Analyse- und Optimierungslösung der Druckgusstechnologie von Automatikgetriebegehäusen für Fahrzeuge mit neuer Energie

Bei Fahrzeugen mit neuer Energie handelt es sich um die Verwendung unkonventioneller Fahrzeugkraftstoffe als Energiequelle (oder die Verwendung herkömmlicher Fahrzeugkraftstoffe, die Verwendung neuer Fahrzeugantriebseinheiten) und die Integration fortschrittlicher Technologien in die Leistungssteuerung und den Antrieb von Fahrzeugen. Neue Technologie, neue Struktur des Autos. Dazu gehören hauptsächlich: Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV), reine Elektrofahrzeuge (BEV, einschließlich Solarfahrzeuge), Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb, andere neue Energiefahrzeuge (z. B. hocheffiziente Energiespeicherung, Dimethylether) usw. Produktkategorie.

Unter dem doppelten Druck von Energie und Umweltschutz werden Fahrzeuge mit neuer Energie derzeit zweifellos zur Entwicklungsrichtung zukünftiger Fahrzeuge auf der ganzen Welt. Für mein Land werden die neuen Energiefahrzeuge meines Landes während der Periode des „Zwölften Fünfjahresplans“ offiziell in die Phase der Industrialisierung eintreten: Von 2011 bis 2015 wird es in die Phase der Industrialisierung eintreten und Stadtbusse, Hybridautos und kleine Elektrofahrzeuge mit neuer Energie in der gesamten Gesellschaft fördern. Fahrzeug. Während des „13. Fünfjahresplans“ von 2016 bis 2020 wird mein Land neue Energiefahrzeuge und Multienergie-Hybridfahrzeuge weiter populär machen, und Plug-in-Elektroautos und Wasserstoff-Brennstoffzellenautos werden nach und nach in normale Familien Einzug halten. Daher werden nach entsprechenden Plänen Fahrzeuge mit neuer Energie sicherlich zum Mainstream der Entwicklung der Automobilindustrie werden.

1. Strukturform des Automatikgetriebes für Fahrzeuge mit neuer Energie


Das Getriebe ist ein wichtiger Bestandteil des Antriebsstrangs konventioneller und hybrider Elektrofahrzeuge. Die Leistung des Getriebes hat einen wichtigen Einfluss auf Leistung, Wirtschaftlichkeit und Komfort des Fahrzeugs. Da neue Energiefahrzeuge direkt oder hauptsächlich von Elektromotoren angetrieben werden, wird die Getriebestruktur, eine Schlüsselkomponente des Kraftübertragungssystems, im Vergleich zu Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoffmotor erhebliche Änderungen erfahren. Aufgrund des großen Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen und des großen Betriebsdrehzahlbereichs des Elektromotors waren ursprünglich für gewöhnliche Autos 5-Gang- und 6-Gang-Getriebe erforderlich, bei Elektrofahrzeugen jedoch nur 2-Gang- und 1-Gang-Getriebe. Der Motor muss umgekehrt werden. Eine funktionale Vereinfachung führt häufig zu struktureller Komplexität. In Fahrzeugen mit neuer Energie ist die Energieverteilungseinrichtung, die zur Energieverteilung und -integration verwendet wird, ein Satz Planetengetriebemechanismen, bei denen der Planetenträger mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist, das Hohlrad mit der Welle des Motors verbunden ist und auch mit dem Abtriebsrad verbunden ist. Die Kraft der Getriebewelle treibt den Generator zur Stromerzeugung an, und die Mitte ist mit der Kupplung verbunden. Beim Schalten der Leistung wird das Sonnenrad gesperrt, so dass das Planetengetriebe mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis arbeitet. Die Getriebeplanetengetriebestruktur des neuen Energiefahrzeugs ist in Abbildung 1 dargestellt.

