تجزیه و تحلیل و راه حل بهینه سازی فناوری ریخته گری دایکست بدنه گیربکس اتوماتیک برای خودروهای انرژی جدید

وسایل نقلیه با انرژی جدید به استفاده از سوخت خودروهای غیر متعارف به عنوان منبع انرژی (یا استفاده از سوخت های متعارف خودرو، استفاده از واحدهای نیروگاه جدید خودرو) و ادغام فناوری های پیشرفته در کنترل قدرت خودرو و رانندگی اشاره می کنند. تکنولوژی جدید، ساختار جدید خودرو. عمدتاً عبارتند از: وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEV)، وسایل نقلیه الکتریکی خالص (BEV، از جمله وسایل نقلیه خورشیدی)، وسایل نقلیه الکتریکی سلول سوختی (FCEV)، وسایل نقلیه موتور هیدروژنی، سایر انرژی های جدید (مانند ذخیره انرژی با راندمان بالا، دی متیل اتر) وسایل نقلیه دسته بندی، و غیره.

در حال حاضر، تحت فشار دوگانه انرژی و حفاظت از محیط زیست، وسایل نقلیه جدید انرژی بدون شک مسیر توسعه وسایل نقلیه آینده در کل جهان خواهند شد. برای کشور من، در دوره "برنامه پنج ساله دوازدهم"، خودروهای انرژی نو کشورم رسما وارد مرحله صنعتی شدن خواهند شد: از سال 2011 تا 2015 وارد مرحله صنعتی شدن می شود و اتوبوس های شهری، خودروهای هیبریدی و خودروهای کوچک برقی با انرژی جدید را در کل جامعه ترویج می کند. وسیله نقلیه طی دوره سیزدهمین برنامه پنج ساله از سال 2016 تا 2020، کشور من وسایل نقلیه با انرژی جدید و خودروهای هیبریدی چند انرژی را بیشتر محبوب خواهد کرد و خودروهای برقی پلاگین و خودروهای سلول سوختی هیدروژنی به تدریج وارد خانواده های معمولی خواهند شد. بنابراین، طبق برنامه ریزی های مربوطه، وسایل نقلیه جدید انرژی مطمئناً به جریان اصلی توسعه صنعت خودرو تبدیل خواهند شد.

1. شکل ساختاری گیربکس اتوماتیک برای وسایل نقلیه با انرژی جدید


گیربکس بخش مهمی از پیشرانه خودروهای الکتریکی معمولی و هیبریدی است. عملکرد گیربکس تأثیر مهمی بر قدرت، اقتصاد و راحتی خودرو دارد. از آنجایی که وسایل نقلیه با انرژی جدید مستقیماً یا عمدتاً توسط موتورهای الکتریکی هدایت می شوند، ساختار انتقال، جزء کلیدی سیستم انتقال قدرت آن، در مقایسه با وسایل نقلیه موتور سوخت سنتی، دستخوش تغییرات قابل توجهی خواهد شد. با توجه به گشتاور زیاد در سرعت پایین و محدوده سرعت عملیاتی گسترده موتور الکتریکی، گیربکس های 5 سرعته و 6 سرعته در ابتدا در خودروهای معمولی مورد نیاز بود، اما در خودروهای الکتریکی فقط 2 سرعته و 1 سرعته بود. موتور باید معکوس شود. ساده سازی عملکردی اغلب به پیچیدگی ساختاری منجر می شود. در وسایل نقلیه انرژی جدید، دستگاه توزیع نیروی مورد استفاده برای تحقق بخشیدن به توزیع انرژی و یکپارچگی، مجموعه ای از مکانیسم های چرخ دنده سیاره ای است که در آن حامل سیاره به شفت خروجی موتور، چرخ دنده حلقه به شفت موتور متصل می شود و همچنین به چرخ دنده خروجی متصل می شود. نیروی حاصل از شفت دنده ژنراتور را برای تولید برق به حرکت در می آورد و وسط آن به کلاچ متصل می شود. هنگامی که برق سوئیچ می شود، دنده خورشیدی قفل می شود، به طوری که مکانیسم چرخ دنده سیاره ای با یک نسبت انتقال مشخص کار می کند. ساختار چرخ دنده سیاره ای انتقال وسیله نقلیه انرژی جدید در شکل 1 نشان داده شده است.

