Изготовленные на заказ формы для литья под давлением алюминия поставлены для проекта корпусов электродвигателей для новых энергетических установок.

Фошань, Китай — 9 ноября 2026 г. — Специализированная группа инженеров-технологов успешно поставила полный комплект инструментов.пресс-формы для литья алюминия на заказРазработанный специально для проекта корпуса двигателя электромобиля (NEV), этот комплект оснастки является важной вехой в продолжающемся расширении компании в цепочке поставок электромобилей. Комплект оснастки включает в себя основнойполостная матрицаШтампы с боковым креплением и вспомогательные вставные пластины были отправлены на производственное предприятие заказчика после тщательной проверки штампов и подтверждения их размеров.

Корпус двигателя представляет собой один из наиболее сложных с точки зрения конструкции компонентов электрической трансмиссии. Он должен одновременно обеспечивать точное выравнивание подшипников, надежное рассеивание тепла для обмоток статора и ротора, электромагнитное экранирование и структурную жесткость при непрерывной вибрации — и все это при сохранении максимально возможного веса. Для удовлетворения этих противоречивых требований в проекте используютсялитье под высоким давлением(HPDC) с использованием алюминиевого сплава, обогащенного кремнием, выбранного за оптимальный баланс текучести, теплопроводности и механической прочности.

Информация о проекте: Возможности в области корпусов двигателей для электромобилей.

Глобальный переход от двигателей внутреннего сгорания к аккумуляторным электроприводам создал беспрецедентный спрос на облегченные,высокопрочные литые алюминиевые компонентыВ отличие от традиционных блоков цилиндров, корпус электродвигателя объединяет множество функций в одной цельной детали: он служит держателем статора, границей охлаждающей рубашки, интерфейсом трансмиссии и точкой крепления силовой электроники. Такая консолидация сокращает этапы сборки, но повышает металлургические и размерные требования к каждой отливке.

Корпуса электродвигателей обычно весят от 8 до 25 килограммов в литом виде, а толщина стенок варьируется от 3,5 до 8 мм в зависимости от направления нагрузки. Каналы охлаждения, отлитые непосредственно в стенках корпуса, требуют исключительно низкой пористости для предотвращения утечки охлаждающей жидкости при циклическом давлении до 2,5 бар. Кроме того, отверстия в подшипниковых узлах должны сохранять соосность в пределах 0,03 мм после механической обработки, что означает, что штамп долженпроизводить отливкис минимальными деформациями от усадки и постоянной толщиной стенок на протяжении всей производственной партии, насчитывающей десятки тысяч выстрелов.

Заказчиком этого проекта является ведущий поставщик компонентов для электромобилей, обслуживающий несколько крупных автопроизводителей. Согласно их производственному графику, годовой объем производства составляет приблизительно 120 000 корпусов, что напрямую влияет на целевой срок службы штампа. Стандартный срок службы инструмента составляет 150 000 циклов, при этом штамп сконструирован таким образом, чтобы выдерживать многократные термические циклы между расплавленным алюминием при температуре около 680 °C и температурой поверхности штампа, поддерживаемой в диапазоне 180–220 °C с помощью регулируемых контуров охлаждения.

Проектирование прецизионных штампов: разработка нестандартных оснасток.

Этап проектирования для этоголитейный штампПроцесс начался с детального анализа 3D-геометрии детали заказчика, чертежа обработки и производственных спецификаций. Инженерные группы использовали программу моделирования литья MAGMASOFT для оценки поведения при заполнении, характера затвердевания и потенциальных мест дефектов до начала резки стали. Моделирование выявило две основные проблемы: толстостенный выступ вблизи подшипникового гнезда, который может привести к микропористости, и тонкий ребристый участок, который может вызвать преждевременное затвердевание и холодные спайки.

Для решения этих проблем команда разработчиков оптимизироваласистема воротБыла выбрана односторонняя многолитниковая компоновка для направления расплавленного металла вверх вдоль цилиндрической стенки корпуса, что уменьшило попадание воздуха. На самых дальних фронтах потока были размещены увеличенные переливные отверстия для улавливания холодного металла и оксидных пленок. Для толстого выступа было применено последовательное охлаждение путем размещения локализованной охлаждающей перегородки непосредственно за штифтом сердечника, отводящей тепло от горячей точки и способствующей направленной кристаллизации в направлении литников.