Was den Entwicklungstrend betrifft, weist das Getriebe neuer Energiefahrzeuge die Merkmale einer einfachen Gesamtstruktur und einer komplexen Teilstruktur auf. Der Gesamtaufbau ist einfach, was bedeutet, dass das Getriebe als Getriebe vereinfacht wurde oder ein Zahnradgetriebeteil im Antriebsstrang vorhanden ist. Der Teilaufbau ist kompliziert und der Planetenaufbau muss im Kupplungsgehäuse angeordnet werden, um den stufenlosen Geschwindigkeitswechsel zu realisieren. Wenn ein solch teilweise komplexer Aufbau realisiert werden soll, muss das Problem der integralen Anformung des Getriebegehäuses mit dem Innenrad gelöst werden. Was die Herstellungstechnologie betrifft, gibt es derzeit drei Probleme.

1) Als Kernmechanismus der Kraftübertragung im Automobil erfordert die Getriebestruktur eine äußerst hohe Präzision, um den reibungslosen Betrieb und die gleichmäßige Beschleunigung des Automobils zu gewährleisten. Getriebe sind im Betrieb starken zyklischen Belastungen ausgesetzt, die oft mehrere tausend U/min betragen. Wenn im Inneren des Zahnrads häufige Defekte wie Poren, Lunker und Mikrorisse auftreten, fällt das Zahnrad aufgrund von Ermüdungsbrüchen aus und beeinträchtigt die Kraftübertragung. Instabil und sogar ein Sicherheitsunfall. Ein Hauptproblem besteht jedoch darin, die Genauigkeit zu verbessern, Verformungen zu vermeiden und Druckgussfehler zu reduzieren.

2) Bei der Kraftübertragung muss die Zahnradstruktur viel Kraft für den Eingriff der Zähne und Zähne aushalten, was eine gute Verschleißfestigkeit der Oberfläche des Zahnrads erfordert und die Verschleißfestigkeit von der Härte abhängt. Die Härte des Materials wird hauptsächlich durch die Legierungszusammensetzung bestimmt. Aber wie wir alle wissen, erfüllen ADC12 und Al-Si9Cu3, die im konventionellen Druckguss verwendet werden, bei weitem nicht die Anforderungen an die Verschleißfestigkeit. Daher muss das Problem der Druckgussmaterialien gelöst werden.

3) Da die Zahnradstruktur einer hohen Wechselbeanspruchung ausgesetzt ist, stehen die Zahnradzähne beim Eingriff unter großem Druck. Es ist schwierig, die Oberflächenhärte durch einfache Optimierung der Aluminiumdruckgusslegierung deutlich zu verbessern. Auch die Frage, mit welcher Technologie die Oberfläche der Innenverzahnung lokal verstärkt werden soll, ist zu einem dringend zu lösenden Problem geworden.

2 Dringende Probleme, die beim Druckguss von Getriebegehäusen für neue Energiefahrzeuge gelöst werden müssen

Derzeit wird die Formtechnologie für fortschrittliche Getriebegehäuse für Fahrzeuge mit neuer Energie auf dem Weltmarkt von ausländischen Unternehmen monopolisiert, beispielsweise von Bosch aus Deutschland, ZF, Eaton aus den USA, Fuji aus Japan und Torotrak aus Großbritannien. Obwohl mein Land in den letzten Jahren der Forschung und Entwicklung der Formtechnologie des Getriebegehäuses für Fahrzeuge mit neuer Energie immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt hat, hinken die diesbezüglichen Erfolge immer noch hinterher. Die wichtigsten Punkte, die beachtet und gelöst werden müssen, konzentrieren sich hauptsächlich auf den Schlüsselprozess des Druckgusses, die Forschung und Entwicklung neuer Aluminiumlegierungsmaterialien für den Druckguss und die lokale Verstärkungstechnologie der Innenzahnradoberfläche.