تا آنجا که به روند توسعه مربوط می شود، انتقال وسایل نقلیه انرژی جدید دارای ویژگی های ساختار کلی ساده و ساختار جزئی پیچیده است. ساختار کلی ساده است به این معنی که گیربکس به عنوان یک گیربکس ساده شده است یا یک بخش انتقال دنده در پیشرانه وجود دارد. ساختار جزئی پیچیده است و ساختار سیاره ای باید در محفظه کلاچ مرتب شود تا تغییر سرعت بدون پله را درک کند. اگر چنین ساختار جزئی پیچیده ای تحقق یابد، مشکل قالب گیری یکپارچه محفظه انتقال با دنده داخلی باید حل شود. تا آنجا که به فناوری ساخت آن مربوط می شود، در حال حاضر سه مشکل وجود دارد.

1) به عنوان مکانیزم اصلی انتقال قدرت خودرو، ساختار دنده به دقت بسیار بالایی نیاز دارد تا عملکرد صاف و شتاب صاف خودرو را برآورده کند. چرخ دنده ها در حین کار تحت فشار چرخه ای با شدت بالا هستند و فرکانس آن اغلب به چند هزار دور در دقیقه می رسد. هنگامی که عیوب معمولی مانند منافذ، سوراخ های انقباض، و ریز ترک ها در داخل چرخ دنده وجود داشته باشد، دنده به دلیل شکستگی ناشی از خستگی از کار می افتد و باعث انتقال نیرو می شود. ناپایدار و حتی یک تصادف ایمنی. اما نحوه بهبود دقت، جلوگیری از تغییر شکل و کاهش عیوب ریخته گری یک مشکل اولیه است.

2) در فرآیند انتقال نیرو، ساختار چرخ دنده برای مش بندی دندانه ها و دندانه ها نیاز به تحمل نیروی زیادی دارد که این امر مستلزم آن است که سطح چرخ دنده مقاومت سایشی خوبی داشته باشد و مقاومت در برابر سایش به سختی بستگی دارد. سختی مواد عمدتاً توسط ترکیب آلیاژ تعیین می شود. اما همانطور که همه ما می دانیم، ADC12 و Al-Si9Cu3 که در ریخته گری معمولی استفاده می شوند، با الزامات مقاومت در برابر سایش فاصله زیادی دارند. بنابراین مشکل مواد دایکاست باید حل شود.

3) از آنجایی که ساختار چرخ دنده تحت فشار متناوب زیادی قرار می گیرد، دندانه های چرخ دنده در هنگام مش بندی تحت فشار زیادی قرار می گیرند. بهبود سختی سطح به سادگی با بهینه سازی آلیاژ آلومینیوم دایکاست دشوار است. اینکه از چه فناوری برای تقویت موضعی سطح دنده داخلی استفاده شود نیز به یک مشکل فوری تبدیل شده است که باید حل شود.

2 مشکلات اضطراری برای حل شدن در دایکاست جعبه های انتقال انرژی جدید خودرو

در حال حاضر، فناوری قالب‌گیری محفظه جعبه‌دنده‌های پیشرفته برای خودروهای انرژی جدید در انحصار شرکت‌های خارجی در بازار جهانی مانند بوش آلمان، ZF، ایتون ایالات متحده، فوجی ژاپن و توروترک بریتانیا است. اگرچه کشور من در سال‌های اخیر بیش از پیش به تحقیق و توسعه فناوری قالب‌گیری محفظه گیربکس برای خودروهای انرژی جدید توجه کرده است، اما دستاوردها در این زمینه هنوز عقب مانده است. نکات کلیدی که باید به آنها توجه شود و حل شود، عمدتاً بر فرآیند کلیدی ریخته گری، تحقیق و توسعه مواد آلیاژ آلومینیوم جدید برای ریخته گری قالب و فناوری تقویت محلی سطح دنده داخلی متمرکز است.

