การออกแบบโครงมอเตอร์แมกนีเซียม: การจัดการการขยายตัวทางความร้อนและเสถียรภาพของมิติ

ในขณะที่อุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ (เอ็นอีวี) กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว การลดน้ำหนักได้กลายเป็นกลยุทธ์หลักในการเพิ่มประสิทธิภาพ สิ่งนี้ผลักดันให้เกิดการนำแมกนีเซียมอัลลอยด์มาใช้อย่างแพร่หลายในส่วนประกอบสำคัญ เช่นตัวเรือนมอเตอร์แมกนีเซียมแม้จะมีข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักอย่างมาก แต่คุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ของแมกนีเซียมกลับก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญต่อห่วงโซ่การผลิตและการประกอบทั้งหมด ประเด็นที่สำคัญที่สุด แต่มักถูกมองข้าม คือเสถียรภาพของมิติเกิดจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

บทความนี้ให้การวิเคราะห์เชิงลึกว่าเหตุใดการควบคุมอุณหภูมิจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาตั้งแต่ต้นจนจบสำหรับทุกๆตัวเรือนมอเตอร์แมกนีเซียม-

I. รากเหง้าของปัญหา: ความไม่ตรงกันในสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (ซีทีอี)

เพื่อทำความเข้าใจถึงความสำคัญของการควบคุมอุณหภูมิ เราต้องเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญก่อน:ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน(ซีทีอี) ซึ่งอธิบายถึงการขยายตัวหรือหดตัวของวัสดุตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ พบว่าโลหะผสมแมกนีเซียมและสารเคลือบป้องกันมีความไม่สอดคล้องกันอย่างมีนัยสำคัญ:

• --โลหะผสมแมกนีเซียม (เช่น AZ91D):มีค่อนข้างซีทีอี สูงประมาณ26-27 x 10⁻⁶/กก.ที่อุณหภูมิแวดล้อม ซึ่งหมายความว่ามันจะขยายตัวและหดตัวอย่างมีนัยสำคัญตามความผันผวนของอุณหภูมิ

• --ชั้นเซรามิกไมโครอาร์คออกซิเดชัน (เหมา):เป็นสารเคลือบเซรามิก มีซีทีอี ต่ำมากโดยทั่วไปอยู่ในช่วงของ5-10 x 10⁻⁶/กก.-

ความขัดแย้งหลักคือโลหะฐานแมกนีเซียมขยายตัวและหดตัวมากกว่าชั้นเซรามิกถึงสามถึงห้าเท่า ความไม่ตรงกันนี้เป็นสาเหตุพื้นฐานของความเครียดจากความร้อนก่อให้เกิดความท้าทายตลอดวงจรชีวิตของส่วนประกอบ

ครั้งที่สอง. ความท้าทายในวงจรการผลิต

อุณหภูมิที่ไม่ได้รับการควบคุมในขั้นตอนการผลิตใดๆ อาจทำให้ความแม่นยำของชิ้นส่วนลดลง

1. --การหล่อแบบไดคาสติ้ง:เมื่อชิ้นส่วนเย็นตัวลงจากอุณหภูมิแม่พิมพ์ 200-300°C สู่อุณหภูมิห้อง ชิ้นส่วนจะหดตัวอย่างมาก การระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้เกิดการบิดงอและภายในความเครียดจากความร้อน, มีผลกระทบต่อการเริ่มต้นเสถียรภาพของมิติของการหล่อแบบดิบ

2. --การกลึงที่มีความแม่นยำ:การตัดเฉือนก่อให้เกิดความร้อน หากไม่มีสารหล่อเย็นที่เพียงพอและเสถียร ความร้อนเฉพาะจุดจะทำให้ชิ้นส่วนขยายตัวในระหว่างกระบวนการ หลังจากชิ้นส่วนเย็นตัวลง ขนาดสุดท้ายอาจตกต่ำกว่าค่าความคลาดเคลื่อนที่ต้องการ

3. --การออกซิเดชันของไมโครอาร์ค (เหมา):ความไม่ตรงกันของ ซีทีอี เด่นชัดที่สุด ณ ที่นี้ ในระหว่างการให้ความร้อนและความเย็นของกระบวนการ เหมา การขยายตัวที่แตกต่างกันระหว่างพื้นผิวและสารเคลือบจะสร้างผลกระทบมหาศาลความเครียดจากความร้อนที่ส่วนต่อประสาน ซึ่งอาจนำไปสู่รอยแตกร้าวขนาดเล็กในชั้นเซรามิก หรือแม้แต่การแยกชั้น ส่งผลให้คุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนของชั้นเซรามิกลดลงอย่างมาก

สาม. ความท้าทายในการประกอบและการดำเนินงาน

แม้แต่ตัวเรือนที่ผลิตอย่างสมบูรณ์แบบก็อาจล้มเหลวได้หากไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ในระหว่างการประกอบและการทำงานขั้นสุดท้าย

1. --ชุดตลับลูกปืน:รูลูกปืนของตัวเรือนมอเตอร์แมกนีเซียมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของตลับลูกปืน หากตลับลูกปืนเหล็กเย็นถูกอัดให้พอดีกับตัวเรือนที่อุ่น การอัดแบบสอดประสานจะไม่ถูกต้อง เมื่อชุดประกอบเข้าสู่ภาวะสมดุลทางความร้อน การอัดอาจหลวมหรือแน่นเกินไป ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำและเสียงรบกวนของระบบขับเคลื่อน

2. --เงื่อนไขการใช้งาน:การยานยนต์พลังงานใหม่ก่อให้เกิดความร้อนอย่างมากในระหว่างการทำงาน ทำให้ตัวเรือนขยายตัว ความแตกต่างที่มากระหว่างค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนแมกนีเซียม (≈26) และส่วนประกอบเหล็ก เช่น ตลับลูกปืนและเพลา (≈12) ต้องนำมาพิจารณาในขั้นตอนการออกแบบ หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม การขยายตัวที่แตกต่างกันนี้อาจนำไปสู่:

• *การเปลี่ยนแปลงของพรีโหลดของตลับลูกปืน ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปหรือสั่นสะเทือน

• *การเปลี่ยนแปลงช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ ส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์

• *การสูญเสียแรงยึดในการยึดสลัก ทำให้ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างลดลง

• 
  

บทสรุป

สำหรับส่วนประกอบประสิทธิภาพสูงเช่นตัวเรือนมอเตอร์แมกนีเซียมอุณหภูมิไม่ใช่เพียงตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่เป็นพารามิเตอร์หลักของกระบวนการที่ต้องได้รับการจัดการอย่างแม่นยำในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การออกแบบและการหล่อแบบฉีด ไปจนถึงการกลึง การชุบผิว และการประกอบขั้นสุดท้าย ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและกลยุทธ์แบบองค์รวมในการควบคุมความเครียดจากความร้อนมีความจำเป็นเพื่อรับประกันเสถียรภาพของมิติและความน่าเชื่อถือในระยะยาวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เพื่อให้แน่ใจว่าจะประสบความสำเร็จยานยนต์พลังงานใหม่ระบบ.