2.1 Der Schlüsselprozess des Druckgusses


1) Formstruktur- und Prozessoptimierungstechnologie


Aufgrund der Eigenschaften hoher Temperatur und hohem Druck beim Druckguss von Aluminiumlegierungen hängt die Füllform der Metallschmelze beim Druckguss eng mit Qualitätsfaktoren wie Gussdichte, Porosität und Oberflächenrauheit zusammen. Und der Füllvorgang erfolgt in einem geschlossenen Hohlraum, der schwer vorstellbar ist. Es ist schwierig, Prozessdaten zu erhalten, z. B. ob der Füllvorgang reibungslos durchgeführt werden kann, ob das Gieß- und Entladesystem angemessen ist und ob der Druckgussvorgang mit Luft bedeckt ist. Basierend auf dem eigentlichen Druckgussprozess wird nach Ermittlung der thermischen und physikalischen Eigenschaften des Materials ein Druckgussmodell mit der Finite-Elemente-Methode erstellt, um das Strömungsfeld, das Temperaturfeld und die Legierungserstarrung des Druckgussteils zu analysieren, sein Füllgesetz zu untersuchen und das Gusssystem zu optimieren. Anhand der Berechnungsergebnisse sollen Defekte wie Poren, Kälteisolation und Lunker von Druckgussteilen vorhergesagt werden. Darüber hinaus kann die Finite-Elemente-Methode auch den Füllvorgang der Form und die Änderung des Formtemperaturfeldes dynamisch darstellen. Anhand der Ergebnisse der Temperaturfeldsimulation wird die Temperaturfeldänderungskurve der wichtigen Knoten auf der Oberfläche des Formhohlraums extrahiert, die Knotentemperatur analysiert, die thermische Spannung des Knotens berechnet, der Thermoschock der Form beurteilt und schließlich der thermische Riss auf der Oberfläche des Druckgussformhohlraums beurteilt. . Daher ist es notwendig, den Druckgussprozess des Getriebegehäuses für Fahrzeuge mit neuer Energie durch Finite-Elemente-Software zu simulieren und zu optimieren und die optimale Öffnung des Anschnitts und den endgültigen Formteil der Druckgussform des Getriebegehäuses mit der internen Zahnradstruktur zu bestimmen. Um das Problem der Kälteisolierung und Luftlöcher zu lösen, wird an der Formstelle ein großer Auspuff installiert. Darüber hinaus wird beim Druckgussprozess eine Formflussanalyse durchgeführt, um den Fluss des flüssigen Metalls, die Erstarrung und die thermische Spannung in der Form zu bestimmen.

2) Temperaturkontrolltechnologie


Die Temperaturkontrolle des Druckgussprozesses des Getriebegehäuses aus Aluminiumlegierung für neue Energie besteht hauptsächlich aus der Kontrolle der Gusstemperatur und der Formtemperatur. Während des Druckgussprozesses von Getriebegehäusen aus Aluminiumlegierung hat die Temperaturkontrolle einen wichtigen Einfluss auf den thermischen Zustand und die Verarbeitungseffizienz des Füllprozesses und ist ein wichtiger Faktor für die Erzielung hochwertiger Gussteile. Generell gilt, dass die Gießtemperatur nicht zu hoch oder zu niedrig sein sollte. Wenn die Gießtemperatur zu hoch ist, neigt die flüssige Legierung unter dem Einfluss hoher Geschwindigkeit zu turbulenter Strömung, Wirbelstrom, Vadose und anderen Phänomenen, wodurch die Füllqualität beeinträchtigt wird. Wenn die Gusstemperatur jedoch zu niedrig ist, wird die Zusammensetzung ungleichmäßig und die Fließfähigkeit schlecht, was sich auf die Füllbedingungen auswirkt und zu Fehlern im Guss führt.

