Med den stigende bevidsthed om miljøbeskyttelse har udviklingen og fortalervirksomheden for ny energi verden over gjort promoveringen og anvendelsen af energikøretøjer overhængende. Samtidig bliver kravene til letvægtsudvikling af bilmaterialer, sikker anvendelse af aluminiumlegeringer samt deres overfladekvalitet, størrelse og mekaniske egenskaber stadig højere. Hvis vi tager en elbil med en køretøjsvægt på 1,6 t som eksempel, er aluminiumlegeringsmaterialet omkring 450 kg, hvilket tegner sig for omkring 30%. De overfladefejl, der opstår i ekstruderingsprocessen, især problemet med grovkornet materiale på de indre og ydre overflader, påvirker produktionsforløbet af aluminiumsprofiler alvorligt og bliver flaskehalsen i deres anvendelsesudvikling.
For ekstruderede profiler er design og fremstilling af ekstruderingsmatrices af største betydning, så forskning og udvikling af matrices til aluminiumsprofiler til elbiler er bydende nødvendigt. Ved at foreslå videnskabelige og rimelige matriceløsninger kan den kvalificerede hastighed og ekstruderingsproduktiviteten af aluminiumsprofiler til elbiler yderligere forbedres for at imødekomme markedets efterspørgsel.
1 Produktstandarder
(1) Materialer, overfladebehandling og korrosionsbeskyttelse af dele og komponenter skal overholde de relevante bestemmelser i ETS-01-007 “Tekniske krav til aluminiumslegeringsprofildele” og ETS-01-006 “Tekniske krav til anodisk oxidationsoverfladebehandling”.
(2) Overfladebehandling: Anodisk oxidation, overfladen må ikke have grove korn.
(3) Delenes overflade må ikke have defekter såsom revner og rynker. Delene må ikke forurenes efter oxidation.
(4) De forbudte stoffer i produktet opfylder kravene i Q/JL J160001-2017 “Krav til forbudte og begrænsede stoffer i bildele og materialer”.
(5) Krav til mekanisk ydeevne: trækstyrke ≥ 210 MPa, flydespænding ≥ 180 MPa, brudforlængelse A50 ≥ 8%.
(6) Kravene til aluminiumlegeringssammensætningen for nye energikøretøjer er vist i tabel 1.
2 Optimering og sammenlignende analyse af ekstruderingsdysestruktur. Der forekommer strømafbrydelser i stor skala.
(1) Traditionel løsning 1: Det vil sige at forbedre designet af den forreste ekstruderingsdyse, som vist i figur 2. I henhold til den konventionelle designidé, som vist med pilen i figuren, behandles den midterste ribbeposition og den sublinguale dræningsposition, de øvre og nedre dræninger er 20° på den ene side, og dræningshøjden H15 mm bruges til at tilføre smeltet aluminium til ribbedelen. Den sublinguale tomme kniv overføres i en ret vinkel, og det smeltede aluminium forbliver i hjørnet, hvilket gør det nemt at producere døde zoner med aluminiumslagge. Efter produktionen verificeres det ved oxidation, at overfladen er ekstremt tilbøjelig til grovkornede problemer.
Følgende indledende optimeringer blev foretaget i den traditionelle formfremstillingsproces:
a. Baseret på denne form forsøgte vi at øge aluminiumtilførslen til ribbenene ved at fodre.
b. På basis af den oprindelige dybde forøges den sublinguale tomme knivdybde, dvs. 5 mm lægges til de oprindelige 15 mm;
c. Bredden af det sublinguale tomme blad er udvidet med 2 mm baseret på de oprindelige 14 mm. Det faktiske billede efter optimering er vist i figur 3.
Verifikationsresultaterne viser, at der efter de ovennævnte tre indledende forbedringer stadig er grovkornedefekter i profilerne efter oxidationsbehandlingen, og disse defekter er ikke blevet tilstrækkeligt løst. Dette viser, at den indledende forbedringsplan stadig ikke kan opfylde produktionskravene for aluminiumlegeringsmaterialer til elbiler.
(2) Nyt skema 2 blev foreslået baseret på den indledende optimering. Formdesignet i Nyt skema 2 er vist i figur 4. I henhold til "metalfluiditetsprincippet" og "mindste modstands lov" anvender den forbedrede form til bildele designskemaet "åbent baghul". Ribbens position spiller en rolle i direkte stød og reducerer friktionsmodstanden; fødefladen er designet til at være "potdækselformet", og bropositionen er bearbejdet til en amplitudetype, formålet er at reducere friktionsmodstanden, forbedre fusionen og reducere ekstruderingstrykket; broen er sænket så meget som muligt for at forhindre problemet med grove korn i bunden af broen, og bredden af den tomme kniv under tungen på brobunden er ≤3 mm; trinforskellen mellem arbejdsbåndet og det nederste matricearbejdsbånd er ≤1,0 mm; den tomme kniv under den øvre matricetunge er glat og jævnt overgået uden at efterlade en strømningsbarriere, og formhullet er stanset så direkte som muligt; Arbejdsbåndet mellem de to hoveder ved den midterste indre ribbe er så kort som muligt, generelt med en værdi på 1,5 til 2 gange vægtykkelsen; drænsporet har en jævn overgang for at opfylde kravet om tilstrækkelig metal-aluminium-vand, der strømmer ind i hulrummet, hvilket præsenterer en fuldt smeltet tilstand og ikke efterlader nogen dødzone nogen steder (den tomme kniv bag den øvre matrice overstiger ikke 2 til 2,5 mm). Sammenligningen af ekstruderingsmatricestrukturen før og efter forbedringen er vist i figur 5.