2.1 فرآیند کلیدی ریخته گری


1) ساختار قالب و فناوری بهینه سازی فرآیند


با توجه به ویژگی های دمای بالا و فشار بالا در ریخته گری آلیاژهای آلومینیوم، شکل پرکننده فلز مذاب در طول ریخته گری با عوامل کیفی مانند چگالی ریخته گری، تخلخل و زبری سطح ارتباط تنگاتنگی دارد. و فرآیند پر کردن در یک حفره بسته انجام می شود که تجسم آن دشوار است. به دست آوردن داده های فرآیند مانند اینکه آیا فرآیند پر کردن می تواند به آرامی انجام شود، آیا سیستم ریختن و تخلیه معقول است و اینکه آیا فرآیند ریخته گری با هوا پوشیده شده است دشوار است. بر اساس فرآیند دایکاست واقعی، پس از به دست آوردن خواص حرارتی و فیزیکی مواد، یک مدل ریخته گری با روش اجزای محدود ایجاد می شود تا میدان جریان، میدان دما و انجماد آلیاژی قطعه دایکاست، مطالعه قانون پر شدن آن و بهینه سازی سیستم ریخته گری ایجاد شود. با توجه به نتایج محاسباتی، عیوب مانند منافذ، عایق سرما و سوراخ‌های جمع‌شدگی قالب‌های ریخته‌گری باید پیش‌بینی شود. علاوه بر این، روش اجزای محدود نیز می تواند به صورت پویا فرآیند پر شدن قالب و تغییر میدان دمای قالب را نمایش دهد. با استفاده از نتایج شبیه‌سازی میدان دما، منحنی تغییر میدان دما گره‌های مهم روی سطح حفره قالب استخراج می‌شود، دمای گره آنالیز می‌شود، تنش حرارتی گره محاسبه می‌شود، شوک حرارتی قالب قضاوت می‌شود و ترک حرارتی روی سطح حفره قالب ریخته‌گری در نهایت قضاوت می‌شود. . بنابراین لازم است فرآیند دایکاست محفظه انتقال برای خودروهای انرژی جدید از طریق نرم افزار المان محدود شبیه سازی و بهینه سازی شود و باز شدن بهینه درب و قسمت تشکیل دهنده نهایی قالب دایکاست محفظه انتقال با ساختار دنده داخلی تعیین شود. یک اگزوز بزرگ در محل قالب گیری نصب می شود تا مشکل عایق سرما و سوراخ های هوا را حل کند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل جریان قالب بر روی فرآیند ریخته گری قالب برای تعیین جریان فلز مایع، انجماد و تنش حرارتی در قالب انجام می شود.

2) تکنولوژی کنترل دما


کنترل دمای فرآیند ریخته گری محفظه انتقال آلیاژ آلومینیوم برای انرژی جدید عمدتاً کنترل دمای ریخته گری و دمای قالب است. در طی فرآیند دایکاست کیس انتقال آلیاژ آلومینیوم، کنترل دما تأثیر مهمی بر وضعیت حرارتی و راندمان پردازش فرآیند پر کردن دارد و عامل مهمی برای به دست آوردن ریخته‌گری با کیفیت بالا است. به طور کلی، دمای ریخته گری نباید خیلی بالا یا خیلی پایین باشد. اگر دمای ریخته‌گری بیش از حد بالا باشد، آلیاژ مایع تحت تأثیر سرعت بالا مستعد جریان آشفته، جریان گردابی، جریان گردابی و سایر پدیده‌ها خواهد بود، بنابراین بر کیفیت پر شدن تأثیر می‌گذارد. با این حال، اگر دمای ریخته گری خیلی پایین باشد، ترکیب ناهموار و سیالیت ضعیف خواهد بود، که بر شرایط پر شدن تأثیر می گذارد و باعث ایجاد نقص در ریخته گری می شود.