Die Temperatur der Form ist ein weiterer wichtiger Faktor im Druckgussprozess. Wenn die Formtemperatur zu hoch ist, sinkt die Abkühltemperatur der Legierung, die Dicke der feinkörnigen Schicht verringert sich und die Körner werden gröber, sodass die Festigkeit abnimmt. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Schwunddepressionen. Wenn die Formtemperatur zu niedrig ist, wird die Oberflächenschicht kondensiert und dann durch den Hochgeschwindigkeitsflüssigkeitsfluss aufgebrochen, was zu Defekten der Oberflächenschicht und sogar zu Formversagen führt. Die Formtemperatur hat großen Einfluss auf die Lebensdauer der Form. Durch den starken Temperaturwechsel entsteht ein komplexer Spannungszustand, und der häufige Spannungswechsel führt zu Rissen in der Form. Der Einfluss der Formtemperatur auf die Maßtoleranz von Gussteilen: Wenn die Formtemperatur stabil ist, ist auch die Maßschrumpfungsrate der Gussteile stabil. Im Allgemeinen kann die Formtemperatur durch Steuerung der folgenden Faktoren gesteuert werden: Steuerung der Legierungsgusstemperatur, des Gussvolumens, der Wärmekapazität und der Wärmeleitfähigkeit; Kontrollieren Sie das Design des Angusssystems und des Überlauftanks, um den thermischen Gleichgewichtszustand einzustellen. Steuern Sie den Einspritzdruck und die Einspritzgeschwindigkeit. Steuern Sie das Formmaterial: Je besser die Wärmeleitfähigkeit des Formmaterials ist, desto gleichmäßiger ist die Temperaturverteilung, um das Wärmegleichgewicht zu verbessern.

1) Zeitkontrolltechnologie


Die Zeitsteuerung bezieht sich hauptsächlich auf die Steuerung der Füllzeit, der Druckaufbauzeit, der Druckhaltezeit und der Formverweilzeit. Die Bestimmung dieser Zeiten ist hauptsächlich das Ergebnis einer Kombination von Faktoren wie Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, physikalischen Eigenschaften der Metallschmelze, Gussstruktur und Formstruktur. Daher ist Zeit im Druckgussprozess von entscheidender Bedeutung. Aufgrund der Vielzahl beteiligter Faktoren ist die Kontrolle jedoch sehr schwierig. Die Zeit, die das geschmolzene Metall benötigt, um unter Druck in den Hohlraum einzudringen, bis dieser gefüllt ist, wird als Füllzeit bezeichnet und spiegelt den Koordinationsgrad verschiedener Faktoren im Füllprozess umfassend wider. Die Füllzeit wird anhand folgender Faktoren bestimmt: Bei hoher Legierungsgusstemperatur kann die Füllzeit länger sein; Bei hoher Formtemperatur kann die Füllzeit länger sein; Wenn der dickwandige Teil des Gussteils weit vom inneren Anguss entfernt ist, kann die Füllzeit länger sein; Bei Legierungen mit hoher latenter Wärme und spezifischer Schmelzwärme kann die Füllzeit länger sein. Die Aufbauzeit des Verstärkungsdrucks bezieht sich auf die Verstärkungsphase der Metallschmelze während des Füllvorgangs, beginnend mit dem Füllen der Kavität, bis der Verstärkungsdruck einen vorgegebenen Wert erreicht, d. h. der spezifische Einspritzdruck steigt an. Die Zeit, die benötigt wird, bis sich der Druck aufbaut. Nachdem das geschmolzene Metall den Hohlraum gefüllt hat, wird der Zeitraum, in dem das geschmolzene Metall unter der Wirkung des spezifischen Drucks des Verstärkers erstarrt, als Haltezeit bezeichnet. Die Funktion des Haltedrucks besteht darin, dass der Einspritzstempel den Druck durch das unverfestigte Material und das Metall im Anschnittteil auf den Hohlraum überträgt, so dass das erstarrende Metall unter hohem Druck kristallisiert, um einen dichten Guss zu erhalten.

