочка поставок конкурентоспособны, что делает производство экономически выгодным.
3. Технологический прогресс - Большинство китайских производителей перешли на литье под высоким давлением (HPDC), вакуумное литье и полутвердое литье, стремясь выпускать продукцию более высокого качества и с меньшим количеством брака.
4. Положения о правительстве - Политика, способствующая развитию легких транспортных средств и электромобилей, увеличила спрос на литые алюминиевые детали.

Процесс литья алюминия под давлением

Литье алюминия под давлением - одна из самых специализированных технологий производства, позволяющая создавать сложные и точные автомобильные компоненты с отличными механическими свойствами. Она включает в себя несколько четко регламентированных этапов, каждый из которых можно рассматривать как шаг к качеству, прочности и долговечности конечного продукта. Ниже рассматривается каждый из этих этапов:

1. Подготовка пресс-формы

Стальная пресс-форма, обычно из закаленной инструментальной стали, полностью очищается и проверяется перед началом производства и не должна иметь износа или повреждений. Затем в полость пресс-формы наносится разделительное средство или смазка, которая имеет целый ряд важных целей. Он предотвращает прилипание расплавленного алюминия к форме, обеспечивает плавное выталкивание деталей и помогает поддерживать температуру формы в последовательных циклах литья. Важно правильно подготовить форму, поскольку это напрямую связано с качеством поверхности и точностью размеров готовой детали.

2. Плавление и подготовка сплавов

Он начинается с плавки алюминиевых слитков или переработанного лома в высокотемпературной печи, которая может работать на газе, электричестве или с побуждением. На этом этапе за расплавленным алюминием внимательно следят, чтобы поддерживать оптимальный температурный режим в диапазоне от 660 до 700 °C для получения текучей массы и уменьшения дефектов. Такие элементы, как кремний, магний и медь, легируются для улучшения определенных свойств, таких как прочность, коррозионная стойкость или теплопроводность. Важно точно соблюдать химический состав, поскольку небольшое изменение в нем может сильно повлиять на функциональность автомобильных элементов.

3. Литье под высоким давлением (впрыск)

После того как расплавленный алюминий достигает нужного состояния, он заливается в подготовленную стальную литейную форму с помощью машины для литья под высоким давлением (ЛВД). Давление впрыска обычно составляет от 110 до 175 МПа, благодаря чему жидкий металл точно заполняет даже самые сложные формовочные полости. Высокое давление также способствует уменьшению пористости и усадочных дефектов для получения высокопрочных и плотных деталей. Это считается центральным моментом процесса, поскольку от него зависит качество отливки и возможность получения сложных форм без нарушения структурной целостности.

4. Охлаждение и затвердевание

Затем расплавленный алюминий впрыскивается в стальную форму, быстро охлаждается и затвердевает. Скорость охлаждения поддерживается на протяжении всего времени, чтобы кристаллизация была равномерной, а внутренние напряжения или деформации сведены к минимуму. Время охлаждения сильно зависит от толщины и сложности отливаемой детали; тонкостенная деталь может затвердеть за несколько секунд, в то время как для затвердевания более сложной детали может потребоваться более длительный цикл. Хорошо организованные контуры охлаждения (водяные каналы или масляные контуры, встроенные в литейную форму) являются обычным явлением для обеспечения постоянства в течение всего производственного цикла. Очень важно достичь баланса прочности, пластичности и точности размеров путем правильного затвердевания.

5. Выброс

После затвердевания детали выталкивающие штифты в форме выталкивают отливку. На этом этапе необходима точность, чтобы не прожечь чувствительные участки или тонкие стенки детали. В крупном автомобильном производстве часто используются автоматизированные системы выталкивания, которые гарантируют постоянство времени цикла и сводят к минимуму ручной труд. Процесс выталкивания может показаться простым, но при неправильном применении он может привести к дефектам поверхности, трещинам или смещению, что негативно скажется на пригодности конечного продукта.

