Løsning for præcisionsstøbning af udstødningsmanifold i rustfrit stål til luksus-Sedan – i samarbejde med japansk topmærke bilproducent

Kundeprofil

Kunden er en japansk producent af biler i højere prisklasse, der ønsker at opgradere sin V6-turboladede udstødningsmanifold, så den opfylder kravene til næste generations luksus-sedaner. Deres nuværende fremstillingsdesign havde følgende problemer:

- Turbolag på grund af uregelmæssig udstødningspulsation
- Hyppige termiske træthedsrevner i svejsede forbindelser
- For stor vægt, hvilket påvirker brændstofforbruget

Tekniske udfordringer

▸ Materielle krav
- Rustfrit stål ASTM A351 HK30Nb
- Skal kunne tåle 850 °C ved kontinuerlig belastning og 1050 °C ved maksimal temperatur
- Mindre end 0,5 % deformation efter 1000 termiske chokcyklusser

▸ Ydekrav
- Kanaldesign med lige lange strømningskanaler med en tolerance på ±3 mm for optimal pulsation
- Integreret turbineflange med krav om planhed på 0,05 mm
- 25 % vægtreduktion i forhold til eksisterende design

▸ Fremstillingsbegrænsninger
- Ledetid på 12 uger for fremstilling af værktøjer
- Proces i overensstemmelse med IATF 16949
- 100 % tæthedsprøvet ved et tryk på 2,8 bar

Vores skræddersyede løsning

1. Avanceret ingeniørphase
- Brug af Converge-simuleringssoftware til at optimere strømningsstiens geometri via CFD
- Topologisk optimerede forstærkninger til at reducere vægt, samtidig med at stivhed opretholdes
- Udvikling af et patentbeskyttet "Thermo-Lock"-gatesystem til at forhindre varmefissurer

2. Nøjagtig Fremstilling
- Investeringstøbning ved brug af:
- Zirkoniaforstærkede keramiske forme
- Kontrolleret vakuumfastfrysning
- Overfladefinish direkte efter støbning: Ra 3,2 μm (50 % bedre end branchestandarden)
- CNC-bearbejdning af kritiske interface i samme opsætning

3. Kvalitetsverificering
- 100 % fluorescerende penetrationsinspektion (ASTM E1417)
- Alle strømningsveje verificeret ved hjælp af koordinatmålingsmaskiner (CMM)
- Motorprøvestandsafprøvning på kundens facilitet

Leverancer

✔ 23 % vægtreduktion (fra 5,2 kg til 4,0 kg)
✔ 8 % forbedring af turbinegenskaberne (baseret på en stigning i rotortallet på 200 omdr./min)
✔ Første 50.000 enheder uden tætningsfejl blandt 100 enheder
✔ 18 % omkostningsbesparelse i forhold til fremstillede design

Kundegodkendelse

“Præcisionsniveauet for pulsmodulationen i støbeformen har resulteret i målelige ydelsesforbedringer, som vores ingeniører ikke kunne have forestillet sig til denne pris. Denne løsning indføres nu på tværs af vores V-motorfamilie.”

— [Kundens chefingeniør], Drivlinjeudvikling