Baterija je osrednja komponenta električnega vozila in njena zmogljivost določa tehnične kazalnike, kot so življenjska doba baterije, poraba energije in življenjska doba električnega vozila. Pladenj za baterije v baterijskem modulu je glavna komponenta, ki opravlja funkcije prenašanja, zaščite in hlajenja. Modularni baterijski paket je nameščen v baterijskem pladnju, pritrjen na šasijo avtomobila skozi akumulatorski pladenj, kot je prikazano na sliki 1. Ker je nameščen na dnu karoserije vozila in je delovno okolje težko, je pladenj za akumulator mora imeti funkcijo preprečevanja udarca kamna in predrtja, da prepreči poškodbo baterijskega modula. Predal za baterije je pomemben varnostni strukturni del električnih vozil. V nadaljevanju je predstavljen postopek oblikovanja in zasnova kalupov za akumulatorske pladnje iz aluminijeve zlitine za električna vozila.
Slika 1 (pladenj za baterije iz aluminijeve zlitine)
1 Analiza procesa in načrtovanje kalupov
1.1 Analiza ulitkov
Pladenj za baterijo iz aluminijeve zlitine za električna vozila je prikazan na sliki 2. Skupne dimenzije so 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, osnovna debelina stene je 4 mm, kakovost ulitka je približno 15,5 kg, kakovost ulitka po obdelavi pa približno 12,5 kg. Material je A356-T6, natezna trdnost ≥ 290 MPa, meja tečenja ≥ 225 MPa, raztezek ≥ 6 %, Brinellova trdota ≥ 75 ~ 90 HBS, mora izpolnjevati zahteve glede zrakotesnosti in IP67 & IP69K.
Slika 2 (pladenj za baterije iz aluminijeve zlitine)
1.2 Analiza procesa
Nizkotlačno tlačno litje je posebna metoda litja med tlačnim in gravitacijskim litjem. Ne samo, da ima prednosti uporabe kovinskih kalupov za oboje, ampak ima tudi značilnosti stabilnega polnjenja. Nizkotlačno tlačno litje ima prednosti nizke hitrosti polnjenja od spodaj navzgor, enostavnega nadzora hitrosti, majhnega udarca in brizganja tekočega aluminija, manj oksidne žlindre, visoke gostote tkiva in visokih mehanskih lastnosti. Pri nizkotlačnem tlačnem litju se tekoči aluminij gladko napolni, ulitek pa se strdi in kristalizira pod pritiskom, pri čemer je mogoče dobiti ulitek z visoko gosto strukturo, visokimi mehanskimi lastnostmi in lepim videzom, ki je primeren za oblikovanje velikih tankostenskih ulitkov .
V skladu z mehanskimi lastnostmi, ki jih zahteva ulitek, je material za ulivanje A356, ki lahko zadovolji potrebe kupcev po obdelavi T6, vendar pretočnost tega materiala na splošno zahteva razumno kontrolo temperature kalupa za izdelavo velikih in tankih ulitkov.
1.3 Nalivni sistem
Glede na značilnosti velikih in tankih ulitkov je treba oblikovati več vrat. Hkrati so za zagotovitev nemotenega polnjenja tekočega aluminija na oknu dodani polnilni kanali, ki jih je potrebno z naknadno obdelavo odstraniti. V zgodnji fazi sta bili zasnovani dve procesni shemi livnega sistema in vsako shemo primerjali. Kot je prikazano na sliki 3, shema 1 razporedi 9 vrat in doda dovodne kanale pri oknu; shema 2 razporedi 6 vrat, ki se izlivajo s strani ulitka, ki ga je treba oblikovati. Analiza simulacije CAE je prikazana na sliki 4 in sliki 5. Uporabite rezultate simulacije za optimizacijo strukture kalupa, poskušajte se izogniti škodljivemu vplivu oblikovanja kalupa na kakovost ulitkov, zmanjšati verjetnost napak pri ulitku in skrajšati razvojni cikel odlitkov.
