电动汽车对未来铸造业的影响-压铸机、工业机器人

电动汽车对未来铸造业的影响

一、电动汽车的问世改变了什么

50年来该产品是如何开发和生产的？是否在世界范围联网，自动化工厂加工？是否要追索从个性化交通工具零件到船螺旋桨，用所有材料粉末进行产品加工的机器？

能量效率及坚固耐用的产品要求，会导致驱动工艺技术领域性的变化，对交通工具设计带来新的挑战。开发者的目标是要在1980年以来达到最高功率，1990年最好在动力学基础上，在新确定的功率下尽可能小的CO2排放，提高舒适度。未来不仅是路面交通的CO2排放，还要将由于生产与作业CO2——沉淀物轨迹及CO2载荷的整体研究纳入考虑对象。

铸造这个最为古老的成型工艺，100多年来用于功能一体化及复杂构件造型，这对于新增加的交通工具轻量化要求，始终是有效的。对于新型铸造部件的坚固耐用性，铸造工艺必须不断发展，要敢于使用新的加工方法。

二、轻型结构是关键因素

在将典型内燃机技术转向电动车时，所用电瓶的低能量密度与内燃发动机相比，起着决定性作用，电瓶（储能器）可能的能量密度，在最近几年有着明显提高，因此，电动车的行程增加。为了达到内燃机的相似行程，除此之外，要以不断的轻型结构或基本的新型交通工具，开发新的潜能，在相同或较低的交通工具重量情况下，对电瓶增加充电。除了不断优化单个零件，系统条件下的交通工具超重，必须通过轻金属或塑料材料高度集成结构件来补偿。轻型构件有可能使电动交通工具有更远的行程，而不丧失运行动力学。与常

规交通工具相反，加速的质量在制动时，电驱动会改变成发电机功能，对电瓶再充电，对于普通的驱动机构，在制动时，动质量大部分转变为热能。由轻结构所获利益，而普通交通工具主要是从内燃机获利，作为逻辑推理，所有轻型结构措施是有意义的。

高度集成的部件，应能明显降低后勤物流费，接缝工序以及所用材料量。铸造工艺能满足所有这些要求。由于压铸工艺灵活的可使用性，预测在结构件中铸造构件会增加。在车身底盘以及发动机所有轻型结构中，要研究整个生产链中的转换可能性及其结果，材料替代演变的方法，例如，通过轻金属集成的结构件替代钢板结构，有可能使现有主体结构继续应用，当然，这限于轻型结构潜能，因为轻金属的E-模量，按密度比例要低于钢E-模量。新型车身方案革新的附件有可能使重量不断减少，但是会引起非常大的主体结构和安装的结构性投资。

因此要考虑，演变与革新方案还会有长时间的共存，一方面传统的，轻结构优化的交通工具与装有比较小的，但是有效的内燃发动机；另一方面，未来的方案要有可替代的驱动机构。

轻型结构处理方法——演变与革新

三、对铸造业的影响

除了传统的发动机构件，如：汽缸头和曲轴箱，需要增加电机壳体，该机体按内冷却要求，可以作为铸件开发，所有驱动系统需要的传动机构，其壳体也可以作为铸件开发。增加的新类型铸造构件，目前，已经开发生产，替代由接缝单个板件加工的部件。铸造业必须适当调整其产品业务量，提高集成构件需要量。但是轻结构产品，会引起更多的成本。10多年来试验的压力机构及主体结构不再像以往反复生产，每个新的解决办法，在早期阶