2.2 Forschung und Entwicklung neuer Aluminiumlegierungen für den Druckguss


Es gibt viele Arten traditioneller Aluminiumdruckgusslegierungen. Hinsichtlich ihrer Systeme umfassen sie hauptsächlich die Al-Si-Serie, die Al-Si-Cu-Serie, die Al-Si-Mg-Serie und die Al-Mg-Serie. Die physikalischen Eigenschaften, mechanischen Eigenschaften und Prozesseigenschaften der einzelnen Systeme unterscheiden sich erheblich. Druckguss-Aluminiumlegierungen der Al-Si-Serie sind im Allgemeinen eutektische Aluminiumlegierungen, die eine gute thermische Rissbeständigkeit und gute Fließeigenschaften aufweisen, aber nicht durch Wärmebehandlung verstärkt werden können und eine geringe Zugfestigkeit aufweisen. Druckguss-Aluminiumlegierungen der Al-Si-Mg-Serie sind im Allgemeinen untereutektisch. Aluminiumlegierungen weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Schlagzähigkeit und Streckgrenze auf, aber die Gussleistung des Materials ist schlecht. Das Al-Mg-System ähnelt dem Al-Si-Mg-System und die Korrosionsbeständigkeit und Schlagzähigkeit sind relativ gut, die Gießbarkeit ist jedoch schlecht. Aufgrund der komplexen lokalen Struktur des Getriebegehäuses mit interner Getriebestruktur für Fahrzeuge mit neuer Energie, um die es in diesem Artikel geht, muss die verwendete Aluminiumlegierung im Druckgussprozess eine gute Fließfähigkeit aufweisen; Damit die Zahnräder verschleißfest sind, muss die Härte der Aluminiumlegierung hoch sein. Bei allen oben genannten Systemen auf Al-Si-, Al-Si-Mg- und Al-Mg-Basis ist es schwierig, gleichzeitig die Produktanforderungen zu erfüllen. Für das Al-Si-Cu-System, sei es das untereutektische YL112 oder das übereutektische YL113 und YL117, sind die Fließeigenschaften sehr gut, was den Anforderungen beim Formen komplexer Druckgussteile gerecht wird und mit den komplexen Teilen des Formhohlraums verglichen werden kann. Gut gefüllt. Darüber hinaus weisen Aluminiumlegierungen auf Al-Si-Cu-Basis eine bessere Luftdichtheit und Heißrissbeständigkeit auf. Darüber hinaus ist der Wärmeausdehnungskoeffizient niedrig und das Druckgussteil verformt sich nach dem Formen nicht leicht. Der wichtigste Vorteil des Al-Si-Cu-Systems ist die bessere Verschleißfestigkeit.

Daher kann vom Getriebegehäuse für Fahrzeuge mit neuer Energie, bei dem es um lokale komplexe Struktur, Maßhaltigkeit und hohe Verschleißfestigkeit geht, nur das Al-Si-Cu-System die umfassenden Anforderungen mehrerer Aspekte gleichzeitig erfüllen.

Die typische Sorte der Al-Si-Cu-Reihe, die eine größere Härte aufweist, ist YL117 (YZAlSi17Cu5Mg), und ihr Brinell-Härtewert liegt bei etwa HB100-110; Bei Aluminiumdruckgusslegierungen der Al-Zn-Serie ist der Härtewert relativ groß. ZL401, sein Härtewert liegt bei etwa HB80 - 90. ZL401 verfügt über hervorragende Gießeigenschaften, geringe lineare Schrumpfung und gute mechanische Eigenschaften, Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit bei Raumtemperatur. Der Hauptnachteil besteht darin, dass die thermische Festigkeit der Legierung nicht hoch ist, die Dichte hoch ist und auch die Korrosionsbeständigkeit schlecht ist. Aufgrund der Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit und Gewichtsreduzierung ist es für ZL401 daher schwierig, die Produktanforderungen zu erfüllen.