(3) Vær opmærksom på forbedring af forarbejdningsdetaljerne. Bropositionen er poleret og forbundet glat, de øvre og nedre arbejdsbælter for støbeformen er flade, deformationsmodstanden er reduceret, og metalstrømmen er forbedret for at reducere ujævn deformation. Det kan effektivt undertrykke problemer som grovkornet svejsning og dermed sikre, at ribbens udløbsposition og hastigheden af broens rod er synkroniseret med andre dele, og overfladeproblemer som grovkornet svejsning på overfladen af aluminiumsprofilen undertrykkes på en rimelig og videnskabelig måde. Sammenligningen før og efter forbedringen af støbedræningen er vist i figur 6.
3 Ekstruderingsproces
For 6063-T6 aluminiumlegeringen til elbiler beregnes ekstruderingsforholdet for den delte dyse til at være 20-80, og ekstruderingsforholdet for dette aluminiummateriale i 1800t-maskinen er 23, hvilket opfylder maskinens produktionskrav. Ekstruderingsprocessen er vist i tabel 2.
Tabel 2 Ekstruderingsproces for produktion af aluminiumsprofiler til montering af bjælker i nye elbilbatteripakker
Vær opmærksom på følgende punkter ved ekstrudering:
(1) Det er forbudt at opvarme formene i den samme ovn, da formtemperaturen ellers vil være ujævn, og krystallisation vil forekomme let.
(2) Hvis der opstår en unormal nedlukning under ekstruderingsprocessen, må nedlukningstiden ikke overstige 3 minutter, ellers skal formen fjernes.
(3) Det er forbudt at vende tilbage til ovnen for opvarmning og derefter ekstrudere direkte efter afformning.
4. Foranstaltninger til reparation af skimmelsvamp og deres effektivitet
Efter snesevis af skimmelreparationer og forsøg med skimmelforbedringer foreslås følgende rimelige skimmelreparationsplan.
(1) Foretag den første korrektion og justering af den oprindelige form:
① Forsøg at sænke broen så meget som muligt, og bredden af brobunden skal være ≤3 mm;
② Trinforskellen mellem hovedets arbejdsbælte og den nederste forms arbejdsbælte skal være ≤1,0 mm;
③ Efterlad ikke en flowblokering;
④ Arbejdsbæltet mellem de to hanhoveder ved de indre ribber skal være så kort som muligt, og overgangen til drænsporet skal være glat, så stort og glat som muligt;
⑤ Arbejdsbæltet på den nederste form skal være så kort som muligt;
⑥ Der må ikke efterlades nogen dødzone nogen steder (den bageste tomme kniv må ikke overstige 2 mm);
⑦ Reparer den øvre form med grove korn i det indre hulrum, reducer arbejdsbæltet på den nedre form og fladgør strømningsblokken, eller undlad strømningsblok og forkort arbejdsbæltet på den nedre form.
(2) Baseret på den yderligere formmodifikation og forbedring af ovenstående form udføres følgende formmodifikationer:
① Fjern de døde zoner på de to hanhoveder;
② Skrab flowblokken af;
③ Reducer højdeforskellen mellem hovedet og den nederste matricearbejdszone;
④ Forkort den nederste arbejdszone på matricen.
(3) Efter at formen er repareret og forbedret, når overfladekvaliteten af det færdige produkt en ideel tilstand med en blank overflade og ingen grovkorn, hvilket effektivt løser problemerne med grovkorn, svejsning og andre defekter, der findes på overfladen af aluminiumsprofiler til elbiler.
(4) Ekstruderingsvolumenet steg fra de oprindelige 5 t/d til 15 t/d, hvilket forbedrede produktionseffektiviteten betydeligt.
5 Konklusion
Ved gentagne gange at optimere og forbedre den oprindelige form, blev et stort problem relateret til den grove kornstruktur på overfladen og svejsning af aluminiumsprofiler til elbiler fuldstændigt løst.
(1) Det svage led i den oprindelige form, den midterste ribbepositionslinje, blev rationelt optimeret. Ved at eliminere de døde zoner i de to hoveder, udjævne strømningsblokken, reducere højdeforskellen mellem hovedet og den nedre matricearbejdszone og forkorte den nedre matricearbejdszone, blev overfladefejlene i 6063-aluminiumlegeringen, såsom grovkorn og svejsning, med succes overvundet.
(2) Ekstruderingsvolumenet steg fra 5 t/d til 15 t/d, hvilket forbedrede produktionseffektiviteten betydeligt.
(3) Dette succesfulde eksempel på design og fremstilling af ekstruderingsdyser er repræsentativt og kan refereres til i produktionen af lignende profiler og er værd at promovere.
Opslagstidspunkt: 16. november 2024