Slika 3 (Primerjava dveh procesnih shem za nizek tlak
Slika 4 (Primerjava temperaturnega polja med polnjenjem)
Slika 5 (Primerjava napak poroznosti zaradi krčenja po strjevanju)
Rezultati simulacije zgornjih dveh shem kažejo, da se tekoči aluminij v votlini giblje navzgor približno vzporedno, kar je v skladu s teorijo vzporednega polnjenja tekočega aluminija kot celote, simulirani deli poroznosti pri krčenju ulitka pa so rešujejo s krepitvijo hlajenja in drugimi metodami.
Prednosti obeh shem: Glede na temperaturo tekočega aluminija med simuliranim polnjenjem ima temperatura distalnega konca ulitka, oblikovanega po shemi 1, večjo enakomernost kot shema 2, kar vodi do polnjenja votline. . Ulitek, oblikovan po shemi 2, nima ostanka vrat kot shema 1. poroznost pri krčenju je boljša kot pri shemi 1.
Slabosti obeh shem: Ker je zapornica nameščena na ulitku, ki ga je treba oblikovati v shemi 1, bo na ulitku ostal ostanek zapornice, ki se bo povečal za približno 0,7 ka v primerjavi s prvotnim ulitkom. od temperature tekočega aluminija v simuliranem polnjenju sheme 2 je temperatura tekočega aluminija na distalnem koncu že nizka, simulacija pa je pod idealnim stanjem temperature kalupa, zato je lahko pretočna zmogljivost tekočega aluminija nezadostna dejanskega stanja in bo prišlo do težave pri vlivanju kalupov.
V kombinaciji z analizo različnih dejavnikov je bila kot polivalni sistem izbrana shema 2. Glede na pomanjkljivosti sheme 2 sta izlivni sistem in ogrevalni sistem optimizirana v zasnovi kalupa. Kot je prikazano na sliki 6, je dodan prelivni dvižni vod, ki je koristen za polnjenje tekočega aluminija in zmanjša ali prepreči pojav napak v oblikovanih ulitkih.
Slika 6 (Optimiziran sistem izlivanja)
1.4 Hladilni sistem
Deli, ki nosijo napetost, in območja z visokimi zahtevami glede mehanske učinkovitosti ulitkov morajo biti ustrezno ohlajeni ali dovajani, da se prepreči krčenje poroznosti ali toplotnih razpok. Osnovna debelina stene ulitka je 4 mm, na strjevanje pa bo vplivalo odvajanje toplote samega kalupa. Za njegove pomembne dele je nastavljen hladilni sistem, kot je prikazano na sliki 7. Po končanem polnjenju prepustite vodo, da se ohladi, in na mestu izlivanja je treba prilagoditi določen čas hlajenja, da zagotovite zaporedje strjevanja oblikovana od konca vrat do konca vrat, vrata in dvižni vod pa sta na koncu utrjena, da se doseže učinek podajanja. Del z debelejšo debelino stene sprejme metodo dodajanja vodnega hlajenja vložku. Ta metoda ima boljši učinek v dejanskem procesu litja in se lahko izogne poroznosti zaradi krčenja.
Slika 7 (hladilni sistem)
1.5 Izpušni sistem
Ker je votlina kovine za tlačno litje pod nizkim tlakom zaprta, nima dobre prepustnosti za zrak kot peščeni kalupi, niti ne odteka skozi dvižne cevi pri splošnem gravitacijskem litju, bo izpuh votline pri nizkotlačnem litju vplival na postopek polnjenja tekočine aluminij in kakovost ulitkov. Kalup za tlačno litje pod nizkim tlakom se lahko izčrpa skozi reže, izpušne utore in izpušne čepe na ločevalni površini, potisno palico itd.
