تم تسليم قوالب صب الألمنيوم المصممة خصيصًا لمشروع غلاف محرك الطاقة الجديدة

فوشان، الصين - 9 نوفمبر 2026 - نجح فريق متخصص من مهندسي الأدوات في تسليم مجموعة كاملة منقوالب صب الألمنيوم المخصصةصُممت هذه المجموعة خصيصاً لمشروع هيكل محرك مركبة الطاقة الجديدة (NEV)، مما يمثل علامة فارقة في توسع الشركة المستمر في سلسلة توريد التنقل الكهربائي. تتضمن المجموعة الرئيسيةقالب تجويفتم شحن قوالب العمل الجانبي الأساسية وألواح الإدخال المساعدة إلى منشأة الإنتاج الخاصة بالعميل بعد إجراء تجارب صارمة على القوالب والتحقق من الأبعاد.

يمثل غلاف المحرك أحد أكثر المكونات تطلبًا من الناحية الهيكلية في نظام نقل الحركة الكهربائي. إذ يجب أن يوفر في آن واحد محاذاة دقيقة للمحامل، وتبديدًا قويًا للحرارة لملفات الجزء الثابت والدوار، وحماية من التداخل الكهرومغناطيسي، وصلابة هيكلية تحت الاهتزاز المستمر، كل ذلك مع الحفاظ على وزنه الخفيف قدر الإمكان. ولتلبية هذه المتطلبات المتضاربة، يستفيد المشروع منصب القوالب بالضغط العالي(HPDC) مع سبيكة ألومنيوم معززة بالسيليكون تم اختيارها لتحقيق التوازن الأمثل بين السيولة والتوصيل الحراري والقوة الميكانيكية.

خلفية المشروع: فرصة بناء مساكن محركات سيارات الطاقة الجديدة

أدى التحول العالمي من محركات الاحتراق الداخلي إلى أنظمة الدفع الكهربائية التي تعمل بالبطاريات إلى خلق طلب غير مسبوق على المواد خفيفة الوزن.مكونات مصبوبة من الألومنيوم عالية الجودةعلى عكس كتل المحركات التقليدية، يدمج غلاف محرك السيارة الكهربائية وظائف متعددة في قطعة واحدة متكاملة الشكل: فهو بمثابة حامل الجزء الثابت، وحدود غلاف التبريد، وواجهة ناقل الحركة، ونقطة تثبيت إلكترونيات الطاقة. يقلل هذا الدمج من خطوات التجميع، ولكنه يرفع من مستوى الجودة المعدنية والأبعاد لكل عملية صب.

يتراوح وزن هياكل المحركات عادةً بين 8 و25 كيلوغرامًا بعد الصب، وتتراوح سماكة جدرانها بين 3.5 و8 ملم حسب مسارات التحميل. تتطلب قنوات التبريد المصبوبة مباشرةً في جدران الهيكل مسامية منخفضة للغاية لمنع تسرب سائل التبريد تحت ضغط يصل إلى 2.5 بار. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تحافظ تجاويف محامل الدوران على مركزيتها في حدود 0.03 ملم بعد التصنيع، مما يعني أن القالب يجب أن يكون...إنتاج المسبوكاتمع الحد الأدنى من تشوه الانكماش وسمك جدار ثابت عبر عملية إنتاج لعشرات الآلاف من اللقطات.

العميل الذي يقف وراء هذا المشروع هو مورد رئيسي لمركبات الطاقة الكهربائية، يخدم العديد من شركات صناعة السيارات الكبرى. يتطلب جدول إنتاجه كميات سنوية تقارب 120,000 هيكل، مما يؤثر بشكل مباشر على العمر الافتراضي المستهدف للقالب. تم تحديد عمر افتراضي قياسي للقالب يبلغ 150,000 دورة، وقد صُمم القالب ليتحمل دورات حرارية متكررة بين الألومنيوم المنصهر عند درجة حرارة تقارب 680 درجة مئوية، ودرجات حرارة سطح القالب التي يتم الحفاظ عليها بين 180 و220 درجة مئوية من خلال دوائر تبريد مُنظمة.

