Caja de chapa forjada para caja de cambios automática de Ford
Publicado el: 14 de febrero de 2022 Por HXC
Un conjunto exitoso de investigación y desarrollo en moldes de chapa forjada es un enorme proyecto de sistema que integra varias tecnologías, que incluyen materiales, tratamiento térmico, diseño de molde, tecnología de chapa forjada, tecnología de procesamiento, tecnología de ensamblaje, gestión de producción y control de calidad, etc. La solución personalizada de chapa forjada es una parte muy importante, y la razonabilidad de la tecnología afecta directamente la calidad de la pieza y su producción posterior.
La caja de cambios automática es la pieza más crítica del sistema de transmisión del automóvil. Los cascos de la caja de cambios suelen tener estructuras intrincadas y complejas, y son difíciles de fabricar. Para estos componentes fundidos en chapa complicados, una buena solución de diseño de chapa forjada juega un papel decisivo en la calidad del producto. En este artículo se presentará en detalle el caso de las cajas de cambios para automóviles Ford fabricadas en HXC.
Análisis de materiales para cajas de cambios fundidas por chapa forjada:
El material del carcazo de la caja de cambios es A380, que posee buenas propiedades de fluidez, resistencia al desgaste, hermeticidad y resistencia a las grietas por calor. Se trata de una combinación perfecta de propiedades de fundición, mecánicas y térmicas.
Sus propiedades de fundición integral son adecuadas para la fabricación y producción de carcazas de cajas de cambios, y el análisis de su composición química y propiedades mecánicas a continuación muestra:
Análisis de los problemas iniciales de los componentes fundidos por chapa forjada:
Las dimensiones exteriores del carcazo de la caja de cambios son aproximadamente 322mmX321mmX203mm, y su peso es de alrededor de 7,6kg. Esta pieza fundida de paredes finas se caracteriza por tener un grosor promedio de aproximadamente 4mm, con múltiples tubos reforzadores, cavidades, ribs de refuerzo y orificios para pernos. Su geometría compleja dificulta el flujo del metal fundido, lo que puede generar relleno deficiente. Después de análisis CAE y cálculos científicos, se decidió 采用 una máquina de chapa forjada de 1600T para la producción. En caso de detectar problemas en los dibujos del cliente, el equipo de HXC propondrá mejoras y modificaciones después de la discusión conjunta, para luego someter la solución al cliente para su revisión.
Optimización del diseño de la tecnología de chapa forjada
Die casting mold for gearbox shells works in severe environment requiring highly in performance, and has complicated structure with large difference in wall thickness. Die casting mold is required to pass leakage testing under high pressure, so defects of cold insulation and air holes that can cause leakage in casting, which are our priorities to be avoided and solved. To solve these problems, must make synthetic judgment from aspects of mold structure, parameter design and CAE analysis, improve the die casting process, optimize designing, and conduct reasonability verification through production testing.
Diseño del sistema de vertido:
El diseño del sistema de llenado debe garantizar el trayecto de flujo más corto posible. El metal fundido se alimenta sincrónicamente desde ambos lados, alcanzando el pico de llenado de forma simultánea, y expulsa en paralelo el aire y los desechos sin causar atrapamiento de aire en los extremos. De acuerdo con los resultados del análisis de simulación, este sistema de llenado es una solución ideal. Consulte el informe detallado del análisis CAE.
Diseño del molde de chapa forjada:
Esta pieza fundida es el carcazo de una caja de cambios de automóvil que opera en entornos severos, expuesta prolongadamente a altas temperaturas, altas presiones, alta humedad o frío, vibraciones y polvo. Tiene un tamaño relativamente grande y una estructura compleja, lo que exige una alta hermeticidad, por lo que tiene requisitos más elevados en cuanto al diseño, el mecanizado y la chapa forjada. En cuanto al material, se eligió el acero 8407 de Uddeholm Tooling (Suecia), que tiene excelentes propiedades de resistencia a la distorsión plástica, el desgaste térmico, las grietas por impacto térmico y las grietas por fatiga térmica. Consulte el análisis detallado de DFM y el diseño 3D del molde.