Die Härte von YL117 reicht jedoch nicht aus, um das Problem der Verschleißfestigkeit von Innenverzahnungen zu lösen. Um das Problem der Verschleißfestigkeit von Aluminiumdruckgusslegierungen zu lösen, ist es daher notwendig, das Design ihrer Zusammensetzung auf der Grundlage des Al-Si-Cu-Systems zu optimieren. Aufgrund der Anforderungen an die Verschleißfestigkeit und die Verbesserung der Fließeigenschaften muss zunächst der Siliziumanteil in der Legierung erhöht werden. Bei einem Siliziumgehalt über 12 % entsteht ein übereutektisches Al-Si-Binärlegierungssystem, das hervorragende Fließeigenschaften aufweist und komplexe Anforderungen erfüllen kann. Füllanforderungen an Druckgussteile; Zweitens kann eine Erhöhung des Siliziumgehalts die Verschleißfestigkeit der Legierung erheblich verbessern. Darüber hinaus kann eine Erhöhung des Siliziumgehalts auch die Neigung zu thermischer Rissbildung und Schrumpfung verringern und die Dichte von Druckgussteilen verbessern. Rein unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Verschleißfestigkeit kann der Siliziumgehalt sogar bis zu 25–28 % betragen. Ein zu hoher Siliziumgehalt führt jedoch zu vielen Problemen. Polygonales Primärsilizium und längliches eutektisches Silizium treten häufig in übereutektischen Al-Si-Legierungen mit hohem Siliziumgehalt auf. Allerdings kann eutektisches Silizium leicht nadelförmig oder länglich sein, was die mechanischen Eigenschaften der Legierung erheblich schwächt, und da der lokale Härtewert des eutektischen Siliziums zu hoch ist, wird die nachfolgende Schneidleistung ernsthaft beeinträchtigt. Dennoch ist der weltweite Trend zur Entwicklung von druckgegossenen Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt unumkehrbar. Sowohl das Chongqing Nonferrous Metals Research Institute als auch das Beijing Aeronautical Materials Research Institute haben neue verschleißfeste Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt entwickelt. Der höchste Gehalt an Si-Elementen beträgt 28 %, und die Verschleißfestigkeit wurde im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumdruckgusslegierungen erheblich verbessert. Das deutsche Unternehmen BENZ hat außerdem eine druckgegossene Aluminiumlegierung mit hohem Siliziumgehalt entwickelt, die hauptsächlich in Zylinderlaufbuchsen für V6-Motoren verwendet wird und deren Verschleißfestigkeit der von Zylinderlaufbuchsen aus Gusseisen entspricht.

Beim Hinzufügen des Cu-Elements zu einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit hohem Siliziumgehalt wird neben der Berücksichtigung des Effekts der Mischkristallverfestigung des Cu-Elements auch davon ausgegangen, dass das Cu-Element leicht eine intermetallische Verbindungsphase und eine eutektische Struktur anderer Legierungselemente erzeugen kann, was als Verstärkungseffekt in der Legierung genutzt wird. Phase und verschleißfeste Phase können die Härte und Festigkeit von Aluminiumdruckgusslegierungen wirksam verbessern. Nachdem der hypereutektischen Al-Si-Legierung Mg hinzugefügt wurde, bis auf eine kleine Menge, um mit Aluminium eine feste Lösung zu bilden, bildet es hauptsächlich eine Mg2Si-Ausscheidungsphase mit Si, die die umfassenden Eigenschaften von Druckguss-Aluminiumlegierungen durch den Mechanismus der Dispersionsverstärkung verbessert. Darüber hinaus hemmt Mg auch die schädlichen Auswirkungen der Fe-Phase. Wenn der Fe-Gehalt steigt, können Al-Fe-Si-Mg-Verbindungen gebildet werden, wodurch die Schädlichkeit von Fe verringert wird. Allerdings kann die Zugabe übermäßiger Cu- und Mg-Elemente leicht zu einer Komponentenentmischung führen und die Legierungseigenschaften ungleichmäßig machen. Darüber hinaus verringert die Zugabe von überschüssigem Cu-Element die Korrosionsbeständigkeit der Legierung erheblich.