Штамп включает в себя восемь гидравлических боковых направляющих, формирующих монтажные фланцы корпуса, отверстия для разъемов и патрубки для охлаждающих отверстий. Каждая направляющая имеет направляющие износостойкие пластины и азотированные поверхности для предотвращения адгезионного износа от брызг алюминия. Выталкивание осуществляется с помощью комбинации выталкивающих штифтов вдоль кромок фланцев и выталкивающих пластин под цилиндрической стенкой, что обеспечивает равномерное извлечение отливки без изгиба или задиров поверхности.

Проектирование системы охлаждения рассматривалось как важнейшая инженерная задача, а не как второстепенный аспект. В полости и стержневых вставках было просверлено двадцать один отдельный водяной канал, каждый из которых проходил через коллектор с независимым регулированием потока. Такой уровень терморегулирования позволяет литейной машине поддерживать стабильный температурный профиль поверхности формы, что крайне важно для обеспечения стабильного качества литья и продления срока службы формы за счет снижения риска растрескивания от термической усталости.

Конструкция штампа: инструментальная сталь H13 и термообработка.

В качестве основного материала для штамповочного блока для данного проекта был выбран следующий:инструментальная сталь H13хромомолибденованадиевая высокопрочная сталь, признанная во всем мире.литейная промышленностьБлагодаря превосходному сочетанию высокой прочности при высоких температурах, ударной вязкости и устойчивости к термической усталости, сталь H13 является стандартным выбором дляштампы для производства изделий из алюминиевых сплавов потому что она устойчива к растрескиванию (поверхностному термическому растрескиванию), которое поражает менее качественные стали после многократных циклов термического удара.

Черновая обработка проводилась на фрезерных станках с ЧПУ, оставляя припуск 3–5 мм на всех формовочных поверхностях. Затем заготовки подвергались комплексному циклу термообработки: аустенитизации при температуре приблизительно 1020 °C, закалке в масле и тройному отпуску до конечной твердости 44–46 HRC. Этот диапазон твердости обеспечивает баланс между износостойкостью и ударной вязкостью, необходимой для противостояния ударам при высокоскоростной инжекции металла. После термообработки была выполнена чистовая обработка на высокоточных фрезерных станках с ЧПУ и электроэрозионных станках, обеспечивающих допуски на полости в пределах ±0,02 мм.

Обработка поверхности играет решающую роль в долговечности кристалла. Все формовочные поверхности и боковые направляющие сердечника были подвергнуты плазменному азотированию на глубину 0,15–0,20 мм, что создало твердый, термостойкий слой, уменьшающий припой (прилипание алюминия) и облегчающий извлечение. На отдельные штифты сердечника и тонкие ребристые детали было нанесено дополнительное PVD-покрытие из TiAlN, что еще больше снизило трение и увеличило интервалы технического обслуживания. Разъединительные поверхности были отшлифованы вручную для достижения практически идеального уплотнения, предотвращающего образование облоя даже при высоком давлении впрыска 40–60 МПа.

Вся сборка пресс-формы весит приблизительно 4,8 метрических тонны и устанавливается на 900-тонную машину для литья под давлением в холодной камере. Основание пресс-формы изготовлено из предварительно закаленной стали P20, а все изнашиваемые и вставные компоненты изготовлены из стали H13 или ее улучшенного варианта, H13 ESR (электрошлаковая переплавка), что обеспечивает улучшенную чистоту и равномерность закалки в критически важных толстых участках.

Контроль качества и испытание штампов

Перед отправкой штамп прошел полную проверку на 900-тонной машине с холодной камерой заказчика. В первых испытаниях использовался алюминиевый сплав A380, являющийся отраслевым эталоном дляконструкционные отливкиТемпература плавления поддерживалась на уровне 660–690 °C. Параметры впрыска корректировались итеративно: скорость медленного впрыска 0,2 м/с через область заготовки, ускорение быстрого впрыска до 4,5 м/с при входе металла в матрицу и давление интенсификации 55 МПа, приложенное при заполнении торца для компенсации усадки при подаче.

Ключевым усовершенствованием этого проекта является интеграция следующих элементов:вакуумное литье под давлениемТехнология. Вакуумные клапаны, установленные на разъемной поверхности штампа, откачивают воздух из полости со скоростью более 60 л/с, уменьшая пористость, вызванную захваченным газом. Это особенно важно для корпусов двигателей, которые должны быть герметичными под давлением охлаждающей жидкости и часто подвергаются термообработке Т6 для повышения прочности. Вакуумная заливка стабильно обеспечивала получение отливок с показателями плотности выше 98,5%, что соответствует требованиям заказчика к герметичным охлаждающим рубашкам.

