新能源汽車市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大以及節(jié)能減排雙碳政策下，實(shí)現(xiàn)車身減重將成為各汽車廠商未來的重要發(fā)展目標(biāo)。在降本增效方面，一體化壓鑄方興未艾。本文特編輯梳理一體化壓鑄全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)和格局。
一體化壓鑄相關(guān)材料
免熱鋁合金材料，為一體化壓鑄做好材料基礎(chǔ)。傳統(tǒng)鋁合金材料Silafont-36(AlSi10MnMg)在壓鑄完成之后需要通過熱處理過程來提升機(jī)械性能，但是大型鋁合金壓鑄件在熱處理過程中易出現(xiàn)變形 或者產(chǎn)生氣泡等表面缺陷，免熱鋁合金材料無需進(jìn)行熱處理能夠達(dá)到更加優(yōu)秀的機(jī)械性能，大幅降低了產(chǎn)生廢品的風(fēng)險(xiǎn)，提高良品率。
Al-Si&Al-Mg系列鋁合金成為主流，各類合金元素協(xié)助改善機(jī)械特性。鋁合金具備多種合金特性， 包括Al-Si、Al-Mg、Al-Cu、Al-Zn等大類，目前免加熱合金主要集中在Al-Si、Al-Mg兩種類型， 在這兩種體系下，通過添加Si、Mg、Mn、Ti、Cu、Sr等微量元素，協(xié)助提升產(chǎn)品性能。
一體化壓鑄設(shè)備
行業(yè)內(nèi)壓鑄機(jī)鎖模力存在上限，一體化壓鑄提出更大挑戰(zhàn)。在特斯拉嘗試一體化壓鑄之前，行業(yè)中 最大壓鑄機(jī)的鎖模力只有4400噸，用于生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是鋁合金一體化車門（投影面積0.5平方米。 重量5.4kg）以及減震塔等車身零部件。一體化壓鑄件的投影面積超過1平米，重量達(dá)到30-40kg，對(duì) 于壓鑄設(shè)備鎖模力的要求遠(yuǎn)大于原有4400T的壓鑄機(jī)設(shè)備，也給整個(gè)壓鑄機(jī)行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。
一體化壓鑄模具
高壓鑄造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要精密的工藝設(shè)計(jì)。
金屬液流需嚴(yán)格把控，避免出現(xiàn)零件失效。大型零部件高壓鑄造過程中，流動(dòng)通道復(fù)雜，邊角結(jié) 構(gòu)越多越容易導(dǎo)致金屬充型過程中無法良好填充，甚至出現(xiàn)紊流，從而導(dǎo)致內(nèi)部嚴(yán)重的缺陷，甚至?xí)黼s質(zhì)和氧化皮風(fēng)險(xiǎn)?；蛘哂捎诹鲃?dòng)性不足或者多處流動(dòng)進(jìn)度不同，從而出現(xiàn)多處金屬液 面沖擊融合，從而導(dǎo)致零件失效。
排氣結(jié)構(gòu)需合理設(shè)計(jì)，仿真技術(shù)+過程控制防止氣孔產(chǎn)生。模具中原有的氣體+金屬液流自身帶 入的氣體+包含金屬中的氣體需要排出，需要在設(shè)計(jì)之初通過合理的排氣結(jié)構(gòu)來排出氣體，甚至 采用惰性更好的氣體保護(hù)和一定的真空技術(shù)來實(shí)現(xiàn)模具中的氣體排放，需要大量的仿真技術(shù)和生 產(chǎn)過程的控制接入，排氣過程如果做不到位零件會(huì)有大量的氣孔產(chǎn)生。
冷卻過程需要液態(tài)補(bǔ)縮，避免熱孤島帶來缺陷。完成鑄造過程之后，零件的冷卻過程會(huì)帶來尺寸 的收縮，需要準(zhǔn)確的仿真零部件完整的冷卻過程，設(shè)置最晚冷卻的金屬液池來補(bǔ)充收縮部分的液 體，同時(shí)避免出現(xiàn)不合群的熱孤島，否則會(huì)在零部件冷卻收縮的過程中產(chǎn)生新的缺陷。
一體化壓鑄相關(guān)鑄造工藝
高壓壓鑄成型易產(chǎn)生氣孔缺陷，真空壓鑄技術(shù)有效提升產(chǎn)品質(zhì)量。壓鑄成型過程中因?yàn)榻饘僖禾岣咚偬畛湫颓唬?型腔中的氣體來不及排出，不可避免會(huì)卷入到金屬液中，并以氣孔的形式殘留在鑄件中，影響鑄件質(zhì)量。通過 在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內(nèi)的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學(xué) 性能和表面質(zhì)量的先進(jìn)壓鑄工藝，特別適合形狀復(fù)雜但是生產(chǎn)要求高的零件，是目前一體化壓鑄關(guān)鍵的工藝技 術(shù)。真空壓鑄技術(shù)分為普通真空壓鑄（真空度100-250mbar）、高真空壓鑄（真空度50-100mbar）、超真空壓鑄 （真空度>截止閥+密封是技術(shù)核心，確保抽氣效果達(dá)到要求。高真空壓鑄技術(shù)中的截止閥是核心零部件，通過合金液體 的慣性沖擊力實(shí)現(xiàn)排氣通道的關(guān)閉。此外，密封技術(shù)也是達(dá)成抽氣效果要求的關(guān)鍵，通過對(duì)于主分型面、模芯 側(cè)面、鑲塊側(cè)面、型芯、頂針和壓室進(jìn)行密封，同時(shí)對(duì)于模具需要在配模的時(shí)候進(jìn)行加熱，定期（每2萬模次） 上合模機(jī)進(jìn)行配模，防止因?yàn)樽冃螌?dǎo)致的分型面貼合度不夠，并且每次換模之后要對(duì)模具進(jìn)行漏氣點(diǎn)檢，確保 整體密封性符合超真空壓鑄要求。
