Aluminium drukgieten voor automotive aandrijflijnen: behuizingen voor versnellingsbakken en transmissies

Hogedrukgieten in aluminium, toegepast in de aandrijflijn: behuizingen voor versnellingsbakken, verdeelbakken en e-assen, gegoten met een tolerantie van ±0,1–0,3 mm, met lagerboringen machinaal bewerkt tot H7 en warmtebehandeld tot T6 waar de constructie dat vraagt.

Aluminium drukgieten voor automotive aandrijflijnen bij Hydroforce

Hydroforce zet dezelfde hogedrukgietlijn die al is beschreven in aluminium drukgietbehuizingen voor LED-verlichting in voor een andere toepassing: behuizingen voor automotive aandrijflijnen. De pers, de matrijzenmakerij en de CMM-controle blijven hetzelfde, of het nu om een koellichaambehuizing of een versnellingsbakbehuizing gaat. Wat verandert zijn de wanddikte, de legeringskeuze, de warmtebehandeling en de tolerantie die het zwaarst weegt: de lagerboring. Motoronderdelen en versnellingsbakbehuizingen staan al bij de sectoren die wij bedienen op onze pagina over drukgietmogelijkheden; dit artikel gaat dieper in op wat dat in de praktijk betekent voor een versnellingsbakbehuizing in het bijzonder.

Een versnellingsbakbehuizing is moeilijker goed te maken dan een verlichtingsbehuizing. Ze draagt lagerbelastingen, dicht olie af onder druk en bij temperatuurwisselingen en moet haar vorm behouden onder de reactiekoppels van de tandwielen erin. Dat in aluminium bereiken in plaats van in gietijzer of een gelaste staalconstructie is een kwestie van procesbeheersing, niet van geluk.

Waarom aluminium drukgieten voor behuizingen van versnellingsbakken en transmissies

• Gewicht. Aluminium heeft bij een vergelijkbare wanddoorsnede ruwweg een derde van de dichtheid van gietijzer. Bij een behuizing voor een versnellingsbak of verdeelbak werkt dat verschil rechtstreeks door in het voertuiggewicht en, bij geëlektrificeerde platforms, in de actieradius.
• Integratie in één schot. Lagernokken, oliekanalen, nokken voor schakelvorken, bevestigingsribben en de klokhuisflens worden in hetzelfde schot gevormd als de behuizingswand. Een gelaste behuizing of een behuizing die uit een massief blok is bewerkt, vraagt voor dezelfde kenmerken aparte bewerkingen of aparte onderdelen.
• Cyclustijd en kosten bij grote aantallen. Een productiecyclus op onze pers duurt 30 seconden tot 2 minuten, afhankelijk van de grootte van het onderdeel, tegenover de vele minuten die het kost om een vergelijkbare behuizing uit een massief blok te bewerken. Dat verschil maakt van drukgieten het juiste proces zodra de aantallen boven een handvol prototypes uitkomen.
• Een route naar constructieonderdelen, als dat nodig is. Standaard hogedrukgieten sluit gas in de smelt in. Voor een behuizing die alleen haar vorm hoeft te behouden is dat geen probleem, maar een oplosgegloeid onderdeel vertoont blaasvorming als dat gas aanwezig is. Waar een behuizing T6-sterkte nodig heeft, gieten wij met vacuümondersteuning op de pers, zodat de porositeit laag genoeg blijft en het onderdeel oplosgloeien en veroudering ongeschonden doorstaat.

Mogelijkheden

Typische automotivebehuizingen die wij gieten

• Behuizingen en klokhuizen voor handgeschakelde versnellingsbakken – bevestigingsflens op het motorblok, nokken voor schakelvorken en het machinaal bewerkte boringpatroon voor de lagering van de ingaande as.
• Behuizingen en deksels voor automatische en dubbelekoppelingsversnellingsbakken (DCT) – afgedichte oliekamers, montagevlakken voor het hydraulische stuurblok en de sensornokken die een moderne automatische versnellingsbak nodig heeft.
• Behuizingen voor verdeelbakken voor 4x4- en AWD-aandrijflijnen – dubbele uitgaande boringen en in de wand meegegoten vrije ruimte voor de ketting of tandwieloverbrenging.
• Behuizingen voor differentieel en eindoverbrenging – lagernokken die zijn gedimensioneerd op het krachtenverloop van het kroonwiel en het rondsel, bewerkt in dezelfde toleratieklasse H7 als de boring van de versnellingsbak.
• Behuizingen voor e-assen en reductietandwielen van e-aandrijvingen voor geëlektrificeerde aandrijflijnen – dezelfde logica voor lagerboringen en afdichtvlakken als bij een conventionele versnellingsbak, in een onderdeel dat meestal koeler moet blijven en lichter moet zijn.
• Koppelingshuizen.
• Oliecarters, oliebakken en deksels voor het stuurblok.
• Behuizingen voor aftakassen (PTO) en hulptandwielkasten voor offroad- en mobiele machines – dezelfde klantenkring die wij al bedienen met hydraulische cilinders op maat voor mobiele hydrauliek heeft voor de tandwielkast naast die cilinder vaak ook een gegoten behuizing nodig.

