Riešenie pre presné liatie výfukového kolektora z nehrdzavejúcej ocele pre luxusné sedan – so známou japonskou automobilovou značkou prvej triedy

Profil zákazníka

Zákazník je japonský výrobca vysokokvalitných áut, ktorý sa snaží modernizovať svoj výfukový kolektor pre V6 turbomotor tak, aby vyhovoval požiadavkám ďalšej generácie luxusných sedanov. Súčasný výrobný návrh mal nasledujúce problémy:

- Z oneskorenia turbodúšiča spôsobeného nepravidelnými výfukovými pulzmi
- Časté trhliny spôsobené tepelným únavou v miestach zvárania
- Nadmerná hmotnosť ovplyvňujúca spotrebu paliva

Technické výzvy

▸ Požiadavky na materiál
- Neželezná oceľ ASTM A351 HK30Nb
- Musí odolať nepretržitej teplote 850 °C a maximálnej teplote 1050 °C
- Deformácia menšia ako 0,5 % po 1000 cykloch tepelnej šoky

▸ Požiadavky na výkon
- Návrh kanálov pre prietok rovnakej dĺžky s toleranciou ±3 mm pre optimálnu pulzáciu
- Integrovaná turbínová príruba s požiadavkou na rovnosť povrchu 0,05 mm
- Zníženie hmotnosti o 25 % v porovnaní s existujúcim návrhom

▸ Výrobné obmedzenia
- Doba výroby výrobných nástrojov: 12 týždňov
- Proces v súlade so štandardom IATF 16949
- 100 % testované na netesnosti pri tlaku 2,8 bar

Naše individuálne riešenie

1. Fáza pokročilej technickej prípravy
- Použitie softvéru Converge Simulation na optimalizáciu geometrie tokovej cesty prostredníctvom CFD
- Topologicky optimalizované zosilnenia na zníženie hmotnosti pri zachovaní tuhosti
- Vývoj vlastného systému vstupných otvorov „Thermo-Lock“ na prevenciu horúcej trhliny

2. Presná výroba
- Stratové liatie pomocou:
- Keramických foriem posilnených oxidom zirkóniovým
- Kontrolovanej tuhnutia vo vákuu
- Povrchová úprava po liatí Ra 3,2 μm (o 50 % lepšia ako priemyselný štandard)
- CNC obrábanie kritických rozhraní v rovnakom nastavení

3. Overenie kvality
- 100 % fluorescenčná penetráciou kontrola (ASTM E1417)
- Všetky tokové cesty overené pomocou súradnicových meracích strojov (CMM)
- Skúšanie motora na dynamometri v závode zákazníka

Výstupy

✔ 23 % zníženie hmotnosti (z 5,2 kg na 4,0 kg)
✔ 8 % zlepšenie času reakcie turbíny (na základe zvýšenia otáčok rotora o 200 rpm)
✔ Prvých 50 000 jednotiek bez úniku (nulový počet porúch úniku v 100 jednotkách)
✔ 18 % úspor nákladov v porovnaní so zváranými konštrukciami

Schválenie zákazníkom

„Presnosť pulzného modulovania liateho kolektora priniesla merateľné výkonnostné zisky, ktoré si naši inžinieri pri tejto cenovej úrovni ani nepredstavovali. Toto riešenie sa zavádza do celej našej rodiny V-motorov.“

— [Hlavný inžinier zákazníka], Vývoj pohonných jednotiek