ऑटोमोटिव उद्योग में एकीकृत डाई कास्टिंग की अनुसंधान स्थिति और प्रगति

ऑटोमोटिव उद्योग में एकीकृत डाई कास्टिंग को व्यापक रूप से अपनाया गया है और यह पारंपरिक वाहन निर्माण को उलट रहा है। यह पेपर वर्तमान चरण में प्रमुख कारकों का सारांश और विश्लेषण करता है {{2}डाई-कास्टिंग मिश्र धातु, उपकरण, डाई डिजाइन, पोस्ट-प्रसंस्करण और निरीक्षण-कास्टिंग के दौरान आने वाले सामान्य दोषों, उनके मूल कारणों और बचाव के उपायों का परिचय देता है, और अंत में प्रौद्योगिकी के लिए एक दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है।

चीन की "दोहरी{0}कार्बन" नीति और ऊर्जा की बचत और नई ऊर्जा वाहनों के लिए प्रौद्योगिकी रोडमैप 2.0 से प्रेरित, घरेलू एनईवी बाजार तेजी से बढ़ा है, जिसकी बिक्री बार-बार रिकॉर्ड ऊंचाई पर पहुंच रही है। सभी तकनीकी उन्नयनों के बीच, ऊर्जा की खपत और उत्सर्जन को कम करने के लिए पावर के बजाय लाइटवेटिंग, ट्रेन या ड्राइवलाइन में सुधार, लाइटवेटिंग सबसे प्रभावी मार्ग प्रदान करता है। लाइटवेटिंग से आमतौर पर तीन कोणों से निपटा जाता है: हल्की सामग्री, संरचनात्मक अनुकूलन और उन्नत विनिर्माण प्रक्रियाएं। 2019 में टेस्ला ने मॉडल Y पर बड़े पैमाने पर इंटीग्रेटेड डाई कास्टिंग लागू की, 70 से अधिक स्टैम्प्ड और 15 वेल्डेड भागों की एक असेंबली की जगह ली और पूरे उद्योग के लिए "शून्य से 17 से 18 एक" बदलाव की शुरुआत की। हल्के मिश्रधातुओं और एक {{20}शॉट डाई-कास्टिंग का संयोजन उत्पादकता बढ़ाने और सामग्री अपशिष्ट को कम करने के साथ-साथ उत्पाद के प्रदर्शन और मजबूती को सुरक्षित करता है।

1. इंटीग्रेटेड डाई कास्टिंग के लिए सामग्री
एकीकृत कास्टिंग द्वारा उत्पादित ऑटोमोटिव संरचनात्मक हिस्से हमेशा उच्च प्रदर्शन की मांग करते हैं, जिससे गैर {{1}गर्मी {{2}उपचार योग्य, उच्च {{3}लचीलापन वाले प्रकाश मिश्रधातु अनुसंधान एवं विकास का ध्यान केंद्रित करते हैं। विकास CALPHAD आधारित गणनाओं और उच्च थ्रूपुट प्रयोगों पर निर्भर करता है। समग्र संपत्तियों को उन्नत करने के लिए तेजी से जमना, सूक्ष्म {{8}मिश्र धातु और सूक्ष्म संरचना सिलाई का उपयोग किया जाता है। तालिका 1 से पता चलता है कि औद्योगिक रूप से Al-Si, Al-Mg और Mg{13}}Al सिस्टम का सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है। गैर {{15}गर्दी-उपचार योग्य अल मिश्र कम प्रक्रिया चरण, कम लागत और कम CO₂ उत्सर्जन प्रदान करते हैं, जो वैश्विक ध्यान आकर्षित करते हैं।

 1.1 गैर {{1}गर्मी-उपचारयोग्य अल मिश्रधातु
मुख्य कास्टिंग गुण -गलनांक, तरलता, सिकुड़न और गर्म{{1}फाड़न प्रतिरोध{{2}संतुलित होना चाहिए।
- Al-Si system: Si improves fluidity, reduces shrinkage and hot-tearing, and modestly raises strength. Depending on Si content, alloys are classified as hypo-eutectic (4–9 % Si), eutectic (10–13 %) or hyper-eutectic (14–22 %). Coarse eutectic structures are refined by Cu, Mg, Mn, etc. Examples: Alcoa's C611 (>निम्न Si पर 12% बढ़ाव) और मैग्ना का ऑरल5 (11% बढ़ाव से अधिक या उसके बराबर)। चीनी शिक्षा जगत ने टीएचएएस और जेडीए श्रृंखला के मिश्र धातु विकसित किए हैं जिन्हें अब प्रमुख ओईएम द्वारा अपनाया गया है।
- अल-एमजी प्रणाली: एमजी (2-12%) एक स्पिनल सतह फिल्म के माध्यम से तरलता, मशीनेबिलिटी, ताकत और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाता है। 50-200 डिग्री पर संभावित -Al₃Mg₂ संवेदीकरण को गैर-{8}गर्मी-उपचार योग्य मार्गों में प्राप्त बारीक अनाजों द्वारा कम किया जाता है।
- सूक्ष्म-मिश्रधातु:<1 % additions of Fe, Mn, Sr, Ti, Cr, RE, etc. provide second-phase strengthening (see Table 2).