دمای قالب یکی دیگر از عوامل مهم در فرآیند دایکاست است. اگر دمای قالب خیلی بالا باشد، دمای خنک‌کننده آلیاژ کاهش می‌یابد، ضخامت لایه ریزدانه کاهش می‌یابد و دانه‌ها درشت‌تر می‌شوند، بنابراین استحکام کاهش می‌یابد. علاوه بر این، فرورفتگی های انقباضی مستعد رخ دادن هستند. هنگامی که دمای قالب خیلی پایین است، لایه سطحی متراکم می شود و سپس توسط جریان مایع با سرعت بالا شکسته می شود و در نتیجه نقص لایه سطحی و حتی تشکیل نمی شود. دمای قالب تاثیر زیادی در طول عمر قالب دارد. تغییر شدید دما یک حالت تنش پیچیده را تشکیل می دهد و تناوب تنش مکرر باعث ترک خوردن قالب می شود. تأثیر دمای قالب بر تحمل ابعادی ریخته گری ها، اگر دمای قالب پایدار باشد، نرخ انقباض ابعادی ریخته گری ها نیز پایدار است. به طور کلی، دمای قالب را می توان با کنترل عوامل زیر کنترل کرد: کنترل دمای ریخته گری آلیاژ، حجم ریخته گری، ظرفیت حرارتی و هدایت حرارتی. طراحی سیستم دروازه و مخزن سرریز را برای تنظیم حالت تعادل حرارتی کنترل کنید. فشار تزریق و سرعت تزریق را کنترل کنید. مواد قالب را کنترل کنید: هرچه رسانایی حرارتی مواد قالب بهتر باشد، توزیع دما یکنواخت تر است تا تعادل حرارتی بهبود یابد.

1) تکنولوژی کنترل زمان


کنترل زمان عمدتاً به کنترل زمان پر شدن، زمان افزایش فشار، زمان نگهداری فشار و زمان نگهداری قالب اشاره دارد. تعیین این زمان ها عمدتاً نتیجه ترکیبی از عواملی مانند فشار، سرعت، دما، خواص فیزیکی فلز مذاب، ساختار ریخته گری و ساختار قالب است. بنابراین، زمان در فرآیند دایکاست بسیار مهم است. با این حال، به دلیل عوامل متعدد دخیل، کنترل آن بسیار دشوار است. زمان لازم برای ورود فلز مذاب تحت فشار به داخل حفره تا زمانی که پر شود، زمان پر شدن نامیده می شود که بازتابی جامع از درجه هماهنگی عوامل مختلف در فرآیند پر شدن است. زمان پر شدن بر اساس عوامل زیر تعیین می شود: زمانی که دمای ریخته گری آلیاژ بالا باشد، زمان پر شدن می تواند طولانی تر باشد. هنگامی که دمای قالب بالا است، زمان پر شدن می تواند طولانی تر باشد. هنگامی که قسمت دیواره ضخیم ریخته گری از دروازه داخلی دور باشد، زمان پر شدن می تواند طولانی تر شود. برای آلیاژهایی با گرمای نهان بالا و گرمای ویژه همجوشی، زمان پر شدن می تواند طولانی تر باشد. زمان ایجاد فشار بوست به مرحله تقویت فلز مذاب در طول فرآیند پر کردن اشاره دارد، که از لحظه پر شدن حفره شروع می شود تا زمانی که فشار تقویت کننده به مقدار از پیش تعیین شده برسد، یعنی فشار مخصوص تزریق برای افزایش افزایش می یابد. مدت زمانی که طول می کشد تا فشار زیاد شود. پس از اینکه فلز مذاب حفره را پر کرد، مدت زمانی که در طی آن فلز مذاب تحت اثر فشار مخصوص تقویت کننده جامد می شود، زمان نگهداری نامیده می شود. عملکرد نگهدارنده فشار این است که پانچ تزریق فشار را از طریق مواد جامد نشده و فلز در قسمت دروازه به حفره منتقل می کند، به طوری که فلز انجماد تحت فشار بالا متبلور می شود تا یک ریخته گری متراکم به دست آید.