HXC determinó la estructura del molde y fabricó el molde de chapa forjada para el carcazo de la caja de cambios automática según la solución final de procesamiento de chapa forjada y los parámetros tecnológicos. Luego, en la prueba del molde, se fijó la temperatura inicial del molde a 210℃. Cuando el molde alcanzó el equilibrio térmico con el aumento gradual de la temperatura, no se detectaron defectos obvios en el producto. Finalmente, se determinaron los parámetros relacionados de chapa forjada después de una consideración y cálculo integrales basados en las características del molde y de la pieza.
Inspección de calidad del carcazo de caja de cambios fundido por chapa forjada.
Basado en la amplia experiencia de HXC en proyectos similares, es posible que surjan problemas en la producción de chapa forjada, como huecos parciales, dimensiones clave inestables o una tasa de aprobación baja, generalmente en los siguientes aspectos:
- La distorsión del producto se produce en el desmolde debido a una fuerza de sujeción demasiado grande.
- Se produce daño por arrastre en el interior de los orificios del eje de cambio.
- Se produce aislamiento térmico frío en la cara terminal o en la intersección de las nervaduras de refuerzo.
- Se producen grietas en las esquinas pequeñas.
Inspección de materiales: se realiza la inspección de composición de los materiales de chapa forjada mediante espectrómetro para garantizar que los materiales utilizados cumplan con los requisitos del producto y evitar la fabricación de productos fundidos incorrectos y defectuosos que no cumplan con los estándares automotrices debido al uso de materiales erróneos u otro tipo de materiales no calificados. HXC probará los materiales brutos de chapa forjada en tres condiciones: certificados de material de lingote, horno de fundición y pieza física. Luego, se restarán los datos de estas tres pruebas. Si el valor después de la resta es menor que 0,01, es calificado. En caso contrario, se necesita reproducción.
Inspección de superficie: se realiza principalmente una inspección visual de la superficie de las piezas fundidas por chapa forjada. Los defectos comunes en la superficie suelen ser:
Strain: along the direction of demoulding, pull damage occurs on die casted part surface caused from too small mold draft and metal stickiness, in severe cases, it’s even called the strained surface.
Layer marks: there are obvious metal layers in casted parts.
Water waves:smooth stripes can be seen on casted part surface. Water waves:smooth stripes can be seen on casted part surface.
Cold insulation: obvious, irregular, and sunken line marks(penetrating and non-penetrating) on casted part surface with tiny and narrow shape and sometimes smooth edge with a possibility of break.
Cracking: thermal fatigue on the surface of the mold cavity causes network bulges and metal flash on casted part surface.
Sunk: smooth sunk marks occur in thick area of casted parts.
Short-casting: there are insufficient areas on the casted part surface, causing unclear outline.
Flash, burr: thin metal sheet, rough or sharp edges occur at the edges of parting surfaces.
Inspección por rayos X de piezas fundidas por chapa forjada (inspección de poros internos):
Los orificios que exceden el tamaño estándar en el interior de las piezas fundidas afectarán directamente el rendimiento mecánico del producto, por lo que es necesario determinar la ubicación y el tamaño de los orificios internos mediante inspección por rayos X. En el caso de los productos de cajas de cambios, se realiza una inspección 100% por rayos X para garantizar que cada producto sea calificado.
Inspección dimensional:
Las dimensiones de las piezas fundidas por chapa forjada se inspectan principalmente mediante un medidor de coordenadas tridimensionales (CMM) y un proyector de perfiles. Combinado con las herramientas de inspección especialmente diseñadas, el departamento de control de calidad de HXC puede obtener datos de medición precisos para determinar si la pieza cumple con los requisitos dimensionales.
Conclusión de la caja de cambios Ford:
Para la producción de cajas de cambios Ford, la tasa de aprobación fue superior al 98% según las estadísticas. Nuestros productos fundidos por chapa forjada son la mejor prueba de la competencia y especialidad de HXC en tecnología avanzada de chapa forjada compleja.
HXC cuenta con más de 10 máquinas de chapa forjada, siendo la máquina de chapa forjada máxima de 3500T capaz de satisfacer los requisitos de producción de productos fundidos de gran tamaño. Además, disponemos de más de 50 equipos de post-procesamiento e inspección. Asimismo, mejoramos constantemente nuestra capacidad manufacturera cada año. El equipo de HXC siempre está a su servicio. HXC puede perfeccionar los productos para usted.