 1.2 मिलीग्राम मिश्र धातु
एमजी मिश्र धातुएं अल की तुलना में ~33% हल्की और स्टील की तुलना में 75% हल्की होती हैं, फिर भी उनका यंग मापांक पॉलिमर कंपोजिट से 20× होता है। उत्कृष्ट तरलता और कम डाई{{4}आसंजन उन्हें उच्च दबाव डाई-कास्टिंग (एचपीडीसी) के लिए आदर्श बनाते हैं। पोर्श, फोर्ड और मर्सिडीज पहले से ही एमजी संरचनात्मक भागों का उपयोग करते हैं। घरेलू स्तर पर, चोंगकिंग विश्वविद्यालय ने बड़े स्तर पर परीक्षण किया है {{9}जिसका उत्पादन किया गया है {{10}टुकड़ा एमजी कास्टिंग -विदेश में ऐसी कोई रिपोर्ट मौजूद नहीं है।

- Mg-Al-based non-heat-treatable alloys: Traditional HPDC alloys include AZ91D (medium-temp, high strength), AM50A/AM60B (high ductility) and AE44 (elevated-temperature). Sn >0.3% कास्टेबिलिटी में सुधार करता है और डाई {{1}चिपकने को कम करता है; Zn बढ़ाव को बढ़ाता है। एक नया Mg-Al-Zn-Mn HPDC सिस्टम ट्यून करने योग्य ताकत प्रदान करता है। RE (La+Ce, Nd, Gd) और Ca उच्च तापमान प्रदर्शन को बढ़ाते हैं।
- नई प्रणालियाँ: MRI240D/250D/260D (Mg{{4}Zn{5}}Zr{6}}RE) बेहतर लचीलापन और प्रवाह क्षमता प्रदान करती हैं। एमजी-आरई-अल एचपीडीसी मिश्रधातु (5% आरई, 0.5% अल) 250 डिग्री पर ताकत और लचीलापन बनाए रखते हैं।

2. डाई-कास्टिंग उपकरण एवं प्रक्रिया
एकीकृत डाई {{0} कास्टिंग को "डाई {{1} कास्टिंग द्वीप" के रूप में व्यवस्थित किया जाता है जिसमें पिघलना, कास्टिंग, छिड़काव, ठंडा करना, दोष का पता लगाना, लेजर मार्किंग, डीगेटिंग और सीधा करना एकीकृत होता है। उपकरण पिघलने, ढलाई और पश्च प्रसंस्करण इकाइयों में आते हैं।

 2.1 पिघलने की इकाई
समावेशन को हटाने के लिए अल सिल्लियों को अक्रिय गैस सरगर्मी के तहत 700-710 डिग्री पर पिघलाया जाता है। फिर एक डोज़िंग भट्टी सटीक वजन/तापमान शॉट देती है।

 2.2 कास्टिंग इकाई
- Die-casting machine: Cold-chamber machines are standard. Part size is >3× पारंपरिक कास्टिंग, दीवार की मोटाई 3-5 मिमी, स्थानीय स्तर पर<2.5 mm, requiring clamping force ≥60 MN. Global suppliers: Buhler, Idra, Italpresse, LK, Yizumi, Haitian. Direct-pressure clamping replaces three-plate toggles; advanced hydraulics ensure uniform filling.
- प्रक्रिया: स्प्रे → बंद करें → करछुल → इंजेक्ट करें → तीव्र करें → खोलें। आकार के नोजल के साथ माइक्रो {{2}स्प्रे या इलेक्ट्रोस्टैटिक स्प्रे सटीक रिलीज सुनिश्चित करता है {{3}एजेंट फिल्म। उच्च-वैक्यूम (<5 kPa) suppresses air entrapment and porosity. Injection speed/pressure and die temperature are optimized via die-thermal sensors and conformal cooling to achieve directional solidification.