2.2 تحقیق و توسعه آلیاژهای آلومینیوم جدید برای ریخته گری


انواع مختلفی از آلیاژهای آلومینیومی دایکاست سنتی وجود دارد. از نظر سیستم آنها عمدتاً شامل سری های السی، سری السی کو، سری های السی مگ و سری المگ هستند. خواص فیزیکی، خواص مکانیکی و خواص فرآیندی هر سیستم به طور قابل توجهی متفاوت است. آلیاژهای آلومینیوم دایکاست سری Al-Si عموماً آلیاژهای آلومینیوم یوتکتیک هستند که مقاومت در برابر ترک حرارتی و خواص جریان خوبی دارند، اما با عملیات حرارتی قابل تقویت نیستند و دارای استحکام کششی پایینی هستند. آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری سری Al-Si-Mg عموماً هیپوئوتکتیک هستند آلیاژ آلومینیوم دارای مقاومت در برابر خوردگی خوب، چقرمگی ضربه بالا و استحکام تسلیم است، اما عملکرد ریخته گری مواد ضعیف است. سیستم Al-Mg مشابه سیستم Al-Si-Mg است و مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی ضربه نسبتاً خوب است، اما قابلیت ریخته گری ضعیف است. با توجه به ساختار محلی پیچیده محفظه انتقال با ساختار دنده داخلی برای وسایل نقلیه انرژی جدید مورد بحث در این مقاله، آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده باید سیالیت خوبی در فرآیند ریخته گری دایکاست. برای اینکه چرخ دنده ها در برابر سایش مقاوم باشند، سختی آلیاژ آلومینیوم باید بالا باشد. همه سیستم‌های مبتنی بر Al-Si، Al-Si-Mg و Al-Mg که در بالا ذکر شد برآورده کردن نیازهای محصول به طور همزمان دشوار است. برای سیستم Al-Si-Cu، خواه YL112 هیپویوتکتیک باشد یا YL113 و YL117 هایپریوتکتیک، خواص جریان بسیار خوب است که می تواند نیازهای تشکیل قالب های ریخته گری پیچیده را برآورده کند و می تواند با قطعات پیچیده حفره قالب مقایسه شود. خوب پر شده علاوه بر این، آلیاژهای آلومینیوم مبتنی بر Al-Si-Cu دارای سفتی هوا و مقاومت در برابر ترک گرم بهتری هستند. علاوه بر این، ضریب انبساط حرارتی پایین است و ریخته گری به راحتی پس از قالب گیری تغییر شکل نمی دهد. برجسته ترین مزیت سیستم Al-Si-Cu مقاومت در برابر سایش بهتر است.

بنابراین، از جعبه دنده برای وسایل نقلیه انرژی جدید، که مربوط به ساختار پیچیده محلی، دقت ابعادی و مقاومت در برابر سایش بالا است، تنها سیستم Al-Si-Cu می تواند الزامات جامع چندین جنبه را به طور همزمان برآورده کند.

درجه معمولی سری Al-Si-Cu که از نظر سختی برجسته تر است YL117 (YZAlSi17Cu5Mg) و مقدار سختی برینل آن در حدود HB100-110 است. برای آلیاژ آلومینیوم ریخته گری سری Al-Zn، مقدار سختی نسبتاً بزرگ است. ZL401، مقدار سختی آن حدود HB80 - 90 است. ZL401 دارای خواص ریخته گری عالی، انقباض خطی کم و خواص مکانیکی دمای اتاق خوب، قابلیت ماشینکاری و جوش پذیری است. نقطه ضعف اصلی این است که استحکام حرارتی آلیاژ بالا نیست، چگالی بالا است و مقاومت در برابر خوردگی نیز ضعیف است. بنابراین، از الزامات مقاومت در برابر خوردگی و کاهش وزن، ZL401 برای برآوردن نیازهای محصول دشوار است.