6. Обрезка и отделка

В сыром литье после выталкивания может содержаться большое количество посторонних материалов, таких как вспышки, побежалости или даже литники, которые необходимо удалить. Для обрезки обычно используется гидравлический пресс или станок с ЧПУ, чтобы добиться точной линии края. Другие процессы отделки, такие как дробеструйная обработка, улучшают текстуру поверхности, а механическая обработка обеспечивает высокий допуск на размеры, необходимый для компонентов двигателя или трансмиссии. Они могут подвергаться термообработке для повышения прочности и твердости, а покрытие или анодирование повышают коррозионную стойкость. Это необходимые вторичные процессы, поскольку с их помощью необработанное литье переходит на новый уровень, где превращается в функциональный и надежный автомобильный компонент.

7. Инспекция и контроль качества

Последний этап - интенсивная проверка, в ходе которой все отливки будут соответствовать автомобильному качеству. Размеры проверяются с помощью координатно-измерительных машин (КИМ), пористость и внутренние дефекты выявляются с помощью рентгеновского контроля или средств неразрушающего контроля (NDT), таких как ультразвуковое сканирование. Качество поверхности и механическая прочность также подвергаются испытаниям для определения соответствия спецификациям. Статистический контроль процессов (SPC) и современные электронные системы мониторинга также могут быть внедрены в крупномасштабное производство для обеспечения стабильного качества тысяч материалов. Учитывая важность этих деталей как для безопасности автомобиля, так и для его эксплуатационных характеристик, они нуждаются в жестком контроле качества.

Поиск материалов для использования в автомобильном алюминиевом литье под давлением

В Китае для литья под давлением автомобилей в основном используются алюминиевые сплавы, которые выбираются из-за соотношения веса и прочности, коррозионной стойкости и возможности вторичной переработки.

Распространенные алюминиевые сплавы

ADC12 (сплав Al-Si-Cu)

• Крупные автомобильные детали широко используются в Китае благодаря их высокой литейной прочности и коррозионной стойкости.
• Применение: Блок двигателя, корпуса коробок передач, конструкционные детали.

A380

• Хорошая прочность, теплопроводность и коррозионная стойкость.
• Применение: Корпуса трансмиссий, кронштейны и системы управления тепловым режимом.

AlSi9Cu3

• Тонкостенные компоненты могут использоваться с высокой текучестью и герметичностью.
• Применение: (В двигателях) Крышки двигателя, головки блока цилиндров.

AlSi10Mg

• Хорошие механические свойства при термообработке.
• Используется: Конструктивные элементы EV, имеющие важное значение для безопасности.

Основные соображения по поводу материалов

1. Контроль примесей: Количество железа должно быть небольшим, чтобы предотвратить хрупкость.
2. Возможность вторичной переработки: Вторичный (переработанный) алюминий широко применяется для экономии денег и энергии.
3. Требования к характеристикам: Сплавы выбираются в соответствии с механическими требованиями (прочность на разрыв, усталостная прочность, теплопроводность).
4. Совместимость с поверхностной обработкой: Материалы должны быть совместимы с анодированием, порошковым покрытием или гальваническим покрытием для обеспечения коррозионной стойкости.

Применение в автомобильном секторе

Электромобили (EV)

Легкие алюминиевые литые компоненты сегодня неоценимы в секторе электромобилей, где снижение общего веса транспортного средства прямо пропорционально энергоэффективности и дальности поездки. Корпуса батарей, кожухи двигателей и крупные детали кузова все чаще изготавливаются методом литья под высоким давлением. Использование алюминия не только повышает безопасность благодаря своей структурной целостности, но и позволяет автопроизводителям оптимизировать тепловые характеристики батарей, поскольку они имеют большое значение для производительности и срока службы. Литье под давлением - это фундаментальная технология быстрого перехода к экологически чистой мобильности в Китае, где производство EV является лидером в своей категории во всем мире.

