Akü, bir elektrikli aracın temel bileşenidir ve performansı, akü ömrü, enerji tüketimi ve elektrikli aracın hizmet ömrü gibi teknik göstergeleri belirler. Akü modülündeki akü tepsisi, taşıma, koruma ve soğutma işlevlerini yerine getiren ana bileşendir. Modüler akü takımı, Şekil 1'de gösterildiği gibi, akü tepsisi aracılığıyla aracın şasisine sabitlenmiş akü tepsisine yerleştirilmiştir. Araç gövdesinin altına monte edildiğinden ve çalışma ortamı zorlu olduğundan, akü tepsisinin taş çarpması ve delinmeyi önleme ve akü modülünün hasar görmesini önleme işlevine sahip olması gerekir. Akü tepsisi, elektrikli araçların önemli bir güvenlik yapısal parçasıdır. Aşağıda, elektrikli araçlar için alüminyum alaşımlı akü tepsilerinin şekillendirme süreci ve kalıp tasarımı açıklanmaktadır.
Şekil 1 (Alüminyum alaşımlı pil tepsisi)
1 Proses analizi ve kalıp tasarımı
1.1 Döküm analizi
Elektrikli araçlar için alüminyum alaşımlı akü tepsisi Şekil 2'de gösterilmiştir. Genel boyutları 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, ana duvar kalınlığı 4 mm, döküm kalitesi yaklaşık 15,5 kg ve işleme sonrası döküm kalitesi yaklaşık 12,5 kg'dır. Malzeme A356-T6 olup, çekme dayanımı ≥ 290 MPa, akma dayanımı ≥ 225 MPa, uzama ≥ %6, Brinell sertliği ≥ 75 ~ 90 HBS'dir, hava geçirmezlik ve IP67 ve IP69K gereksinimlerini karşılaması gerekmektedir.
Şekil 2 (Alüminyum alaşımlı pil tepsisi)
1.2 Proses analizi
Düşük basınçlı döküm, basınçlı döküm ve yerçekimi dökümü arasında özel bir döküm yöntemidir. Her ikisinde de metal kalıp kullanmanın avantajlarının yanı sıra, kararlı dolum özelliklerine de sahiptir. Düşük basınçlı döküm, aşağıdan yukarıya düşük hızlı dolum, kolay kontrol edilebilir hız, düşük darbe ve sıvı alüminyum sıçraması, daha az oksit cürufu, yüksek doku yoğunluğu ve yüksek mekanik özellikler gibi avantajlara sahiptir. Düşük basınçlı dökümde, sıvı alüminyum düzgün bir şekilde doldurulur ve döküm basınç altında katılaşıp kristalleşir. Böylece yüksek yoğunluklu yapıya, yüksek mekanik özelliklere ve güzel bir görünüme sahip döküm elde edilir ve bu da büyük, ince cidarlı dökümlerin şekillendirilmesi için uygundur.
Dökümün gerektirdiği mekanik özelliklere göre döküm malzemesi A356 olup, T6 işleminden sonra müşterilerin ihtiyaçlarını karşılayabilir, ancak bu malzemenin döküm akışkanlığı genellikle büyük ve ince dökümler üretmek için kalıp sıcaklığının makul bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.
1.3 Dökme sistemi
Büyük ve ince dökümlerin özellikleri göz önüne alındığında, birden fazla kapak tasarımı gereklidir. Aynı zamanda, sıvı alüminyumun düzgün bir şekilde doldurulmasını sağlamak için, pencereye son işlemle çıkarılması gereken dolum kanalları eklenir. Döküm sisteminin ilk aşamada iki farklı proses şeması tasarlanmış ve her şema karşılaştırılmıştır. Şekil 3'te gösterildiği gibi, şema 1 9 kapak düzenler ve pencereye besleme kanalları ekler; şema 2 ise, oluşturulacak dökümün yan tarafından 6 kapak döker. CAE simülasyon analizi Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterilmiştir. Simülasyon sonuçlarını kalıp yapısını optimize etmek, kalıp tasarımının döküm kalitesi üzerindeki olumsuz etkisini önlemek, döküm kusuru olasılığını azaltmak ve döküm geliştirme döngüsünü kısaltmak için kullanın.