تصميم القوالب الدقيقة: هندسة الأدوات المخصصة

مرحلة التصميم لهذاقالب صب المعادنبدأ الأمر بمراجعة تفصيلية لهندسة القطعة ثلاثية الأبعاد للعميل، ورسمها الفني، ومواصفات الإنتاج. استخدمت فرق الهندسة برنامج محاكاة الصب MAGMASOFT لتقييم سلوك التعبئة، وأنماط التصلب، ومواقع العيوب المحتملة قبل قطع أي قطعة من الفولاذ. حددت المحاكاة مشكلتين مبكرتين: نتوء سميك بالقرب من تجويف المحمل يُحتمل أن يُسبب مسامية دقيقة، وقسم ضلع رقيق قد يُسبب تصلبًا مبكرًا وانغلاقًا باردًا.

ولمعالجة هذه المشكلات، قام فريق التصميم بتحسيننظام البواباتتم اختيار تصميم أحادي الجانب متعدد الفتحات لتوجيه المعدن المنصهر لأعلى على طول الجدار الأسطواني للغلاف، مما يقلل من دخول الهواء. وُضعت فتحات تصريف كبيرة الحجم عند أبعد جبهات التدفق لحجز المعدن البارد وأغشية الأكسيد. بالنسبة للجزء السميك، تم تطبيق التبريد المتسلسل بوضع حاجز تبريد موضعي خلف دبوس القلب مباشرةً، لسحب الحرارة بعيدًا عن البقعة الساخنة وتعزيز التصلب الموجه نحو الفتحات.

تتضمن القالبة ثمانية منزلقات هيدروليكية جانبية لتشكيل حواف تثبيت الغلاف، وفتحات التوصيل، ونتوءات منافذ التبريد. صُممت كل منزلقة بألواح مقاومة للتآكل وأسطح مُعالجة بالنتردة لمقاومة التآكل الناتج عن تناثر الألومنيوم. يتم إخراج القطعة المصبوبة من خلال مزيج من دبابيس الإخراج على طول حواف الحافة وألواح الطرد أسفل الجدار الأسطواني، مما يضمن خروجها بشكل متساوٍ دون انحناء أو خدش للسطح.

تم التعامل مع تصميم دائرة التبريد كمهمة هندسية بالغة الأهمية، وليس كأمر ثانوي. تم حفر 21 قناة مائية منفصلة عبر كل من تجويف القالب وحشوات القلب، وتم توجيه كل قناة عبر مشعب مزود بنظام تحكم مستقل في التدفق. يتيح هذا المستوى من الإدارة الحرارية لصانع القوالب الحفاظ على استقرار درجة حرارة سطح القالب، وهو أمر ضروري لضمان جودة صب متسقة وإطالة عمر القالب عن طريق الحد من تشقق الإجهاد الحراري.

تصميم القالب: فولاذ الأدوات H13 ومعالجة حرارية

المادة الأساسية المختارة لقالب التشكيل لهذا المشروع هيفولاذ الأدوات H13وهو فولاذ تشكيل ساخن من الكروم والموليبدينوم والفاناديوم، معروف في جميع أنحاءصناعة صب القوالببفضل مزيجه الممتاز من القوة في درجات الحرارة العالية، والمتانة، ومقاومة الإجهاد الحراري. يُعدّ H13 الخيار القياسي لـقوالب الإنتاج التي تعمل بسبائك الألومنيوم لأنه يقاوم التشقق (التشقق الحراري السطحي) الذي يصيب أنواع الفولاذ الأقل جودة بعد دورات الصدمات الحرارية المتكررة.

Rough machining was performed on CNC milling centers, leaving 3–5 mm of stock on all forming surfaces. The blocks were then subjected to a comprehensive heat treatment cycle: austenitizing at approximately 1020°C, oil quenching, and triple tempering to a final hardness of 44–46 HRC. This hardness range balances wear resistance against the toughness needed to withstand impact from high-speed metal injection. Following heat treatment, finish machining was completed on high-precision CNC mills and EDM sinking machines, holding cavity tolerances within ±0.02 mm.

