Pil, elektrikli bir aracın temel bileşenidir ve performansı, elektrikli aracın pil ömrü, enerji tüketimi ve hizmet ömrü gibi teknik göstergeleri belirler. Akü modülünde bulunan akü tepsisi, taşıma, koruma ve soğutma fonksiyonlarını yerine getiren ana bileşendir. Modüler akü paketi, Şekil 1'de gösterildiği gibi akü tepsisinin içinde düzenlenmiş olup, akü tepsisi aracılığıyla arabanın şasisine sabitlenmiştir. Araç gövdesinin alt kısmına monte edildiğinden ve çalışma ortamı sert olduğundan, akü tepsisi akü modülünün zarar görmesini önlemek için taş darbesini ve delinmeyi önleyici fonksiyona sahip olması gerekir. Akü tepsisi elektrikli araçların önemli bir güvenlik yapısal parçasıdır. Aşağıda elektrikli araçlar için alüminyum alaşımlı akü tepsilerinin şekillendirme işlemi ve kalıp tasarımı tanıtılmaktadır.
Şekil 1 (Alüminyum alaşımlı pil tepsisi)
1 Süreç analizi ve kalıp tasarımı
1.1 Döküm analizi
Elektrikli araçlara yönelik alüminyum alaşımlı akü tepsisi Şekil 2'de gösterilmektedir. Genel boyutlar 1106mm×1029mm×136mm, temel duvar kalınlığı 4mm, döküm kalitesi yaklaşık 15,5kg, işlem sonrası döküm kalitesi ise yaklaşık 12,5kg'dır. Malzeme A356-T6, çekme mukavemeti ≥ 290MPa, akma mukavemeti ≥ 225MPa, uzama ≥ %6, Brinell sertliği ≥ 75~90HBS, hava geçirmezlik ve IP67&IP69K gereksinimlerini karşılaması gerekiyor.
Şekil 2 (Alüminyum alaşımlı pil tepsisi)
1.2 Süreç analizi
Düşük basınçlı döküm, basınçlı döküm ve yerçekimi dökümü arasında özel bir döküm yöntemidir. Her ikisi için de metal kalıp kullanmanın avantajlarının yanı sıra stabil dolum özelliğine de sahiptir. Düşük basınçlı döküm, aşağıdan yukarıya doğru düşük hızlı doldurma, kontrol edilmesi kolay hız, sıvı alüminyumun küçük etkisi ve sıçraması, daha az oksit cürufu, yüksek doku yoğunluğu ve yüksek mekanik özellikler gibi avantajlara sahiptir. Düşük basınçlı döküm altında, sıvı alüminyum düzgün bir şekilde doldurulur ve döküm basınç altında katılaşır ve kristalleşir ve büyük ince duvarlı dökümlerin oluşturulması için uygun olan yüksek yoğun yapıya, yüksek mekanik özelliklere ve güzel görünüme sahip döküm elde edilebilir. .
Dökümün gerektirdiği mekanik özelliklere göre döküm malzemesi A356 olup, T6 işleminden sonra müşterilerin ihtiyaçlarını karşılayabilir ancak bu malzemenin dökme 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 kapının tasarlanması gerekmektedir. Aynı zamanda sıvı alüminyumun düzgün bir şekilde doldurulmasını sağlamak amacıyla pencereye sonradan işlem yapılarak çıkarılması gereken dolum kanalları eklenir. İlk aşamada dökme sisteminin iki proses şeması tasarlandı ve her şema karşılaştırıldı. Şekil 3'te gösterildiği gibi, Şema 1'de 9 kapı düzenlenir ve pencereye besleme kanalları eklenir; Şema 2, oluşturulacak dökümün yanından dökülen 6 adet kapıyı düzenler. CAE simülasyon analizi Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterilmektedir. Kalıp yapısını optimize etmek, kalıp tasarımının döküm kalitesi üzerindeki olumsuz etkisini önlemek, döküm kusurları olasılığını azaltmak ve geliştirme döngüsünü kısaltmak için simülasyon sonuçlarını kullanın. dökümlerden.
Şekil 3 (Düşük basınç için iki proses şemasının karşılaştırılması
Şekil 4 (Doldurma sırasında sıcaklık alanı karşılaştırması)
Şekil 5 (Katılaşma sonrası büzülme gözeneklilik kusurlarının karşılaştırılması)
Yukarıdaki iki şemanın simülasyon sonuçları, boşluktaki sıvı alüminyumun yaklaşık olarak paralel olarak yukarı doğru hareket ettiğini göstermektedir; bu, bir bütün olarak sıvı alüminyumun paralel doldurulması teorisine uygundur ve dökümün simüle edilmiş büzülme gözenekli kısımları soğutma ve diğer yöntemlerin güçlendirilmesiyle çözülür.