Şekil 3 (Düşük basınç için iki işlem şemasının karşılaştırılması)
Şekil 4 (Doldurma sırasında sıcaklık alanı karşılaştırması)
Şekil 5 (Katılaşmadan sonra büzülme gözeneklilik kusurlarının karşılaştırılması)
Yukarıdaki iki şemanın simülasyon sonuçları, boşluktaki sıvı alüminyumun yaklaşık olarak paralel olarak yukarı doğru hareket ettiğini, bunun da sıvı alüminyumun bir bütün olarak paralel doldurulması teorisine uygun olduğunu ve dökümün simüle edilen büzülme gözeneklilik kısımlarının güçlendirme soğutması ve diğer yöntemlerle çözüldüğünü göstermektedir.
İki şemanın avantajları: Simüle edilmiş dolum sırasında sıvı alüminyumun sıcaklığına bakıldığında, şema 1 ile oluşturulan dökümün distal ucunun sıcaklığı, şema 2'ye göre daha yüksek bir homojenliğe sahiptir ve bu da boşluğun doldurulmasına yardımcı olur. Şema 2 ile oluşturulan döküm, şema 1'deki gibi kapı kalıntısına sahip değildir. Büzülme gözenekliliği şema 1'e göre daha iyidir.
İki şemanın dezavantajları: Şema 1'de oluşturulacak döküm üzerine kapı yerleştirildiğinden, döküm üzerinde bir kapı kalıntısı olacak ve bu orijinal döküme kıyasla yaklaşık 0,7ka artacaktır. Şema 2'de simüle edilen dolumda sıvı alüminyumun sıcaklığından, distal uçtaki sıvı alüminyumun sıcaklığı zaten düşüktür ve simülasyon kalıp sıcaklığının ideal durumu altındadır, bu nedenle sıvı alüminyumun akış kapasitesi gerçek durumda yetersiz olabilir ve döküm kalıplamada zorluk sorunu yaşanacaktır.
Çeşitli faktörlerin analiziyle birlikte, döküm sistemi olarak Şema 2 seçilmiştir. Şema 2'nin eksiklikleri göz önünde bulundurularak, döküm sistemi ve ısıtma sistemi kalıp tasarımında optimize edilmiştir. Şekil 6'da gösterildiği gibi, sıvı alüminyumun doldurulması için faydalı olan ve kalıplanmış dökümlerde kusur oluşumunu azaltan veya tamamen ortadan kaldıran taşma yükselticisi eklenmiştir.
Şekil 6 (Optimize edilmiş döküm sistemi)
1.4 Soğutma sistemi
Dökümlerin gerilim taşıyan parçaları ve yüksek mekanik performans gerektiren bölgeleri, büzülme gözenekliliğini veya termal çatlamayı önlemek için uygun şekilde soğutulmalı veya beslenmelidir. Dökümün temel duvar kalınlığı 4 mm'dir ve katılaşma, kalıbın kendi ısı dağılımından etkilenir. Önemli parçaları için, Şekil 7'de gösterildiği gibi bir soğutma sistemi kurulur. Doldurma tamamlandıktan sonra, soğutmak için su geçirilir ve katılaşma sırasının kapı ucundan kapı ucuna doğru oluşmasını ve kapı ile besleyicinin besleme etkisini elde etmek için uçta katılaşmasını sağlamak amacıyla döküm yerinde belirli soğutma süresi ayarlanmalıdır. Daha kalın duvar kalınlığına sahip parça, ek parçaya su soğutma ekleme yöntemini benimser. Bu yöntem, gerçek döküm sürecinde daha iyi bir etkiye sahiptir ve büzülme gözenekliliğini önleyebilir.
Şekil 7 (Soğutma sistemi)
1.5 Egzoz sistemi
Düşük basınçlı döküm metalinin boşluğu kapalı olduğundan, kum kalıplar gibi iyi bir hava geçirgenliğine sahip değildir ve genel yerçekimi dökümünde yükselticilerden dışarı atılmaz. Düşük basınçlı döküm boşluğunun egzozu, sıvı alüminyumun dolum sürecini ve döküm kalitesini etkiler. Düşük basınçlı döküm kalıbı, ayırma yüzeyindeki boşluklardan, egzoz kanallarından ve egzoz tapalarından, itme çubuğundan vb. dışarı atılabilir.