 2.3 पोस्ट-प्रसंस्करण इकाई
डिगेटिंग, ट्रिमिंग, स्ट्रेटनिंग और निरीक्षण (दृश्य, नीला {{0}प्रकाश, एक्स {{1}रे) आयामी सटीकता और दोष मुक्त भागों की गारंटी देता है।

3. डाई-कास्टिंग डाईज़
डाइज़ में गुहाओं, रनर्स, ओवरफ्लो, वेंट और फ्रेम के साथ स्थिर और गतिशील आधे भाग शामिल होते हैं।

 3.1 डाई सामग्री
H13, 3Cr2W8V, Y10, HM1 स्टील्स को कम तापीय विस्तार, उच्च गर्म शक्ति, थकान और क्षरण प्रतिरोध के लिए चुना जाता है। सीआर, एमएन, वी, एमओ, डब्ल्यू को दर्जी गुणों के लिए मिश्रित किया जाता है।

 3.2 तापमान नियंत्रण
गेटों के पास गर्म स्थानों और दूरस्थ छोर पर ठंडे क्षेत्रों को अनुरूप शीतलन चैनलों, इन्फ्रारेड इमेजिंग और इन-{0}}मोल्ड सेंसर द्वारा संतुलित किया जाता है।

 3.3 वैक्यूम नियंत्रण
बड़े पतले हिस्सों की जरूरत है<5 kPa cavity pressure; multi-cylinder hydraulic vacuum valves must close rapidly to avoid metal ingress and cycle interruptions.

 3.4 मोल्ड-प्रवाह विश्लेषण
सॉफ्टवेयर स्टील को काटने से पहले पैरामीटर अनुकूलन को सक्षम करते हुए, भरने, जमने और दोषों की भविष्यवाणी करता है।

4. दोष विश्लेषण
 4.1 कोल्ड शट (प्रवाह चिह्न)
सिलवटों या परतों के रूप में दिखाई देते हैं जहां दो धातु के अग्रभाग कम तापमान/वेग पर मिलते हैं। कारण: कम पिघल/मोल्ड तापमान, धीमी गति से शॉट, खराब गेट डिजाइन, गैस फंसना। उपाय: पिघले तापमान को बढ़ाएं, रनर/गेट को अनुकूलित करें, वेंटिंग सुनिश्चित करें, प्रवाह मोर्चों को सत्यापित करने के लिए सिमुलेशन का उपयोग करें।

 4.2 सिकुड़न सरंध्रता
जमने के दौरान अपर्याप्त भोजन के कारण मोटे भागों में अनियमित रिक्तियाँ। कारण: पृथक गर्म स्थान, प्रारंभिक गेट फ़्रीज़, कम तीव्रता का दबाव, उच्च डाई/पिघल तापमान, पतला बिस्किट। समाधान: वैक्यूम सहायता, फीडर डिज़ाइन, डाई-तापमान प्रबंधन, सिमुलेशन{{3}निर्देशित राइजर/रनर अनुकूलन।

 4.3 डाई सोल्डरिंग
अल मिश्र धातु डाई सतह का पालन करती है, विशेष रूप से ऊंचे डाई तापमान पर। कारण: खराब ड्राफ्ट, खुरदरी सतह, अपर्याप्त रिलीज एजेंट, मिश्र धातु में कम Fe, उच्च गेट वेग। समाधान: पर्याप्त रिलीज़ एजेंट खुराक, अनुकूलित शीतलन, उचित मिश्र धातु रसायन, ड्राफ्ट कोण 1.5 डिग्री से अधिक या उसके बराबर।

 4.4 विरूपण
झुकना, मुड़ना या वार करना। कारण: अंतर संकोचन, असमान दीवार की मोटाई, इजेक्शन तनाव, शमन। समाधान: गैर--हीट-उपचार योग्य मिश्रधातु, समान दीवार की मोटाई, अनुकूलित गेटिंग/वेंटिंग, नियंत्रित प्रक्रिया पैरामीटर, डाई स्ट्रेटनिंग या पोस्ट स्ट्रेटनिंग फिक्स्चर में।

5। उपसंहार
टेस्ला के मॉडल Y के बाद से, दुनिया भर में OEMs वोल्वो, मर्सिडीज़, बेंज, VW, टोयोटा, GM, हुंडई, NIO, XPeng, जीली, चांगान, डोंगफेंग ने मल्टी मॉडल प्लेटफॉर्म के लिए एकीकृत डाई कास्टिंग को अपनाया है। प्रौद्योगिकी आंशिक रूप से गिनती में कमी, कार्यात्मक एकीकरण और हल्के, उच्च शक्ति, सटीक घटकों के अत्यधिक कुशल निर्माण को सक्षम बनाती है। शेष चुनौतियों में दोष नियंत्रण, मिश्र धातु संपत्ति वृद्धि और डाई जीवन विस्तार शामिल हैं, सभी उच्च स्वचालन और डिजिटलीकरण की मांग करते हैं। सामग्री और स्मार्ट विनिर्माण में चल रही प्रगति के साथ, एकीकृत डाई कास्टिंग उच्च अंत विनिर्माण क्षेत्रों में व्यापक रूप से अपनाने के लिए तैयार है।