Двигатель и трансмиссия

Литье алюминия под давлением обычно применяется для изготовления корпусов, головок цилиндров и корпусов коробок передач в традиционных автомобилях с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Все эти детали должны выдерживать высокие температуры, вибрации и механические нагрузки, поэтому соотношение веса и прочности алюминия является сильной стороной. Заменив более тяжелый чугун алюминием, автопроизводители могут добиться значительного снижения общей массы автомобиля без ущерба для его долговечности. Это поможет добиться улучшения топливной экономичности и снижения вредных выбросов. Китайские литейщики также поставляют производителям гибридных автомобилей более легкие, но высокопроизводительные детали двигателей и трансмиссий, чтобы заполнить разрыв между традиционной и электрической мобильностью.

Структурные части

Все чаще стальные узлы, состоящие из множества сварных или болтовых соединений, заменяются крупногабаритными деталями, отлитыми из алюминия. Это упрощает сборку автомобиля, минимизирует количество деталей и повышает жесткость конструкции. Благодаря своим свойствам поглощения энергии удара алюминий представляет особый интерес для таких ответственных за дорожно-транспортные происшествия применений, как амортизационные стойки, подрамники и поперечины. Чтобы изготовить задний или передний кузов автомобиля из цельного куска алюминия, некоторые китайские производители используют технологию гигалитья. Это не только повышает аварийную стойкость, но и снижает стоимость производства и сборки, а также соответствует глобальной тенденции создания легких, безопасных и эффективных автомобилей.

Системы управления теплом

Теплопроводность алюминия лучше, поэтому он является предпочтительным материалом для систем управления как обычного автомобиля, так и электромобиля. Радиаторы, корпуса интеркулера и корпуса аккумуляторов зависят от алюминиевого литья, чтобы обеспечить адекватную терморегуляцию. В случае с электромобилями оптимальная температура батареи имеет большое значение для производительности, скорости зарядки и безопасности. Благодаря литым алюминиевым корпусам автопроизводители могут найти компромисс между легкой конструкцией и высокими тепловыми характеристиками. Китайские производители также вкладывают значительные средства в прецизионное литье под давлением, чтобы удовлетворить растущий спрос на высококлассные решения по терморегулированию на быстрорастущем рынке EV.

Вызовы и тенденции

Стандарты качества

Строгие международные сертификаты качества, такие как IATF 16949 и ISO 9001, являются обязательным условием для поставщиков, которые хотят конкурировать на мировых автомобильных рынках. Эти стандарты применяются на всех уровнях производства, начиная с поиска сырья и заканчивая финальной проверкой, что делает детали надежными и единообразными. Для китайских компаний, занимающихся литьем под давлением, эти стандарты - не только необходимое условие для экспорта в Европу и Северную Америку, но и путь к завоеванию доверия среди местных автопроизводителей. Для выполнения таких сложных требований все шире используются технологии высококлассного контроля, статистического управления процессами и автоматизированного мониторинга качества.

Давление окружающей среды

Процесс литья алюминия под давлением очень энергозатратен, особенно при выплавке и плавке. По мере того как окружающая среда становится все более обеспокоенной, а государственные нормы ужесточаются, производители в Китае вынуждены становиться более экологичными. Они внедряют энергоэффективные печи, рекуперацию отработанного тепла и интеграцию возобновляемых источников энергии, чтобы сократить выбросы углерода. Кроме того, стремление достичь пика выбросов углерода к 2030 году и углеродной нейтральности к 2060 году, как это предлагается в китайских целях, известных как "двойной углерод", увеличило скорость инвестирования в устойчивые технологии литья. Те компании, которые не адаптируются, могут оказаться недостаточно конкурентоспособными, поскольку мировые автопроизводители уделяют больше внимания экологически ответственной цепочке поставок.