Seltenerdelemente werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften bei der Anwendung von Metallmaterialien weithin geschätzt. Die Zugabe einer angemessenen Menge an Seltenerdelementen kann die Stabilität der Struktur verbessern und die umfassenden Eigenschaften der Legierung verbessern. Die verstärkende Wirkung von Seltenerdelementen in Aluminiumlegierungen zeigt sich hauptsächlich in der Festigung der festen Lösung, der Kornfeinungsfestigung und der Dispersionsfestigung während der Ausscheidung der zweiten Phase. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Zugabe einer entsprechenden Menge Ce einerseits die Legierungskörner verfeinern kann; Andererseits kann es nadelförmige Ausscheidungen bilden und die Verschleißfestigkeit der Legierung verbessern. Wenn die Legierung mit einem Überschuss an Seltenerdelementen jedoch Verschleißbedingungen ausgesetzt ist, kommt es zu einer großen Anzahl von Abplatzungsgruben auf der Oberfläche, was in direktem Zusammenhang mit einer großen Anzahl von Ausscheidungen steht. Seltenerdoxide zeichnen sich durch einen hohen Schmelzpunkt und ein großes spezifisches Gewicht aus. Durch den Zusatz einer entsprechenden Menge an Seltenerdoxiden kann die Verschleißfestigkeit von Aluminiumlegierungen um mehr als 20 % verbessert werden.

Durch die Zugabe von Cu, Mg-Elementen, Seltenerdelementen und Seltenerdoxiden zum hypereutektischen Al-Si-Aluminiumlegierungssystem mit hohem Siliziumgehalt können die Verschleißfestigkeit und die umfassenden mechanischen Eigenschaften von Aluminiumdruckgusslegierungen erheblich verbessert werden, und sie werden unweigerlich zur Wahl verschleißfester Druckgussteile. Oder der unvermeidliche Trend zum Legierungsdesign.

2.3 Lokale Verstärkungstechnologie der Innenzahnoberfläche


Es gibt drei wichtige Methoden zur lokalen Oberflächenverstärkung des Innenzahnrads des Getriebegehäuses aus druckgegossener Aluminiumlegierung für Fahrzeuge mit neuer Energie.

a) In-situ-Oxidationsmethode


Zu den In-situ-Oxidationsmethoden gehören hauptsächlich chemische Oxidation, anodische Oxidation, Mikrolichtbogenoxidation und andere Methoden. Die chemische Oxidationsmethode besteht darin, durch chemische Reaktion bei einer bestimmten Temperatur einen dünnen Oxidfilm auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung zu bilden. Diese Art von Folie ist sehr dünn, die Folienschicht ist weich und die Verschleißfestigkeit ist sehr gering, sodass sie nicht allein verwendet werden kann. Beim herkömmlichen Anodisieren wird eine Aluminiumlegierung als Anode und Blei, Kohlenstoff oder Edelstahl als Kathode verwendet und in einem Elektrolyten wie Oxalsäure, Schwefelsäure und Chromsäure oxidiert, um einen porösen anodischen Aluminiumoxidfilm mit hochgeordneten Nanoporen zu erhalten. Die Membran ist eine doppelschichtige Struktur, die aus einer dichten Barriereschicht und einer porösen Schicht mit Säulenstruktur besteht. Die Mikrolichtbogenoxidation, auch Plasmaoxidation genannt, ist eine Oberflächenbehandlungstechnologie für das In-situ-Wachstum von Keramikschichten auf Metalloberflächen auf Basis anodischer Oxidation. Das Prinzip besteht darin, dass in der alkalischen Lösung unter der Wirkung des externen elektrischen Feldes, das von der speziellen Stromversorgung für die Mikrolichtbogenoxidation bereitgestellt wird, die Oberfläche des Anodenwerkstücks eine Mikrolichtbogenentladung in einem Mikrobogenbereich erzeugt, der höher ist als der Faraday-Entladungsbereich, und gleichzeitig werden augenblicklich hohe Temperaturen und hoher Druck erzeugt. Unter Einwirkung von Elektrizität, Wärme, Plasma und anderen Faktoren entsteht durch die Reaktion eine dünne Schicht aus Aluminiumoxidkeramik, deren Dicke 1 μm bis 200 μm oder sogar mehr betragen kann und die eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit aufweist.