İki şemanın avantajları: Simüle edilmiş dolum sırasında sıvı alüminyumun sıcaklığına bakılırsa, şema 1 ile oluşturulan dökümün uzak ucunun sıcaklığı, boşluğun doldurulmasına yardımcı olan şema 2'dekinden daha yüksek bir homojenliğe sahiptir. . Şema 2 ile oluşturulan döküm, şema 1'deki gibi geçit kalıntısına sahip değildir. Büzülme gözenekliliği, Şema 1'dekinden daha iyidir.
İki şemanın dezavantajları: Şema 1'de kapak oluşturulacak döküm üzerinde düzenlendiğinden, döküm üzerinde orijinal döküme göre yaklaşık 0,7ka artacak bir kapak kalıntısı oluşacaktır. Şema 2 simüle edilmiş dolumdaki sıvı alüminyumun sıcaklığından, uzak uçtaki sıvı alüminyumun sıcaklığı zaten düşüktür ve simülasyon kalıp sıcaklığının ideal durumu altındadır, dolayısıyla sıvı alüminyumun akış kapasitesi yetersiz olabilir. fiili durum ve döküm kalıplamada zorluk sorunu yaşanacaktır.
Çeşitli faktörlerin analizi ile birleştirildiğinde, dökme sistemi olarak Şema 2 seçildi. Şema 2'nin eksiklikleri göz önüne alındığında kalıp tasarımında dökme sistemi ve ısıtma sistemi optimize edilmiştir. Şekil 6'da gösterildiği gibi, sıvı alüminyumun doldurulmasına faydalı olan ve kalıplanmış dökümlerde kusurların oluşmasını azaltan veya önleyen taşma yükselticisi eklenir.
Şekil 6 (Optimize edilmiş dökme sistemi)
1.4 Soğutma sistemi
Dökümlerin yüksek mekanik performans gereksinimlerine sahip stres taşıyan parçaları ve alanlarının, büzülme gözenekliliğini veya termal çatlamayı önlemek için uygun şekilde soğutulması veya beslenmesi gerekir. Dökümün temel duvar kalınlığı 4 mm'dir ve katılaşma, kalıbın kendisinin ısı yayılımından etkilenecektir. Önemli parçaları için Şekil 7'de gösterildiği gibi bir soğutma sistemi kurulur. Dolum tamamlandıktan sonra soğumaya su geçirilir ve katılaşma sırasının doğru olmasını sağlamak için döküm yerinde spesifik soğutma süresinin ayarlanması gerekir. kapı ucundan kapı ucuna doğru oluşturulur ve besleme etkisini elde etmek için kapı ve yükseltici uçta katılaştırılır. Daha kalın duvar kalınlığına sahip parça, ek parçaya su soğutma ekleme yöntemini benimser. Bu yöntemin gerçek döküm işleminde daha iyi bir etkisi vardır ve büzülme gözenekliliğini önleyebilir.
Şekil 7 (Soğutma sistemi)
1.5 Egzoz sistemi
Düşük basınçlı döküm metalinin boşluğu kapalı olduğundan, kum kalıpları gibi iyi hava geçirgenliğine sahip olmadığından ve genel yerçekimi dökümünde yükselticilerden dışarı atılmadığından, düşük basınçlı döküm boşluğunun egzozu sıvının doldurma işlemini etkileyecektir alüminyum ve döküm kalitesi. Düşük basınçlı döküm kalıbı, ayırma yüzeyindeki, itme çubuğundaki vb. boşluklardan, egzoz oluklarından ve egzoz tapalarından boşaltılabilir.