Инновационный драйв

С появлением Tesla Giga Casting индустрия литья автомобилей под давлением изменилась, поскольку она доказала, что автомобиль можно отливать в одном большом блоке и производить его целиком. Эта инновация уменьшает количество деталей, сборку и стоимость производства, а также повышает жесткость автомобилей. Китайские компании не остаются в стороне и инвестируют в сверхкрупное оборудование для литья под высоким давлением с усилием смыкания более 10 000 тонн. Такие компании, как LK Group и Yizumi, в настоящее время разрабатывают и выпускают на рынок эти машины, которые ставят Китай во главе мирового соревнования по мегалитейному производству. Эта тенденция является переходным этапом между традиционным литьем деталей и массовыми инновациями в производстве на структурном уровне.

Устойчивое развитие

Одной из наиболее значимых тенденций в области алюминиевого литья под давлением является экологичность. Переработка алюминия экономически привлекательна, а также потребляет меньше энергии - до 95 процентов от объема производства первичного алюминия. Мощности китайских производителей по переработке алюминия также быстро растут, чтобы иметь постоянный запас вторичного алюминия для использования в литье под давлением. Автопроизводители также все активнее сотрудничают с поставщиками литья, чтобы добиться замкнутого цикла переработки, при котором производственный лом собирается и переплавляется обратно. Такой переход к циркулярной экономике не только снижает затраты, но и помогает предприятиям сократить выбросы углекислого газа, удовлетворяя не только нормативные требования, но и запросы покупателей на более экологичные автомобили.

Размер и рост рынка

На долю Китая приходится более 50 процентов всего производства алюминиевого литья под давлением в мире, поэтому он является крупнейшим региональным центром производства. Согласно отраслевым прогнозам, объем китайского рынка алюминиевого литья под давлением достигнет 25 миллиардов долларов США и будет расти на 7-9 процентов/год к 2030 году. Рост производства электромобилей, растущая потребность в облегченных автомобильных решениях для соблюдения норм расхода топлива и выбросов, а также распространение китайских автопроизводителей по всему миру являются движущими силами этого роста.

Основные регионы производства в Китае

Некоторые из провинций доминируют в области литья алюминия под давлением для автомобильной промышленности. Провинция Гуандун стала очень крупным центром, занимающимся автомобильным и электронным литьем под давлением, с развитой экспортной сетью. Провинция Чжэцзян - регион, который сделал себе имя в области точного литья и имеет тесные связи с иностранными автопроизводителями. В Шаньдуне и Цзянсу сосредоточены крупные подразделения высокопроизводительных литейных заводов, обслуживающих не только местных производителей, но и зарубежные рынки, что становится еще сильнее, поскольку Китай является ведущим мировым производителем литья под давлением.

Технологические инновации

Китайские компании, занимающиеся литьем под давлением, внедряют новые технологии, пытаясь сохранить конкурентоспособность:

• Гига-кастинг: Вслед за Tesla некоторые компании, такие как LK Group и Yizumi, производят 10 000+-тонные установки для литья под давлением крупных деталей кузова в белом (BIW).
• Литье под давлением: Поры в алюминиевых деталях сводятся к минимуму, а затем металл используется в автомобильных деталях, связанных с безопасностью.
• Автоматизация и робототехника: Роботизированные манипуляторы, используемые для распыления, извлечения и обрезки для повышения регулярности и оптимизации.
• Программное обеспечение для моделирования: Это расширенный анализ течения в пресс-форме, который поможет свести к минимуму дефекты до начала производства.

Роль в производстве электромобилей

Рынок электромобилей является основной областью роста в Китае в отрасли литья алюминия под давлением. Литой алюминий широко используется в корпусах батарей, моторов и шасси, он улучшает тепловые характеристики, прочность и эффективность. Алюминий способствует увеличению дальности поездки и снижению затрат за счет уменьшения веса и количества деталей любого автомобиля. Поскольку Китай производит более 60 процентов всех EV в мире, спрос на них продолжает расти.