b) Surface Milling (SMAT)-Methode


Durch die Einwirkung von Hochfrequenz und multidirektionaler Belastung wird auf der Oberfläche des Metallmaterials durch starke plastische Verformung eine nanokristalline Schicht ohne Poren, ohne Verschmutzung und ohne Bindungsschnittstelle mit der Matrix erhalten, d. h. die nanokristalline Schicht der Materialoberfläche wird realisiert. Durch die Oberflächen-Nanometerisierung können die Oberflächen- und Gesamteigenschaften des Materials durch die Optimierung der Oberflächenorganisation erheblich verbessert werden. Sie ist in der Industrie leicht zu realisieren und wird voraussichtlich praktische Anwendung finden. Da die Forschung zur Oberflächen-Nanokristallisation jedoch gerade erst begonnen hat, gibt es in den letzten Jahren Literatur, die erfolgreich nanokristalline Strukturschichten auf verschiedenen Metalloberflächen durch oberflächenmechanische Schleiftechnologie hergestellt hat, darunter Aluminiumlegierungen, kohlenstoffarme Stähle, rostfreie Stähle, industrielles Reintitan und andere kubische Strukturen. Material. Der Verformungsmechanismus des Flächenfräsens ist derzeit noch nicht vollständig verstanden. Darüber hinaus ist es für komplexe Formen des Oberflächenschleifens von Teilen immer noch schwierig, Technologie und Technologie wirklich anzuwenden.

c) Externe Einführung der Hartbeschichtungsmethode


Eine Methode zum Aufbringen einer harten oder superharten Beschichtung von außen auf die Oberfläche einer Aluminiumlegierung unter Verwendung von Techniken wie physikalischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung und Sprühen. Mit den vorhandenen Methoden ist es jedoch im Allgemeinen schwierig, eine lokale Beschichtungsvorbereitung auf der Oberfläche komplexer Druckgussteile zu erreichen.

3. Fazit


1) Zur Simulation und Berechnung des Druckgusses des Getriebegehäuses für Fahrzeuge mit neuer Energie ist die Verwendung der Finite-Elemente-Methode erforderlich. Die Kavitätsstruktur, das Anguss- und Entwässerungssystem, die Schmelzfüllung, die Erstarrung und die thermische Belastung der Druckgussform können optimiert und berechnet werden. Darüber hinaus müssen wichtige Prozessparameter wie Temperatur und Zeit beim Druckguss streng kontrolliert werden;

2) Um die Verschleißfestigkeitsanforderungen des Innenzahnrads des Getriebegehäuses für Fahrzeuge mit neuer Energie zu erfüllen, sollte eine übereutektische Aluminiumlegierung mit hohem Siliziumgehalt verwendet werden. Auf der Grundlage der Kontrolle des Gehalts an Cu- und Mg-Elementen sollten Seltenerdelemente oder Seltenerdoxide hinzugefügt werden, um die Verschleißfestigkeit zu verringern. Verbessern Sie die umfassenden Eigenschaften von Aluminiumdruckgusslegierungen;

3) Durch den Einsatz der Mikrolichtbogenoxidationstechnologie kann das Innenzahnrad des Getriebegehäuses aus Aluminiumlegierung für Fahrzeuge mit neuer Energie lokal verstärkt werden, um eine harte und dicke Aluminiumoxidschicht zu bilden, die die Produktanforderungen des Innenzahnrads erfüllen kann und sich leicht industriell herstellen lässt.