Zasnova velikosti izpušnega sistema v izpušnem sistemu mora biti ugodna za izpušne pline brez prelivanja, razumen izpušni sistem lahko prepreči ulitke zaradi napak, kot so nezadostno polnjenje, ohlapna površina in nizka trdnost. Končno območje polnjenja tekočega aluminija med postopkom vlivanja, kot sta stranski naslon in dvižni del zgornjega kalupa, mora biti opremljen z izpušnim plinom. Glede na dejstvo, da tekoči aluminij zlahka teče v režo izpušnega čepa v dejanskem procesu nizkotlačnega tlačnega litja, kar vodi do situacije, ko se zračni čep izvleče, ko se kalup odpre, se po odpiranju kalupa uporabljajo tri metode. več poskusov in izboljšav: Metoda 1 uporablja sintran zračni čep s prašno metalurgijo, kot je prikazano na sliki 8(a), pomanjkljivost pa je, da so stroški izdelave visoki; Metoda 2 uporablja izpušni čep v obliki šiva z razmikom 0,1 mm, kot je prikazano na sliki 8(b), pomanjkljivost pa je, da se izpušni šiv zlahka blokira po brizganju barve; Metoda 3 uporablja izpušni čep z žico, reža je 0,15~0,2 mm, kot je prikazano na sliki 8(c). Slabosti so nizka učinkovitost obdelave in visoki proizvodni stroški. Izbrati je treba različne izpušne čepe glede na dejansko površino ulitka. Na splošno se za votlino ulitka uporabljajo sintrani in žično izrezani odzračevalni čepi, vrsta šiva pa se uporablja za glavo peskanega jedra.
Slika 8 (3 vrste izpušnih čepov, primernih za nizkotlačno tlačno litje)
1.6 Ogrevalni sistem
Odlitek je velik po velikosti in tanek po debelini stene. Pri analizi pretoka kalupa je pretok tekočega aluminija na koncu polnjenja nezadosten. Razlog je v tem, da tekoči aluminij predolgo teče, temperatura pade in tekoči aluminij se vnaprej strdi in izgubi sposobnost pretoka, pride do hladnega zaprtja ali nezadostnega vlivanja, dvižni vod zgornje matrice ne bo mogel doseči učinek hranjenja. Na podlagi teh težav, brez spreminjanja debeline stene in oblike ulitka, povečajte temperaturo tekočega aluminija in temperaturo kalupa, izboljšajte tekočnost tekočega aluminija in rešite problem hladnega zaprtja ali nezadostnega vlivanja. Vendar pa bo previsoka temperatura tekočega aluminija in temperatura kalupa povzročila nove toplotne spoje ali poroznost zaradi krčenja, kar bo povzročilo pretirane ravne luknjice po obdelavi litja. Zato je treba izbrati ustrezno temperaturo tekočega aluminija in ustrezno temperaturo kalupa. Glede na izkušnje je temperatura tekočega aluminija nadzorovana pri približno 720 ℃, temperatura kalupa pa je nadzorovana pri 320 ~ 350 ℃.
Zaradi velike prostornine, tanke debeline stene in nizke višine ulitka je na zgornjem delu kalupa nameščen grelni sistem. Kot je prikazano na sliki 9, je smer plamena obrnjena proti dnu in strani kalupa za segrevanje spodnje ravnine in strani ulitka. Glede na situacijo vlivanja na kraju samem prilagodite čas segrevanja in plamen, nadzorujte temperaturo zgornjega dela kalupa pri 320 ~ 350 ℃, zagotovite pretočnost tekočega aluminija v razumnem območju in poskrbite, da tekoči aluminij napolni votlino in dvižni vod. Pri dejanski uporabi lahko ogrevalni sistem učinkovito zagotovi pretočnost tekočega aluminija.
Slika 9 (ogrevalni sistem)
2. Struktura plesni in princip delovanja
V skladu s postopkom tlačnega litja pod nizkim pritiskom, v kombinaciji z značilnostmi ulitka in strukturo opreme, da se zagotovi, da oblikovani ulitek ostane v zgornjem kalupu, so sprednja, zadnja, leva in desna struktura za vlečenje jedra. zasnovan na zgornjem kalupu. Ko je ulitek oblikovan in strjen, se zgornji in spodnji kalupi najprej odprejo, nato potegnejo jedro v 4 smeri, na koncu pa zgornja plošča zgornjega kalupa potisne oblikovan ulitek. Struktura kalupa je prikazana na sliki 10.
Slika 10 (struktura kalupa)
Uredil May Jiang iz MAT Aluminium
Čas objave: 11. maja 2023