Контроль размеров проводился на координатно-измерительной машине (КИМ), при этом пятьдесят критически важных элементов отливки сравнивались с 3D CAD-моделью. Ключевые результаты включали концентричность отверстия 0,022 мм, плоскостность фланца в пределах 0,08 мм и контроль отклонения толщины стенки в пределах ±0,15 мм по всей цилиндрической секции. Рентгеноскопия подтвердила приемлемую внутреннюю целостность в подшипниковом гнезде и толстых выступах, при этом в пробной партии не было обнаружено включений или холодных смыканий.

Качество поверхности имело не меньшее значение. Заказчик потребовал, чтобы поверхность отливки соответствовала классу точности CT5, без видимых линий потока, холодных припоев или следов пайки на обработанных уплотнительных поверхностях. Десять окончательных пробных отливок были утверждены командой инженеров по качеству заказчика, после чего пресс-форма была очищена, обработана антикоррозийным покрытием и упакована в ящики для экспорта.

Влияние на отрасль и перспективы на будущее

Успешная поставка этой пресс-формы для корпуса двигателя подчеркивает более глубокую тенденцию, меняющую мировую индустрию литья под давлением. По мере масштабирования платформ электромобилей автопроизводители подталкивают поставщиков к созданию более крупных и интегрированных отливок — направление, примером которого является подход гигалитья, объединяющий десятки отдельных деталей в единые компоненты, близкие к окончательной обработке. Хотя этот корпус не является гигалитьем в структурном смысле, он разделяет ту же инженерную философию: максимизировать интеграцию отливки, минимизировать последующую механическую обработку и сборку, а также полагаться на передовые инструменты для достижения стабильного качества при больших объемах производства.

Для европейских и североамериканских производителей оригинального оборудования (OEM) еще один фактор, существенно влияющий на решения о выборе оснастки, — это механизм корректировки углеродного следа ЕС (CBAM). Сами литейные формы не облагаются прямым налогом, но производимые ими литые компоненты несут в себе углеродный след, связанный с источником выплавки алюминия и энергией, используемой при литье. Поставщики оснастки, способные продемонстрировать энергоэффективные процессы, совместимость с переработанным алюминием и низкий процент брака (снижение количества отходов), имеют хорошие возможности для оказания поддержки клиентам в выполнении требований CBAM по отчетности.

В перспективе инженерная команда уже ведет предварительные переговоры по последующим проектам, включая второй вариант корпуса двигателя для более высокопроизводительной трансмиссии и корпус инвертора, использующий те же технологические платформы. Более широкая стратегия компании направлена ​​на расширение ассортимента литьевой оснастки для электромобилей — корпусов двигателей, батарейных отсеков, корпусов инверторов и несущих кронштейнов — при сохранении точности и надежности, которые требуются ведущим мировым клиентам.

Эта поставка также укрепляет конкурентные позиции китайских производителей литейной оснастки на мировом рынке. Международные клиенты все чаще признают, что разработка индивидуальных штампов, металлургия стали H13, интеграция вакуумной литниковой системы и возможность быстрой проверки могут быть обеспечены в Китае на уровне качества, сопоставимом с европейскими и японскими инструментальными цехами, с более короткими сроками выполнения и более оперативной инженерной поддержкой. Для такого проекта, как этот корпус двигателя, общий срок выполнения от утверждения 3D-модели до отливки образца составил 9,5 недель, что является показателем, которого обычно с трудом достигают европейские производители оснастки.

Ключевые слова, относящиеся к литью под давлением

• Литье под высоким давлением (HPDC) — процесс, при котором расплавленный алюминий впрыскивается в стальную форму с высокой скоростью и давлением, что позволяет получать большие объемы отливок с точными размерами и превосходной чистотой поверхности.

• Литейная форма — прецизионно обработанный стальной инструмент, обычно изготовленный из высокопрочной стали H13, который определяет геометрию отлитой детали посредством многократных циклов заполнения, затвердевания и извлечения.

• Инструментальная сталь H13 — хромомолибденованадиевая высокопрочная сталь, широко используемая для изготовления литьевых форм для алюминия благодаря своей прочности при высоких температурах, устойчивости к термической усталости и ударной вязкости при многократных термических циклах.

• Литниковая система — сеть каналов, литников и переливных отверстий, которая контролирует подачу расплавленного металла в полость матрицы, определяет направление потока и задерживает оксидные и холоднометаллические дефекты.

• Вакуумное литье под давлением — усовершенствованный вариант литья под высоким давлением, при котором воздух удаляется из полости формы перед впрыском металла, что значительно снижает газовую пористость и повышает плотность отливки для деталей, герметичных под давлением и подлежащих термообработке.