Rozwiązanie odlewnicze z precyzyjnymi odlewami ze stali nierdzewnej dla kolektorów wydechowych luksusowych sedanów – wraz z japońską marką samochodową pierwszego rzędu

Profil Klienta

Klientem jest japoński producent wysokiej klasy samochodów, który zamierza zmodernizować swój kolektor wydechowy V6 z turbosprężarką, aby spełnić wymagania kolejnej generacji luksusowych sedanków. Obecny projekt produkcyjny miał następujące wady:

- Opóźnienie turbosprężarki spowodowane niestabilnym pulsowaniem spalin
- Częste pęknięcia spowodowane zmęczeniem termicznym w połączeniach spawanych
- Nadmierna masa wpływająca negatywnie na zużycie paliwa

Wyzwania techniczne

▸ Wymagania materiałowe
- Stal nierdzewna ASTM A351 HK30Nb
- Musi wytrzymać temperaturę ciągłą 850 °C oraz szczytową 1050 °C
- Odkształcenie mniejsze niż 0,5 % po 1000 cyklach udarów termicznych

▸ Wymagania dotyczące wydajności
- Projekt kanału przepływu o równej długości z tolerancją ±3 mm w celu optymalnego pulsowania
- Zintegrowana kołnierzowa część turbiny z wymogiem płaskości 0,05 mm
- Redukcja masy o 25% w porównaniu do istniejącego projektu

▸ Ograniczenia produkcyjne
- Czas realizacji narzędzi produkcyjnych: 12 tygodni
- Proces zgodny ze standardem IATF 16949
- 100% test szczelności pod ciśnieniem 2,8 bar

Nasze niestandardowe rozwiązanie

1. Zaawansowana faza inżynieryjna
- Użycie oprogramowania do symulacji Converge w celu zoptymalizowania geometrii ścieżki przepływu za pomocą obliczeń CFD
- Wzmocnienia zoptymalizowane topologicznie w celu zmniejszenia masy przy jednoczesnym zachowaniu sztywności
- Opracowanie własnego systemu wlewkowego „Thermo-Lock” zapobiegającego gorącemu pękaniu

2. Dokładne produkowanie
- Odlewania precyzyjne z wykorzystaniem:
- Form ceramicznych wzmocnionych cyrkonem
- Kontrolowanej krzepnięcia w warunkach próżni
- Powierzchnia odlewu po procesie odlewania: Ra 3,2 μm (o 50 % lepsza niż standard branżowy)
- Obróbka CNC krytycznych powierzchni styku w jednej pozycji ustawienia

3. Weryfikacja jakości
- 100-procentowa kontrola metodą penetracyjną fluorescencyjną (ASTM E1417)
- Wszystkie ścieżki przepływu zweryfikowane za pomocą maszyn pomiarowych współrzędnościowych (CMM)
- Testy silnika na hamowni w obiekcie klienta

Dostarczane materiały

✔ Zmniejszenie masy o 23% (z 5,2 kg do 4,0 kg)
✔ Poprawa czasu reakcji turbosprężarki o 8% (na podstawie wzrostu prędkości obrotowej wirnika o 200 obr/min)
✔ Pierwsze 50 000 jednostek bez wystąpienia wycieków (zero przypadków wycieków w 100 jednostkach)
✔ Oszczędności kosztowe na poziomie 18% w porównaniu do konstrukcji wykonywanych metodą obróbki skrawaniem

Zatwierdzenie klienta

„Dokładność modulacji impulsów odlewanej kolektora spalinowego przyniosła mierzalne zyski wydajnościowe, których nasi inżynierowie nie byli w stanie sobie wyobrazić przy tej cenie. Rozwiązanie to zostanie wprowadzone we wszystkich silnikach V.”

— [Szef Inżynierii Klienta], Rozwój układu napędowego