اما سختی YL117 برای حل مشکل مقاومت در برابر سایش دنده های داخلی کافی نیست. بنابراین، برای حل مشکل مقاومت به سایش آلیاژ آلومینیوم دایکاست، لازم است طراحی ترکیب آن بر اساس سیستم Al-Si-Cu بهینه شود. اول از همه، بر اساس الزامات مقاومت در برابر سایش و بهبود خواص جریان، محتوای سیلیکون در آلیاژ باید افزایش یابد. هنگامی که محتوای سیلیکون از 12% فراتر رفت، یک سیستم آلیاژ دوتایی Al-Si hypereutectic تشکیل می شود که خواص جریان بسیار خوبی دارد و می تواند نیازهای پیچیده را برآورده کند. الزامات پر کردن قالب های ریخته گری. ثانیا، افزایش محتوای سیلیکون می تواند مقاومت در برابر سایش آلیاژ را تا حد زیادی بهبود بخشد. علاوه بر این، افزایش محتوای سیلیکون همچنین می تواند تمایل به ترک خوردگی و انقباض حرارتی را کاهش دهد و تراکم قالب های ریخته گری را بهبود بخشد. صرفاً از نقطه نظر بهبود مقاومت در برابر سایش، محتوای سیلیکون حتی می تواند به 25-28٪ برسد. با این حال، محتوای بیش از حد سیلیکون مشکلات زیادی ایجاد می کند. سیلیکون اولیه چند ضلعی و سیلیکون یوتکتیک دراز اغلب در آلیاژهای Al-Si با سیلیکون بالا هیپریوتکتیک ظاهر می شوند. با این حال، سیلیکون یوتکتیک به راحتی سوزن‌شکل یا کشیده می‌شود، که به طور جدی خواص مکانیکی آلیاژ را تضعیف می‌کند و به دلیل اینکه مقدار سختی سیلیکون یوتکتیک محلی بسیار زیاد است، باعث آسیب جدی به عملکرد برش بعدی می‌شود. با این وجود، روند جهانی توسعه آلیاژهای آلومینیومی ریخته گری با سیلیکون بالا غیر قابل برگشت است. هم موسسه تحقیقاتی فلزات غیر آهنی چونگ کینگ و هم موسسه تحقیقات مواد هوانوردی پکن آلیاژهای آلومینیومی جدید مقاوم در برابر سایش با محتوای سیلیکون بالا تولید کرده اند. بالاترین میزان عنصر Si 28 درصد است و مقاومت به سایش آن در مقایسه با آلیاژهای آلومینیومی دایکاست سنتی بسیار بهبود یافته است. شرکت BENZ آلمان نیز آلیاژ آلومینیوم دایکاست با سیلیکون بالا تولید کرده است که عمدتاً در آستر سیلندر موتور V6 استفاده می شود و مقاومت سایشی آن برابر با آستر سیلندر چدن است.

با افزودن عنصر مس به آلیاژ آلومینیوم پرسیلیکون هایپریوتکتیک، علاوه بر در نظر گرفتن اثر تقویت محلول جامد عنصر مس، همچنین در نظر گرفته می شود که عنصر مس به راحتی فاز ترکیبی بین فلزی و ساختار یوتکتیک سایر عناصر آلیاژی را تولید می کند که به عنوان اثر تقویتی در آلیاژ استفاده می شود. فاز و فاز مقاوم در برابر سایش می تواند به طور موثری سختی و استحکام آلیاژ آلومینیوم دایکاست را بهبود بخشد. پس از افزودن منیزیم به آلیاژ Hypereutectic Al-Si، به جز مقدار کمی برای تشکیل محلول جامد با آلومینیوم، عمدتاً فاز رسوب Mg2Si را با Si تشکیل می دهد که خواص جامع آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری دایکاست را از طریق مکانیسم تقویت پراکندگی بهبود می بخشد. علاوه بر این، منیزیم اثرات مضر فاز آهن را نیز مهار می کند. هنگامی که محتوای آهن افزایش می یابد، ترکیبات Al-Fe-Si-Mg می تواند تشکیل شود، در نتیجه آسیب آهن کاهش می یابد. با این حال، افزودن بیش از حد عناصر مس و منیزیم می تواند به راحتی باعث جداسازی اجزاء شود و خواص آلیاژ را ناهموار کند. علاوه بر این، افزودن عنصر مس اضافی به طور جدی مقاومت خوردگی آلیاژ را کاهش می دهد.