Productieproces

1. Tekeningreview en DFM. Ontvormhellingen, scheidingslijn, plaatsing van ingietsysteem en overlopen en de bewerkingsmarge voor nabewerking worden beoordeeld voordat de matrijsbouw begint. Bij een versnellingsbakbehuizing markeert deze review ook de lagerboringen en afdichtvlakken als de zones die geen porositeit mogen hebben.
2. Matrijsbouw. Stalen matrijzen in H13 of P20 worden CNC-bewerkt en beproefd op een productiepers voordat het eerste stuk wordt goedgekeurd.
3. Hogedrukgieten. Standaard hogedrukgieten in het koudekamerproces voor behuizingen die alleen hun vorm hoeven te behouden; vacuümondersteund hogedrukgieten waar de behuizing tot T6 wordt oplosgegloeid of een lekdichte afsluiting moet houden bij een lagerboring of pakkingvlak.
4. Afstansen en ontbramen. Ingietkegel, verdeelkanaal en overloop worden verwijderd en de braam wordt langs de scheidingslijn weggewerkt.
5. Warmtebehandeling. Vacuümgegoten behuizingen die op T6 zijn gespecificeerd, worden in deze stap oplosgegloeid en verouderd, voordat de eindbewerking de afmetingen vastlegt.
6. CNC-nabewerking. Lagerboringen worden tot H7 uitgeboord, bevestigingsvlakken van flenzen worden vlak bewerkt voor een pakking of vloeibare afdichting, schroefdraadinzetstukken worden geplaatst en oliekanalen en sensornokken worden volgens tekening geboord en getapt.
7. Lektest. Afdichtvlakken en lagerboringen van oliedichte behuizingen worden gecontroleerd op een testopstelling voor luchtverval of drukverval voordat het onderdeel wordt vrijgegeven.
8. Controle en documentatie. CMM-maatrapport, röntgencontrole van zones die gevoelig zijn voor porositeit, materiaalcertificaat conform EN 1706 en – voor automotive-inkopers die dat nodig hebben – een PPAP-achtig documentatiepakket dat op diezelfde gegevens is gebaseerd.

Kwaliteitscontrole

Elke behuizing gaat vergezeld van dezelfde documentatie, ongeacht waar ze in de aandrijflijn terechtkomt:

• CMM-maatcontrole op een Zeiss-meetsysteem, keuring van het eerste stuk en periodieke partijcontrole
• Röntgenonderzoek op porositeit en krimp bij lagernokken en afdichtzones
• Statistische procesbeheersing (SPC) met realtimebewaking op de pers
• Lektest met luchtverval of drukverval op afgedichte behuizingen
• Materiaalcertificaat conform EN 1706
• Kwaliteitsmanagement conform ISO 9001:2015, onder toezicht van TÜV en SGS
• PPAP-achtig documentatiepakket voor het eerste stuk, op aanvraag voor automotive- en OEM-inkopers

Waarom klanten Hydroforce kiezen voor drukgegoten aandrijflijnbehuizingen

De drukgietlijn heeft meer dan 20 jaar ervaring achter zich en staat in hetzelfde gebouw als de matrijzenmakerij, de afdeling voor CNC-bewerking en het CMM-laboratorium die het onderdeel afwerken en controleren. Bij een versnellingsbakbehuizing telt dat zwaarder dan bij vrijwel elk ander drukgegoten onderdeel dat wij maken: de lagerboring die bepaalt of de versnellingsbak tien jaar stil draait, wordt bewerkt door hetzelfde team dat de pers bediende, op machines die dat team kent en volgens een tekening die het heeft beoordeeld voordat de matrijs werd gemaakt. Tussen het gieten en de afgewerkte, gecontroleerde behuizing gaat het onderdeel niet van hand naar hand.

Offerte aanvragen

Heeft u een drukgegoten aluminium behuizing nodig voor een versnellingsbak, verdeelbak, differentieel of e-as? Stuur uw tekening of 3D-model naar office@hydroforce.ee of neem contact met ons op via onze contactpagina. Wij beoordelen het ontwerp op gietbaarheid, adviseren over de legering en het warmtebehandelingstraject en maken een offerte voor matrijzen en serieproductie.