Устойчивое развитие/рециклинг

В большинстве случаев литье алюминия под давлением в Китае стало более экологичным, и на первый план выходит переработанный алюминий. Он потребляет лишь четверть энергии, необходимой для первичной плавки, и снижает затраты и выбросы. Плавильные заводы все чаще становятся партнерами автопроизводителей, чтобы способствовать внедрению моделей циркулярной экономики. Следуя принципам китайских целей по двойному выбросу углекислого газа, переработка и более чистые процессы дают долгосрочные преимущества производителям, которые хотят добиться конкурентоспособности и международного доверия.

Конкурентный ландшафт

Отрасль литья алюминия под давлением в Китае достаточно конкурентоспособна, и крупные игроки работают в этом секторе, обеспечивая внутренний и международный рынки. Ningbo Tuopu Group специализируется на поставках конструкционных деталей международным автопроизводителям, а Dynacast имеет в Китае заводы по прецизионному литью. Guangdong Hongtu Technology специализируется на компонентах для батарей EV, а Wencan Group - на легких деталях для европейских автомобилей. Эти компании подчеркивают растущее лидерство Китая в области передового литья под давлением.

Перспективы на будущее

Технологические и международные изменения в автомобильной промышленности будут иметь сильную связь с будущим алюминиевое автомобильное литье под давлением в Китае. Среди самых значительных изменений - внедрение искусственного интеллекта (ИИ) и "умного" производства в процессы литья. Благодаря предиктивному обслуживанию на основе ИИ, обнаружению дефектов и мониторингу в режиме реального времени производители смогут минимизировать время простоя, повысить качество и эффективность, что сделает производство более предсказуемым и экономически выгодным.

Другая тенденция - вхождение китайских компаний, занимающихся литьем под давлением, в международные сети поставок. Наблюдается тенденция, когда многие фирмы выходят за пределы внутренних рынков и превращаются в поставщиков первого уровня для крупных производителей оригинального оборудования (OEM) в Европе и Северной Америке. Это свидетельствует о растущем техническом потенциале китайских поставщиков и растущей зависимости мировых автопроизводителей от конкурентоспособных китайских производственных мощностей.

Отрасль также приобретает новую форму благодаря переходу к мегалитью. Следуя концепции гигалитья, разработанной компанией Tesla, китайские производители инвестируют в сверхбольшие машины для литья под высоким давлением, которые могут отливать части днища автомобиля в единое целое. Эта инновация позволила снизить сложность сборки, повысить структурную целостность и снизить производственные затраты, что делает ее очень востребованной в будущих автомобильных платформах, особенно в электромобилях.

Наконец, лидерство в области устойчивого развития становится показателем долгосрочной конкурентоспособности. Компании, которые будут применять технологии вторичной переработки, использовать вторичный алюминий и инвестировать в низкоэмиссионные методы выплавки, получат экономические и экологические преимущества. Поскольку Китай находится на пути к достижению углеродной нейтральности, компании, занимающиеся литьем под давлением, которые соответствуют этой программе, будут в лучшем положении, чтобы соответствовать нормативным требованиям, удовлетворять запросы международного рынка и двигать отрасль в зеленое будущее.

Заключение

Сайт автомобильная промышленность литья алюминия под давлением в Китае находится на этапе своего высокого роста, на который влияет мировой спрос на легкие, эффективные и экологически чистые виды транспорта. Поскольку автопроизводители переходят на выпуск электромобилей, спрос на изделия из алюминия, такие как корпуса аккумуляторов, корпуса двигателей и структурные детали, также растет. Эта тенденция подчеркивает значение технологии литья под давлением для минимизации веса автомобиля, повышения эффективности и соблюдения строгих экологических норм. Китайские производители также инвестируют в современные процессы, включая литье под высоким давлением, вакуумное литье и гигалифт, что позволяет им оставаться конкурентоспособными на международном уровне. Одновременно с этим постепенный переход на переработанный алюминий и "зеленое" производство позволяет отрасли соответствовать национальным уровням сокращения выбросов углерода. Китай укрепляет свою роль крупнейшего производителя автомобилей в мире, а также технологического лидера в мировом литье алюминия под давлением.