عناصر خاکی کمیاب به دلیل خواص منحصر به فردشان در کاربرد مواد فلزی ارزش زیادی دارند. افزودن مقدار مناسبی از عناصر خاکی کمیاب می تواند پایداری سازه را بهبود بخشد و خواص جامع آلیاژ را بهبود بخشد. اثر تقویتی عناصر خاکی کمیاب در آلیاژهای آلومینیوم عمدتاً در تقویت محلول جامد، تقویت پالایش دانه و تقویت پراکندگی در طول بارش فاز دوم آشکار می شود. مطالعات نشان داده اند که افزودن مقدار مناسبی از Ce می تواند دانه های آلیاژی را از یک طرف تصفیه کند. از سوی دیگر، می تواند رسوبات سوزنی شکل ایجاد کند و مقاومت در برابر سایش آلیاژ را بهبود بخشد. با این حال، هنگامی که آلیاژ با عناصر خاکی کمیاب بیش از حد تحت شرایط سایش قرار می گیرد، تعداد زیادی گودال پوسته پوسته شدن روی سطح وجود دارد که مستقیماً به تعداد زیادی رسوب مربوط می شود. اکسیدهای خاکی کمیاب دارای ویژگی های نقطه ذوب بالا و وزن مخصوص زیاد هستند. افزودن مقدار مناسبی از اکسیدهای خاکی کمیاب می تواند مقاومت به سایش آلیاژهای آلومینیوم را تا بیش از 20 درصد بهبود بخشد.

با افزودن عناصر مس، منیزیم، عناصر خاکی کمیاب و اکسیدهای خاکی کمیاب به سیستم آلیاژ آلومینیوم Hypereutectic Al-Si با سیلیکون بالا، مقاومت در برابر سایش و خواص مکانیکی جامع آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری دایکاست به طور قابل توجهی بهبود می یابد و به طور اجتناب ناپذیری به انتخاب قطعات ریخته گری مقاوم در برابر سایش تبدیل می شود. یا روند اجتناب ناپذیر طراحی آلیاژ.

2.3 فناوری تقویت محلی سطح دنده داخلی


سه روش مهم برای تقویت سطح محلی دنده داخلی پوشش انتقال آلیاژ آلومینیوم ریخته گری برای وسایل نقلیه انرژی جدید وجود دارد.

الف) روش اکسیداسیون درجا


روش های اکسیداسیون درجا عمدتاً شامل اکسیداسیون شیمیایی، اکسیداسیون آندی، اکسیداسیون میکرو قوس و روش های دیگر است. روش اکسیداسیون شیمیایی به این صورت است که از طریق واکنش شیمیایی در دمای معین، یک لایه اکسید نازک روی سطح آلیاژ آلومینیوم تشکیل می شود. این نوع فیلم بسیار نازک است، لایه فیلم نرم است و مقاومت در برابر سایش بسیار کم است، بنابراین نمی توان از آن به تنهایی استفاده کرد. آندایزینگ معمولی از آلیاژ آلومینیوم به عنوان آند و از سرب، کربن یا فولاد ضد زنگ به عنوان کاتد استفاده می‌کند و آن را در الکترولیت‌هایی مانند اسید اگزالیک، اسید سولفوریک و اسید کرومیک اکسید می‌کند تا یک فیلم اکسید آلومینیوم آندی متخلخل با نانوحفره‌های بسیار مرتب به دست آید. غشا یک ساختار دو لایه است که از یک لایه مانع متراکم و یک لایه متخلخل با ساختار ستونی تشکیل شده است. اکسیداسیون میکرو قوس، همچنین به عنوان اکسیداسیون پلاسما شناخته می شود، یک فناوری تصفیه سطحی برای رشد درجا لایه های سرامیکی بر روی سطوح فلزی بر اساس اکسیداسیون آندی است. اصل این است که در محلول قلیایی، تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی که توسط منبع تغذیه ویژه برای اکسیداسیون ریز قوس ارائه می‌شود، سطح قطعه کار آند در ناحیه میکرو قوس بالاتر از ناحیه تخلیه فارادی، تخلیه میکرو قوس ایجاد می‌کند و در عین حال دمای بالا و فشار بالا آنی تولید می‌شود. تحت تأثیر الکتریسیته، گرما، پلاسما و سایر عوامل، یک لایه نازک از سرامیک آلومینا در اثر واکنش تشکیل می شود، ضخامت آن می تواند از 1 میکرومتر تا 200 میکرومتر یا حتی بزرگتر باشد و دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر دمای بالا است.

