電動汽車對未來鑄造業(yè)的影響

1、電動汽車對未來鑄造業(yè)的影響一、電動汽車的問世改變了什么50年來該產(chǎn)品是如何開發(fā)和生產(chǎn)的？是否在世界范圍聯(lián)網(wǎng)，自動化工廠加工？是否要追索從個性化交通工具零件到船螺旋槳，用所有材料粉末進行產(chǎn)品加工的機器？能量效率及堅固耐用的產(chǎn)品要求，會導(dǎo)致驅(qū)動工藝技術(shù)領(lǐng)域革命性的變化，對交通工具設(shè)計帶來新的挑戰(zhàn)。開發(fā)者的目標是要在1980年以來達到最高功率，1990年最好在動力學(xué)基礎(chǔ)上，在新確定的功率下盡可能小的CO2排放，提高舒適度。未來不僅是路面交通的CO2排放，還要將由于生產(chǎn)與作業(yè)CO2沉淀物軌跡及CO2載荷的整體研究納入考慮對象。鑄造這個最為古老的成型工藝，100多年來用于功能一體化及復(fù)雜構(gòu)件造型，這對于

2、新增加的交通工具輕量化要求，始終是有效的。對于新型鑄造部件的堅固耐用性，鑄造工藝必須不斷發(fā)展，要敢于使用新的加工方法。二、輕型結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵因素在將典型內(nèi)燃機技術(shù)轉(zhuǎn)向電動車時，所用電瓶的低能量密度與內(nèi)燃發(fā)動機相比，起著決定性作用，電瓶（儲能器）可能的能量密度，在最近幾年有著明顯提高，因此，電動車的行程增加。為了達到內(nèi)燃機的相似行程，除此之外，要以不斷的輕型結(jié)構(gòu)或基本的新型交通工具，開發(fā)新的潛能，在相同或較低的交通工具重量情況下，對電瓶增加充電。除了不斷優(yōu)化單個零件，系統(tǒng)條件下的交通工具超重，必須通過輕金屬或塑料材料高度集成結(jié)構(gòu)件來補償。輕型構(gòu)件有可能使電動交通工具有更遠的行程，而不喪失運行動力學(xué)。

3、與常規(guī)交通工具相反，加速的質(zhì)量在制動時，電驅(qū)動會改變成發(fā)電機功能，對電瓶再充電，對于普通的驅(qū)動機構(gòu)，在制動時，動質(zhì)量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。由輕結(jié)構(gòu)所獲利益，而普通交通工具主要是從內(nèi)燃機獲利，作為邏輯推理，所有輕型結(jié)構(gòu)措施是有意義的。高度集成的部件，應(yīng)能明顯降低后勤物流費，接縫工序以及所用材料量。鑄造工藝能滿足所有這些要求。由于壓鑄工藝靈活的可使用性，預(yù)測在結(jié)構(gòu)件中鑄造構(gòu)件會增加。在車身底盤以及發(fā)動機所有輕型結(jié)構(gòu)中，要研究整個生產(chǎn)鏈中的轉(zhuǎn)換可能性及其結(jié)果，材料替代演變的方法，例如，通過輕金屬集成的結(jié)構(gòu)件替代鋼板結(jié)構(gòu)，有可能使現(xiàn)有主體結(jié)構(gòu)繼續(xù)應(yīng)用，當然，這限于輕型結(jié)構(gòu)潛能，因為輕金屬的E-模量，按密度

4、比例要低于鋼E-模量。新型車身方案革新的附件有可能使重量不斷減少，但是會引起非常大的主體結(jié)構(gòu)和安裝的結(jié)構(gòu)性投資。因此要考慮，演變與革新方案還會有長時間的共存，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的，輕結(jié)構(gòu)優(yōu)化的交通工具與裝有比較小的，但是有效的內(nèi)燃發(fā)動機；另一方面，未來的方案要有可替代的驅(qū)動機構(gòu)。輕型結(jié)構(gòu)處理方法演變與革新三、對鑄造業(yè)的影響除了傳統(tǒng)的發(fā)動機構(gòu)件，如：汽缸頭和曲軸箱，需要增加電機殼體，該機體按內(nèi)冷卻要求，可以作為鑄件開發(fā)，所有驅(qū)動系統(tǒng)需要的傳動機構(gòu)，其殼體也可以作為鑄件開發(fā)。增加的新類型鑄造構(gòu)件，目前，已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)，替代由接縫單個板件加工的部件。鑄造業(yè)必須適當調(diào)整其產(chǎn)品業(yè)務(wù)量，提高集成構(gòu)件需要量。但是輕結(jié)

