Yeni enerji araçlarında elektrikli tahrik sistemi, aracın toplam ağırlığını ve enerji verimliliğini etkileyen önemli bir modüldür. Akü sisteminin ağırlığının artması nedeniyle elektrikli tahrik muhafazasının hafifleştirilmesi, OEM'lerin ve tedarik zincirinin odak noktası haline geldi. Şu anda, ADC12 alüminyum alaşımı ana malzeme olmaya devam ediyor, ancak magnezyum alaşımı maliyetlerinin stabil hale gelmesi ve üretim sürecinin olgunlaşmasıyla uygulama fizibilitesi yeniden değerlendiriliyor.
Mühendislik Nesneleri ve Süreç Rotaları
Bu çalışma, karşılaştırma nesneleri ile aynı yapısal tasarıma sahip yeni enerji araçlarının elektrikli tahrik muhafazalarını aşağıdakileri kullanarak seçmektedir:
ADC12 alüminyum alaşımlı yüksek basınçlı döküm işlemi (sağda)
AZ91D magnezyum alaşımlı yarı katı enjeksiyon kalıplama işlemi (solda)
Her iki muhafaza da tutarlı geometri ve duvar kalınlığı esas alınarak üretilmiş ve test edilmiştir.
Gerçek tartım sonuçları, alüminyum alaşımlı kabuğun yaklaşık 11.345 kg, magnezyum alaşımlı kabuğun ise yaklaşık 7.975 kg ağırlığında olduğunu göstermektedir. Bu, elektrikli tahrik sistemlerinin hafifleştirilmesi için doğrudan önemli olan yapısal tutarlılığı korurken yaklaşık %29,7'lik bir ağırlık azalmasını temsil ediyor.
Mikroyapı Özelliklerinde Mühendislik Farklılıkları
Kabuk gövdesinden (yaklaşık 10 mm kalınlığında duvar) alınan numuneler, gerçek parça durumlarında iki malzemenin iç mikro yapısında önemli farklılıklar olduğunu ortaya çıkarır:
Döküm alüminyum alaşımlı ADC12 elektrikli sürücü muhafaza yapısı (50x, 200x, 500x)
Tipik döküm mikroyapısı, yerel olarak görülebilen iğne benzeri veya bloklu ikinci faz dağılımlarına sahip dendritlerin hakimiyetindedir. Kalın döküm parçalarda yaygın bir durum olan, kalın duvarlı alanlarda az sayıda mikro gözenek mevcuttur.
Yarı katı magnezyum alaşımı AZ91D elektrikli tahrik muhafazası yapısı (50x, 200x, 500x)
Mikro yapıya, katılaşma sonrası matriste eşit şekilde dağıtılan, küresele yakın birincil katı fazlar hakimdir ve bu da yüksek genel yoğunluk sağlar. Yarı katı prosesin dolgu özellikleri sayesinde kalın cidarlı alanlarda bariz bir büzülme gözenekliliği veya gaz kusurları gözlenmedi.
Mühendislik açısından bakıldığında, tekdüze mikro yapı ve kusur kontrolü, sonraki yorulma ve korozyon davranışını etkilemek açısından çok önemlidir; bu, yarı katı magnezyum alaşımlarının yapısal bileşenlerde ilgi görmesinin temel nedenlerinden biridir.
Mekanik Özelliklerin Gerçek Performansı
Kalın duvarlı kabuk örnekleme koşulları altında, her iki malzemenin mekanik özellikleri, standart ince duvarlı numunelere kıyasla azaldı. Bu, kalın duvarlardaki soğutma koşullarının neden olduğu yaygın bir olgudur.
Karşılaştırmalı sonuçlar şunları gösterir:
| Malzeme | Akma Dayanımı/MPa | Çekme Dayanımı/MPa | Uzama/% |
| Döküm Alüminyum Alaşımlı ADC12 | 147.0 | 233.3 | 1.4 |
| Yarı Katı Magnezyum Alaşımı A291D | 143.5 | 212.1 | 2.4 |
Akma Dayanımı: Yarı katı AZ91D ve ADC12 alüminyum alaşımları benzer seviyelerdedir.
Çekme Dayanımı: ADC12'nin hafif bir avantajı vardır.
Uzama: AZ91D magnezyum alaşımı daha iyi performans gösterir, bu da kalın duvarlı koşullarda bile iyi plastisiteyi koruduğunu gösterir.
Yapısal bileşen uygulaması perspektifinden bakıldığında AZ91D, temel dayanıklılık gereksinimlerini karşılarken daha iyi deformasyon kapasitesine sahiptir ve bu da onu karmaşık yükler ve gerilim yoğunlaşma alanları için daha avantajlı hale getirir.
Korozyon Direncinin Mühendislik Karşılaştırması
Her iki kabuk malzemesi de, gerçek hizmet ortamlarındaki korozyon eğilimlerini simüle etmek için herhangi bir yüzey işlemi olmaksızın çıplak hallerinde nötr tuz püskürtme testine tabi tutuldu.
Test sonuçları şunu gösteriyor:
ADC12 alüminyum alaşımı, kısa sürede önemli ölçüde korozyon ürünü birikimi ve hızlı yüzey bozulması sergiler.
Yarı katı AZ91D magnezyum alaşımı aynı koşullar altında nispeten daha yavaş korozyon gelişme hızıyla daha iyi yüzey bütünlüğünü korur.
| Malzeme | Korozyon Hızı (mm/y) |
| Döküm Alüminyum Alaşımlı ADC12 | 0,546 |
| Yarı Katı Magnezyum Alaşımı AZ91D | 0,325 |
Ağırlık kaybı analizi kullanılarak hesaplanan ortalama korozyon hızı, AZ91D'nin ADC12'den daha düşük bir korozyon oranına sahip olduğunu göstermektedir. Bu sonuç, kalın duvarlı yapılar ve yarı katı mikro yapılar altında, magnezyum alaşımlarının korozyon direncinin mutlaka alüminyum alaşımlarınkinden daha düşük olmadığını gösterir. Elbette, gerçek seri üretim uygulamalarında her iki malzeme de genellikle uzun vadeli servis stabilitesini daha da geliştirmek için yüzey işleme sistemleriyle birlikte kullanılır.
Mühendislik Uygulama Düzeyinde Kapsamlı Değerlendirme
Tüm konutun mühendislik açısından bakıldığında:
Ağırlık Avantajı: Magnezyum alaşımları tutarlı yapısal koşullar altında önemli ölçüde ağırlık azalması sağlayabilir.
Mikroyapı ve Yoğunluk: Yarı katı prosesler kalın duvarlı alanlarda hata kontrolünde avantajlar sunar.
Mekanik Uyumluluk: AZ91D, akma ve süneklik özellikleri açısından yapısal gereksinimleri karşılar.
Korozyon Direnci: Çıplak malzeme testlerinde iyi stabilite gösterir.
Bu, uygun şekillendirme süreçleri ve tasarım koşulları altında, magnezyum alaşımlarının, yeni enerji araçlarının elektrikli tahrik muhafazalarındaki alüminyum alaşımlarının yerini alabilecek mühendislik potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.