Egzoz sistemindeki egzoz boyut tasarımı taşma olmadan egzoza elverişli olmalıdır, makul bir egzoz sistemi dökümlerde yetersiz dolum, gevşek yüzey ve düşük mukavemet gibi kusurları önleyebilir. Döküm işlemi sırasında sıvı alüminyumun son dolum alanı, yan dayanak ve üst kalıbın yükselticisi gibi, egzoz gazı ile donatılmalıdır. Düşük basınçlı kalıp dökümünün gerçek işleminde sıvı alüminyumun egzoz tapasının boşluğuna kolayca akması ve kalıp açıldığında hava tapasının çekilmesi durumuna yol açması göz önüne alındığında, birkaç deneme ve iyileştirmeden sonra üç yöntem benimsenmiştir: Yöntem 1, Şekil 8(a)'da gösterildiği gibi toz metalurjisi sinterlenmiş hava tapası kullanır, dezavantajı üretim maliyetinin yüksek olmasıdır; Yöntem 2, Şekil 8(b)'de gösterildiği gibi 0,1 mm boşluklu dikiş tipi egzoz tapası kullanır, dezavantajı egzoz dikişinin boya püskürtüldükten sonra kolayca tıkanmasıdır; Yöntem 3, Şekil 8(c)'de gösterildiği gibi, tel kesme egzoz tapası kullanır ve boşluk 0,15-0,2 mm'dir. Dezavantajları, düşük işleme verimliliği ve yüksek üretim maliyetidir. Dökümün gerçek alanına göre farklı egzoz tapaları seçilmesi gerekir. Genellikle, döküm boşluğu için sinterlenmiş ve tel kesme havalandırma tapaları, kum çekirdek başlığı için ise dikiş tipi kullanılır.
Şekil 8 (Düşük basınçlı döküm için uygun 3 tip egzoz tapası)
1.6 Isıtma sistemi
Döküm büyük boyutlu ve ince duvar kalınlığındadır. Kalıp akış analizinde, dolum sonunda sıvı alüminyumun akış hızı yetersizdir. Bunun nedeni, sıvı alüminyumun akmak için çok uzun olması, sıcaklığın düşmesi ve sıvı alüminyumun önceden katılaşarak akış kabiliyetini kaybetmesi, soğuk kapatma veya yetersiz döküm meydana gelmesi ve üst kalıbın yükselticisinin besleme etkisini sağlayamamasıdır. Bu sorunlara dayanarak, dökümün duvar kalınlığını ve şeklini değiştirmeden, sıvı alüminyumun sıcaklığını ve kalıp sıcaklığını artırın, sıvı alüminyumun akışkanlığını iyileştirin ve soğuk kapatma veya yetersiz döküm sorununu çözün. Ancak, aşırı sıvı alüminyum sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı, yeni termal bağlantılar veya büzülme gözenekleri oluşturarak döküm işleminden sonra aşırı düz iğne deliklerine neden olur. Bu nedenle, uygun bir sıvı alüminyum sıcaklığı ve uygun bir kalıp sıcaklığı seçmek gerekir. Deneyimlere göre, sıvı alüminyumun sıcaklığı yaklaşık 720℃'de ve kalıp sıcaklığı 320~350℃'de kontrol edilmektedir.
Dökümün büyük hacmi, ince et kalınlığı ve düşük yüksekliği göz önüne alındığında, kalıbın üst kısmına bir ısıtma sistemi yerleştirilmiştir. Şekil 9'da gösterildiği gibi, alevin yönü kalıbın tabanına ve yanlarına bakacak şekilde ayarlanarak dökümün alt yüzeyi ve yan yüzeyi ısıtılır. Yerinde döküm durumuna göre, ısıtma süresini ve alevi ayarlayın, üst kalıp kısmının sıcaklığını 320~350 ℃'de kontrol edin, sıvı alüminyumun akışkanlığını makul bir aralıkta tutun ve sıvı alüminyumun boşluğu ve yükselticiyi doldurmasını sağlayın. Gerçek kullanımda, ısıtma sistemi sıvı alüminyumun akışkanlığını etkili bir şekilde sağlayabilir.
Şekil 9 (Isıtma sistemi)
2. Kalıp yapısı ve çalışma prensibi
Alçak basınçlı döküm yöntemine göre, dökümün özellikleri ve ekipmanın yapısı göz önünde bulundurularak, oluşan parçanın üst kalıpta kalmasını sağlamak için üst kalıpta ön, arka, sol ve sağ çekirdek çekme yapıları tasarlanmıştır. Döküm kalıplanıp katılaştıktan sonra, önce üst ve alt kalıplar açılır, ardından çekirdek 4 yönde çekilir ve son olarak üst kalıbın üst plakası oluşan parçayı dışarı iter. Kalıp yapısı Şekil 10'da gösterilmiştir.
Şekil 10 (Kalıp yapısı)
MAT Alüminyum'dan May Jiang tarafından düzenlendi
Gönderim zamanı: 11 Mayıs 2023