Surface treatment plays a decisive role in die longevity. All forming surfaces and side-core slides were plasma-nitrided to a case depth of 0.15–0.20 mm, creating a hard, heat-resistant layer that reduces soldering (aluminum sticking) and eases release. Selected core pins and delicate rib details received an additional PVD coating of TiAlN, further lowering friction and extending maintenance intervals. The parting surfaces were hand-lapped to achieve a near-perfect seal, preventing flash even under the high injection pressures of 40–60 MPa.

The complete die assembly weighs approximately 4.8 metric tons and fits onto a 900-ton cold-chamber die casting machine. The mold base was constructed from pre-hardened P20 steel, while all wear and insert components use H13 or its upgraded variant, H13 ESR (electroslag remelted), for improved cleanliness and through-hardening uniformity in critical thick sections.

Quality Assurance and Die Tryout

Before the die was released for shipment, it underwent a full tryout on the customer's 900-ton cold-chamber machine. The first trials used A380 aluminum alloy, the industry benchmark for structural castings, with melting held at 660–690°C. Shot parameters were iteratively adjusted: slow-shot velocity of 0.2 m/s through the biscuit region, fast-shot acceleration to 4.5 m/s as metal entered the die, and intensification pressure of 55 MPa applied at end fill to feed shrinkage.

A key enhancement on this project is the integration of vacuum die casting technology. Vacuum valves mounted on the die's parting surface pull air from the cavity at rates exceeding 60 L/s, reducing entrapped gas porosity. This is particularly important for motor housings, which must be leak-tight under coolant pressure and are often T6 heat treated to improve strength. Vacuum-assisted filling consistently delivered castings with density indicators above 98.5%, meeting the customer's specification for pressure-tight cooling jackets.

أُجري فحصٌ للأبعاد باستخدام آلة قياس الإحداثيات (CMM)، حيث تمت مقارنة خمسين خاصيةً أساسيةً للصب مع نموذج التصميم ثلاثي الأبعاد (CAD). وشملت النتائج الرئيسية مركزية التجويف بمقدار 0.022 مم، واستواء الحافة في حدود 0.08 مم، وتفاوت سُمك الجدار ضمن ±0.15 مم عبر المقطع الأسطواني. وأكد التصوير الفلوري بالأشعة السينية سلامةً داخليةً مقبولةً في تجويف المحمل والنتوءات السميكة، دون رصد أي شوائب أو عيوب في اللحام البارد في الدفعة التجريبية.

كانت جودة السطح بنفس القدر من الأهمية. حدد العميل تشطيبًا نهائيًا للسطح المصبوب يعادل درجة الدقة CT5، مع عدم وجود خطوط تدفق مرئية أو تداخلات باردة أو علامات لحام على أسطح منع التسرب المشغولة آليًا. تمت الموافقة على آخر عشر عينات تجريبية من قبل فريق هندسة الجودة التابع للعميل، ثم تم تجريد القالب وحمايته من التآكل وتعبئته في صناديق للتصدير.

تأثير الصناعة والتوقعات المستقبلية

يُبرز نجاح تسليم قالب هيكل المحرك هذا اتجاهًا أعمق يُعيد تشكيل صناعة صب القوالب العالمية. فمع توسع منصات السيارات الكهربائية، يدفع مصنّعو السيارات الموردين نحو استخدام قوالب أكبر وأكثر تكاملاً، وهو توجه يتجلى في نهج الصب الضخم الذي يدمج عشرات الأجزاء المنفصلة في مكونات شبه نهائية. ورغم أن هذا الهيكل ليس صبًا ضخمًا بالمعنى الهيكلي، إلا أنه يشترك في نفس الفلسفة الهندسية: تعظيم تكامل عملية الصب، وتقليل عمليات التشغيل والتجميع اللاحقة، والاعتماد على أدوات متطورة لتحقيق جودة ثابتة بكميات كبيرة.