段，就要由以前开发项目作转换准备以及系列适用性保证。

集成铸件的应用，尽管单个板型件数量减少及接缝作业减少，但会导致价格上升，与普通工艺相比，每个节约重量单位成本增加，与以往的工序相比，这与件数有关，往往不具备竞争力。因此，铸造技术必须继续开发，大面积及薄壁件。另外，铸造模具的工作寿命必须延长，以便使后继的模具成本减少。未清理的铸件，在铸造工序之后，往往要有较长的后续工作才能完成。浇口体系的分开，去毛刺，可能的热处理。如：曲轴箱，这要有大量的件数生产，装配过程和模具数量，不像在设计组合车身系列件时那样占主导地位。在这样的情况下，产品不断改变方案会造成重复的成本。如果后来的工序（热处理加工）不是在铸造间就地进行的，还会增加后勤费用。该费用不仅为部件处理，长途运输，还有运输场地、设施方面的投资，对于大面积的结构件，要用较铸造容积更大的空间。不创造价值的投资越大，相应的循环时间，因回应时间长，对质量隐患着危险，接缝技术及其在主体结构往内的集成，要求更加牢靠。普通的车身保护必须重新考虑。为此，时效表面处理以及接缝技术，应以理想的方法，无需多的后勤处理费用在主体结构内安装。

铸造工艺为竞争要提出稳定的解决办法。提供有独创性或者革新的方案，推动目前材料替代的办法。

四、总体观察的前景

为了减少材料及能源的消耗，所选择加工方法，在方案和件数方面具有灵活性，进行最小及可重复再用的投资。这不仅归功于产品坚固耐用性要求，还会导致好的成本效果。

除了产品革新，工序革新对于CO2排放会有好的贡献，例如，铸造业用无机粘合剂生产型芯。由于在浇注时减少挥性化合物，烟雾和冷凝物大大降低。在浇铸时废气直接排放

的减少，模具和设备清洁工作量下降。废气再燃烧减少以及生产率的提高，明显有助于耐用性的改善。

一种浇注设备技术上可用性，对于铸件生产成本，较循环时间，更具有决定性。模具工作寿命一个基本的影响，首先是投资，再者是故障，还有构件的再加工。每次压射以10-20L水作为脱模剂，要以50-100ml浓缩物来代替，这样降低了喷洒时间。水量和所产生的热（温度）突变，这是模具磨损的原因，整个设备的有效性（GAE）得以改善。

新开发的加工方法，目前处于原型阶段，对于客户特殊要求的构件生产，在不断增加，时间和成本因素对于批量生产意义不大。

在此有两种方法值得研究，第一种方法是直接由砂浇注型而无模型或者浇型芯箱，以3D砂压力机进行生产，除了放弃模具，这样的生产使开发者有充分的造型自由度，可脱模性，脱模斜坡以及分流不再考虑，这进一步开启了造型的可能性，这样的工艺有很大的吸引力。如果在最近20年内研究3D压力机，这样的压力机不仅是黑白，而且还有色彩，成为一种较快和有效的工具，如果我们将此成果移至可用的砂压力机上，就会有望变得更快，更有效。目前已对部件小批量生产，同样有交通工具的配件。这不再以生产形式进行。这并不排除，该方法在不远的将来成为现实，替代普通的型芯加工及砂铸加工。

第二种方法是，直接由金属加工部件，不必经过铸造。目前，堆焊，不仅在构件尺寸，而且在其速度方面受到，事实上，可以放弃全套模具，测定精度尽可能高，使最终加工成为多余，此工艺技术是异常吸引人的。

这两种方法：砂压和构件压甚至可以组合在一起，以便宜由标准构件生产改型品种。

此形成的批量加工，几乎无循环材料，金属碎片，切削以及能量消费。由于小的投资和最少的过程步骤，生产成本较低，造型自由度使轻型结构效果更好，代替高费用库存，按要求在客户附近进行加工成为可能。

五、总结

整个加工工业面临一个深刻的转换。连续的数字产品及生产模型，挤压及3D压力方法为将来单个高灵活性，同时又是低成本加工产品提供了好的方法。如此可能的开发，首先为铸造业认真对待，以便在最近50年不会导致危机，同时为之如同打字机最终为电脑及印刷所代替那样。不只是电动机车，会改变压铸业未来，不断增长的效益和耐用性对此产生影响。作为能力因素，铸造业有机会在新的交通工具一代，对轻型结构作出贡献。面临的挑战，不仅仅是材料的替代，还要对一个工序链提供完全有效的解决办法。

——选自《中国压铸》