5、構(gòu)產(chǎn)品，會引起更多的成本。10多年來試驗的壓力機構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)不再像以往反復(fù)生產(chǎn)，每個新的解決辦法，在早期階段，就要由以前開發(fā)項目作轉(zhuǎn)換準備以及系列適用性保證。集成鑄件的應(yīng)用，盡管單個板型件數(shù)量減少及接縫作業(yè)減少，但會導(dǎo)致價格上升，與普通工藝相比，每個節(jié)約重量單位成本增加，與以往的工序相比，這與件數(shù)有關(guān)，往往不具備競爭力。因此，鑄造技術(shù)必須繼續(xù)開發(fā)，大面積及薄壁件。另外，鑄造模具的工作壽命必須延長，以便使后繼的模具成本減少。未清理的鑄件，在鑄造工序之后，往往要有較長的后續(xù)工作才能完成。澆口體系的分開，去毛刺，可能的熱處理。如：曲軸箱，這要有大量的件數(shù)生產(chǎn)，裝配過程和模具數(shù)量，不像在設(shè)計組合車身系

6、列件時那樣占主導(dǎo)地位。在這樣的情況下，產(chǎn)品不斷改變方案會造成重復(fù)的成本。如果后來的工序（熱處理加工）不是在鑄造間就地進行的，還會增加后勤費用。該費用不僅為部件處理，長途運輸，還有運輸場地、設(shè)施方面的投資，對于大面積的結(jié)構(gòu)件，要用較鑄造容積更大的空間。不創(chuàng)造價值的投資越大，相應(yīng)的循環(huán)時間，因回應(yīng)時間長，對質(zhì)量隱患著危險，接縫技術(shù)及其在主體結(jié)構(gòu)往內(nèi)的集成，要求更加牢靠。普通的車身保護必須重新考慮。為此，時效表面處理以及接縫技術(shù)，應(yīng)以理想的方法，無需多的后勤處理費用在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝。鑄造工藝為競爭要提出穩(wěn)定的解決辦法。提供有獨創(chuàng)性或者革新的方案，推動目前材料替代的辦法。四、總體觀察的前景為了減少材料

7、及能源的消耗，所選擇加工方法，在方案和件數(shù)方面具有靈活性，進行最小及可重復(fù)再用的投資。這不僅歸功于產(chǎn)品堅固耐用性要求，還會導(dǎo)致好的成本效果。除了產(chǎn)品革新，工序革新對于CO2排放會有好的貢獻，例如，鑄造業(yè)用無機粘合劑生產(chǎn)型芯。由于在澆注時減少揮性化合物，煙霧和冷凝物大大降低。在澆鑄時廢氣直接排放的減少，模具和設(shè)備清潔工作量下降。廢氣再燃燒減少以及生產(chǎn)率的提高，明顯有助于耐用性的改善。一種澆注設(shè)備技術(shù)上可用性，對于鑄件生產(chǎn)成本，較循環(huán)時間，更具有決定性。模具工作壽命一個基本的影響，首先是投資，再者是故障，還有構(gòu)件的再加工。每次壓射以10-20L水作為脫模劑，要以50-100ml濃縮物來代替，這樣降

8、低了噴灑時間。水量和所產(chǎn)生的熱（溫度）突變，這是模具磨損的原因，整個設(shè)備的有效性（GAE）得以改善。新開發(fā)的加工方法，目前處于原型階段，對于客戶特殊要求的構(gòu)件生產(chǎn)，在不斷增加，時間和成本因素對于批量生產(chǎn)意義不大。在此有兩種方法值得研究，第一種方法是直接由砂澆注型而無模型或者澆型芯箱，以3D砂壓力機進行生產(chǎn)，除了放棄模具，這樣的生產(chǎn)使開發(fā)者有充分的造型自由度，可脫模性，脫模斜坡以及分流不再考慮，這進一步開啟了造型的可能性，這樣的工藝有很大的吸引力。如果在最近20年內(nèi)研究3D壓力機，這樣的壓力機不僅是黑白，而且還有色彩，成為一種較快和有效的工具，如果我們將此成果移至可用的砂壓力機上，就會有望變得更

9、快，更有效。目前已對部件小批量生產(chǎn)，同樣有交通工具的配件。這不再以生產(chǎn)形式進行。這并不排除，該方法在不遠的將來成為現(xiàn)實，替代普通的型芯加工及砂鑄加工。第二種方法是，直接由金屬加工部件，不必經(jīng)過鑄造。目前，堆焊，不僅在構(gòu)件尺寸，而且在其速度方面受到限制，事實上，可以放棄全套模具，測定精度盡可能高，使最終加工成為多余，此工藝技術(shù)是異常吸引人的。這兩種方法：砂壓和構(gòu)件壓甚至可以組合在一起，以便宜由標準構(gòu)件生產(chǎn)改型品種。此形成的批量加工，幾乎無循環(huán)材料，金屬碎片，切削以及能量消費。由于小的投資和最少的過程步驟，生產(chǎn)成本較低，造型自由度使輕型結(jié)構(gòu)效果更好，代替高費用庫存，按要求在客戶附近進行加工成為可能。五、總結(jié)整個加工工業(yè)面臨一個深刻的轉(zhuǎn)換。連續(xù)的數(shù)字產(chǎn)品及生產(chǎn)模型，擠壓及3D壓力方法為將來單個高靈活性，同時又是低成本加工產(chǎn)品提供了好的方法。如此可能的開發(fā)，首先為鑄造業(yè)認真對待，以便