Egzoz sistemindeki egzoz boyutu tasarımı, taşmadan egzoz yapmaya elverişli olmalıdır; makul bir egzoz sistemi, dökümlerin yetersiz dolum, gevşek yüzey ve düşük mukavemet gibi kusurlardan korunmasını sağlayabilir. Üst kalıbın yan dayanağı ve yükselticisi gibi dökme işlemi sırasında sıvı alüminyumun son doldurulma alanının egzoz gazı ile donatılması gerekir. Düşük basınçlı döküm prosesinde sıvı alüminyumun kolayca egzoz tapası boşluğuna aktığı ve bunun da kalıp açıldığında hava tapasının dışarı çekilmesi durumuna yol açtığı göz önüne alındığında, üç yöntem benimsenmiştir. çeşitli girişimler ve iyileştirmeler: Yöntem 1, Şekil 8(a)'da gösterildiği gibi toz metalurjisi sinterlenmiş hava tapasını kullanır; dezavantajı üretim maliyetinin yüksek olmasıdır; Yöntem 2'de, Şekil 8(b)'de gösterildiği gibi, 0,1 mm'lik bir boşluğa sahip dikiş tipi bir egzoz tapası kullanılır; dezavantajı, boya püskürtüldükten sonra egzoz dikişinin kolayca bloke edilmesidir; Yöntem 3'te tel kesilmiş bir egzoz tapası kullanılır, boşluk Şekil 8(c)'de gösterildiği gibi 0,15~0,2 mm'dir. Dezavantajları düşük işlem verimliliği ve yüksek üretim maliyetidir. Dökümün gerçek alanına göre farklı egzoz tapalarının seçilmesi gerekir. Genel olarak, döküm boşluğu için sinterlenmiş ve tel kesilmiş havalandırma tapaları kullanılır ve kum maça kafası için dikiş tipi kullanılır.
Şekil 8 (Alçak basınçlı döküm için uygun 3 tip egzoz tapası)
1.6 Isıtma sistemi
Dökümün boyutu büyük ve et kalınlığı incedir. Kalıp akış analizinde dolum sonunda sıvı alüminyumun akış hızı yetersizdir. Bunun nedeni, sıvı alüminyumun akamayacak kadar uzun olması, sıcaklığın düşmesi ve sıvı alüminyumun önceden katılaşarak akma kabiliyetini kaybetmesi, soğuk kapanma veya yetersiz döküm meydana gelmesi, üst kalıbın yükselticisinin istenilen kıvama ulaşamamasıdır. beslenmenin etkisi. Bu sorunlara dayanarak, dökümün et kalınlığını ve şeklini değiştirmeden, sıvı alüminyumun sıcaklığını ve kalıp sıcaklığını arttırın, sıvı alüminyumun akışkanlığını iyileştirin ve soğuk kapanma veya yetersiz dökme problemini çözün. Bununla birlikte, aşırı sıvı alüminyum sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı, yeni termal bağlantılar veya büzülme gözenekliliği üretecek ve döküm işleminden sonra aşırı düzlem iğne deliklerine yol açacaktır. Bu nedenle uygun sıvı alüminyum sıcaklığı ve uygun kalıp sıcaklığının seçilmesi gerekmektedir. Deneyimlere göre, sıvı alüminyumun sıcaklığı yaklaşık 720°C'de kontrol edilir ve kalıp sıcaklığı 320~350°C'de kontrol edilir.
Dökümün büyük hacmi, ince et kalınlığı ve düşük yüksekliği nedeniyle kalıbın üst kısmına ısıtma sistemi monte edilir. Şekil 9'da gösterildiği gibi, dökümün alt düzlemini ve yanını ısıtmak için alevin yönü kalıbın tabanına ve yan tarafına bakmaktadır. Yerinde dökme durumuna göre, ısıtma süresini ve alevi ayarlayın, üst kalıp parçasının sıcaklığını 320 ~ 350 ° C'de kontrol edin, sıvı alüminyumun akışkanlığının makul bir aralıkta olmasını sağlayın ve sıvı alüminyumun boşluğu doldurmasını sağlayın ve yükseltici. Gerçek kullanımda, ısıtma sistemi sıvı alüminyumun akışkanlığını etkili bir şekilde sağlayabilir.
Şekil 9 (Isıtma sistemi)
2. Kalıp yapısı ve çalışma prensibi
Düşük basınçlı döküm prosesine göre, dökümün özellikleri ve ekipmanın yapısı ile birlikte, oluşturulan dökümün üst kalıpta kalmasını sağlamak için ön, arka, sol ve sağ maça çekme yapıları oluşturulur. Üst kalıp üzerine tasarlanmıştır. Döküm şekillendirilip katılaştıktan sonra önce üst ve alt kalıplar açılır, ardından maça 4 yönde çekilir ve son olarak üst kalıbın üst plakası oluşturulan dökümü dışarı iter. Kalıp yapısı Şekil 10'da gösterilmektedir.
Şekil 10 (Kalıp yapısı)
MAT Alüminyum'dan May Jiang tarafından düzenlendi
Gönderim zamanı: Mayıs-11-2023