بالنسبة لمصنعي المعدات الأصلية في أوروبا وأمريكا الشمالية، أصبح هناك عامل آخر يؤثر بشكل كبير على قرارات اختيار الأدوات: آلية تعديل انبعاثات الكربون على الحدود التابعة للاتحاد الأوروبي. لا تخضع قوالب الصب نفسها لضرائب مباشرة، ولكن المكونات المصبوبة التي تنتجها تحمل بصمة كربونية مرتبطة بمصدر صهر الألومنيوم والطاقة المستخدمة في عملية الصب. يتمتع موردو الأدوات القادرون على إثبات كفاءة عملياتهم في استهلاك الطاقة، وتوافقها مع الألومنيوم المعاد تدويره، وانخفاض معدلات العيوب (مما يقلل من الهدر) بموقع جيد لدعم العملاء في تلبية متطلبات الإبلاغ الخاصة بآلية تعديل انبعاثات الكربون على الحدود.

وبالنظر إلى المستقبل، يجري الفريق الهندسي بالفعل مناقشات أولية لمشاريع لاحقة، تشمل نموذجًا ثانيًا لهيكل المحرك لنظام نقل حركة عالي الأداء، وغطاءً للعكس الكهربائي يستخدم نفس منصات الأدوات. وتركز استراتيجية الشركة الأوسع نطاقًا على تعزيز محفظة أدوات صب المركبات الكهربائية الجديدة - هياكل المحركات، وصواني البطاريات، وأغلفة العاكس الكهربائي، والأقواس الهيكلية - مع الحفاظ على الدقة والموثوقية التي يطلبها كبار العملاء العالميين.

يعزز هذا التسليم أيضًا مكانة الشركات الصينية المصنعة لقوالب الصب في السوق العالمية. يدرك العملاء الدوليون بشكل متزايد أن تصميم القوالب حسب الطلب، وتصنيع فولاذ H13، ودمج تقنية الصب الفراغي، وإمكانية التجربة السريعة، كلها منتجات صينية بجودة تضاهي جودة ورش تصنيع القوالب الأوروبية واليابانية، مع فترات تسليم أقصر ودعم هندسي أكثر استجابة. في مشروع كهذا، وهو غلاف المحرك، استغرقت العملية 9.5 أسابيع من الموافقة على النموذج ثلاثي الأبعاد إلى صب العينة، وهو جدول زمني يصعب على مصنعي القوالب الأوروبيين المحليين تحقيقه عادةً.

كلمات مفتاحية مختارة في مجال صب القوالب

• صب القوالب بالضغط العالي (HPDC) - عملية يتم فيها حقن الألومنيوم المنصهر في قالب فولاذي بسرعة وضغط عاليين، مما ينتج عنه مصبوبات عالية الحجم ودقيقة الأبعاد مع تشطيب سطح ممتاز.

• قالب الصب بالقالب — أداة فولاذية مصنعة بدقة، مصنوعة عادة من فولاذ H13 المستخدم في الأعمال الساخنة، والتي تحدد هندسة الجزء المصبوب من خلال دورات متكررة من التعبئة والتصلب والإخراج.

• فولاذ الأدوات H13 — فولاذ كروم-موليبدينوم-فاناديوم للعمل الساخن يستخدم على نطاق واسع لقوالب صب الألومنيوم نظرًا لقوته عند درجات الحرارة العالية ومقاومته للإجهاد الحراري ومتانته في ظل دورات حرارية متكررة.

• نظام البوابات - شبكة من القنوات والبوابات والفيضانات التي تتحكم في كيفية دخول المعدن المنصهر إلى تجويف القالب، وتتحكم في اتجاه التدفق، وتحاصر عيوب الأكسيد والمعادن الباردة.

• صب القوالب بالتفريغ - نوع متطور من صب القوالب عالي الضغط يقوم بتفريغ الهواء من تجويف القالب قبل حقن المعدن، مما يقلل بشكل كبير من مسامية الغاز ويحسن كثافة الصب للأجزاء المحكمة الضغط والقابلة للمعالجة الحرارية.