ب) روش آسیاب سطحی (SMAT).


از طریق اعمال بار فرکانس بالا و چند جهته، یک لایه نانوکریستالی بدون منافذ، بدون آلودگی و بدون رابط پیوندی با ماتریس بر روی سطح ماده فلزی از طریق تغییر شکل پلاستیکی قوی به دست می‌آید، یعنی لایه نانوکریستالی سطح ماده محقق می‌شود. با توجه به نانومتری سطح، سطح و خواص جامع کلی مواد را می توان به طور قابل توجهی از طریق بهینه سازی سازماندهی سطح بهبود بخشید و در صنعت به راحتی قابل تحقق است و انتظار می رود به کاربرد عملی دست یابد. با این حال، از آنجایی که تحقیقات روی نانوکریستالیزاسیون سطحی به تازگی آغاز شده است، در سال‌های اخیر، مقالاتی وجود دارد که با موفقیت لایه‌های ساختاری نانوبلور را بر روی سطوح مختلف فلزی با استفاده از فناوری آسیاب مکانیکی سطحی، از جمله آلیاژهای آلومینیوم، فولادهای کم کربن، فولادهای ضد زنگ، تیتانیوم خالص صنعتی و دیگر ساختارهای مکعبی آماده کرده‌اند. مواد. در حال حاضر، مکانیسم تغییر شکل آسیاب سطحی به طور کامل درک نشده است. علاوه بر این، برای اشکال پیچیده، استفاده از سنگ زنی سطحی قطعات، فناوری و فناوری هنوز دشوار است.

ج) معرفی خارجی روش پوشش سخت


روشی برای وارد کردن یک پوشش سخت یا فوق سخت بر روی سطح آلیاژ آلومینیوم از بیرون با استفاده از تکنیک هایی مانند رسوب فیزیکی بخار، رسوب شیمیایی بخار و پاشش. با این حال، روش‌های موجود عموماً برای دستیابی به آماده‌سازی پوشش موضعی روی سطح ریخته‌گری‌های پیچیده دشوار است.

3. نتیجه گیری


1) استفاده از روش اجزاء محدود برای شبیه سازی و محاسبه ریخته گری محفظه جعبه دنده برای خودروهای انرژی نو ضروری است. ساختار حفره، سیستم دریچه و تخلیه، پر شدن مذاب، انجماد و تنش حرارتی قالب دایکاست قابل بهینه سازی و محاسبه است. علاوه بر این، پارامترهای کلیدی فرآیند مانند دما و زمان در طول ریخته گری باید به شدت کنترل شوند.

2) به منظور برآورده کردن الزامات مقاومت در برابر سایش دنده داخلی جعبه انتقال برای وسایل نقلیه با انرژی جدید، باید از آلیاژ آلومینیوم با سیلیکون بالا hypereutectic استفاده شود. بر اساس کنترل محتوای عناصر مس و منیزیم، عناصر خاکی کمیاب یا اکسیدهای خاکی کمیاب باید برای کاهش مقاومت به سایش اضافه شوند. بهبود خواص جامع آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری دایکاست.

3) استفاده از فناوری اکسیداسیون میکرو قوس می تواند به صورت محلی دنده داخلی جعبه انتقال آلیاژ آلومینیوم را برای وسایل نقلیه انرژی جدید تقویت کند تا یک لایه آلومینا سخت و ضخیم تشکیل دهد که می تواند نیازهای محصول دنده داخلی را برآورده کند و به راحتی به تولید صنعتی دست یابد.