Batteriet er kernekomponenten i et elektrisk køretøj, og dets ydeevne bestemmer de tekniske indikatorer som batterilevetid, energiforbrug og levetid for det elektriske køretøj. Batteribakken i batterimodulet er hovedkomponenten, der udfører funktionerne med at bære, beskytte og afkøle. Den modulære batteripakke er anbragt i batteribakken, fastgjort på bilens chassis gennem batteribakken, som vist i figur 1. Da den er installeret i bunden af køretøjets karrosseri, og arbejdsmiljøet er barskt, er batteribakken. skal have den funktion at forhindre stenslag og punktering for at forhindre batterimodulet i at blive beskadiget. Batteribakken er en vigtig sikkerhedsstrukturel del af elektriske køretøjer. Det følgende introducerer formningsprocessen og formdesignet af batteribakker i aluminiumslegering til elektriske køretøjer.
Figur 1 (batteribakke i aluminiumslegering)
1 Procesanalyse og formdesign
1.1 Støbeanalyse
Batteribakken i aluminiumslegering til elektriske køretøjer er vist i figur 2. De overordnede dimensioner er 1106 mm×1029 mm×136 mm, den grundlæggende vægtykkelse er 4 mm, støbekvaliteten er cirka 15,5 kg, og støbekvaliteten efter forarbejdning er cirka 12,5 kg. Materialet er A356-T6, trækstyrke ≥ 290MPa, flydespænding ≥ 225MPa, forlængelse ≥ 6%, Brinell hårdhed ≥ 75~90HBS, skal opfylde lufttæthed og IP67 & IP69K krav.
Figur 2 (batteribakke i aluminiumslegering)
1.2 Procesanalyse
Lavtryksstøbning er en speciel støbemetode mellem trykstøbning og gravitationsstøbning. Det har ikke kun fordelene ved at bruge metalforme til begge dele, men har også egenskaberne ved stabil fyldning. Lavtryksstøbning har fordelene ved lavhastighedsfyldning fra bund til top, let at kontrollere hastigheden, lille stød og sprøjt af flydende aluminium, mindre oxidslagge, høj vævsdensitet og høje mekaniske egenskaber. Under lavtryksstøbning fyldes det flydende aluminium jævnt, og støbningen størkner og krystalliserer under tryk, og støbningen med høj tæt struktur, høje mekaniske egenskaber og smukt udseende kan opnås, hvilket er velegnet til at danne store tyndvæggede støbegods .
Ifølge de mekaniske egenskaber, der kræves af støbningen, er støbematerialet A356, som kan opfylde kundernes behov efter T6-behandling, men hældningsfluiditeten af dette materiale kræver generelt rimelig kontrol af støbeformens temperatur for at producere store og tynde støbegods.
1.3 Skænkesystem
I lyset af egenskaberne ved store og tynde støbegods skal der designes flere porte. For at sikre en jævn fyldning af flydende aluminium tilføjes der samtidig påfyldningskanaler ved vinduet, som skal fjernes ved efterbehandling. To processkemaer for hældesystemet blev designet i det tidlige stadie, og hvert skema blev sammenlignet. Som vist i figur 3 arrangerer skema 1 9 porte og tilføjer fødekanaler ved vinduet; Skema 2 arrangerer 6 porte, der hælder fra siden af støbningen, der skal dannes. CAE-simuleringsanalysen er vist i figur 4 og figur 5. Brug simuleringsresultaterne til at optimere formstrukturen, prøv at undgå den negative indvirkning af formdesign på kvaliteten af støbegods, reducer sandsynligheden for støbefejl og forkort udviklingscyklussen af støbegods.
Figur 3 (Sammenligning af to processkemaer for lavt tryk
Figur 4 (Sammenligning af temperaturfelt under påfyldning)
Figur 5 (Sammenligning af svindporøsitetsdefekter efter størkning)
Simuleringsresultaterne af ovenstående to skemaer viser, at det flydende aluminium i hulrummet bevæger sig opad omtrent parallelt, hvilket er i tråd med teorien om parallel fyldning af det flydende aluminium som helhed, og de simulerede krympeporøsitetsdele af støbegodset er løses ved at styrke køling og andre metoder.
Fordele ved de to skemaer: At dømme ud fra temperaturen af det flydende aluminium under den simulerede fyldning har temperaturen af den distale ende af støbningen dannet af skema 1 en højere ensartethed end skema 2, hvilket er befordrende for fyldningen af hulrummet . Støbningen dannet af skema 2 har ikke gate-resten som skema 1. krympeporøsiteten er bedre end skema 1.
Ulemper ved de to skemaer: Fordi porten er anbragt på støbningen, der skal dannes i skema 1, vil der være en gate-rest på støbningen, som vil stige omkring 0,7ka sammenlignet med den oprindelige støbning. fra temperaturen af flydende aluminium i skema 2 simuleret fyldning, er temperaturen af flydende aluminium i den distale ende allerede lav, og simuleringen er under den ideelle tilstand af formtemperaturen, så flowkapaciteten af det flydende aluminium kan være utilstrækkelig i den faktiske tilstand, og der vil være et problem med vanskeligheder ved støbning.
Kombineret med analysen af forskellige faktorer blev skema 2 valgt som hældesystem. I lyset af manglerne ved skema 2 er hældesystemet og varmesystemet optimeret i formdesignet. Som vist i figur 6 er overløbsstigerøret tilføjet, hvilket er gavnligt for påfyldning af flydende aluminium og reducerer eller undgår forekomsten af defekter i støbte støbegods.
Figur 6 (Optimeret hældesystem)
1.4 Kølesystem
De spændingsbærende dele og områder med høje krav til mekanisk ydeevne af støbegods skal afkøles eller tilføres korrekt for at undgå krympningsporøsitet eller termisk revnedannelse. Støbningens grundlæggende vægtykkelse er 4 mm, og størkningen vil blive påvirket af selve formens varmeafledning. For dets vigtige dele er der opsat et kølesystem, som vist i figur 7. Efter påfyldningen er afsluttet, giv vand til afkøling, og den specifikke køletid skal justeres på hældestedet for at sikre, at størkningssekvensen er dannet fra enden væk fra porten til portenden, og porten og stigrøret størknes i enden for at opnå fødeeffekten. Delen med tykkere vægtykkelse anvender metoden til at tilføje vandkøling til indsatsen. Denne metode har en bedre effekt i selve støbeprocessen og kan undgå krympeporøsitet.
Figur 7 (Kølesystem)
1.5 Udstødningssystem
Da hulrummet af lavtryksstøbemetal er lukket, har det ikke god luftgennemtrængelighed som sandforme, og det udtømmes heller ikke gennem stigrør i almindelig tyngdekraftstøbning, udstødningen fra lavtryksstøbehulrummet vil påvirke væskefyldningsprocessen aluminium og kvaliteten af støbegods. Lavtryksstøbeformen kan udtømmes gennem hullerne, udstødningsrillerne og udstødningspropperne i skillefladen, skubbestangen osv.
Udstødningsstørrelsesdesignet i udstødningssystemet skal være befordrende for udstødning uden at løbe over, et rimeligt udstødningssystem kan forhindre støbegods fra defekter såsom utilstrækkelig fyldning, løs overflade og lav styrke. Det endelige påfyldningsområde for det flydende aluminium under hældeprocessen, såsom sidestøtten og stigrøret i den øvre form, skal udstyres med udstødningsgas. I lyset af det faktum, at flydende aluminium let strømmer ind i udstødningsproppens mellemrum i selve processen med lavtryksstøbning, hvilket fører til den situation, at luftproppen trækkes ud, når formen åbnes, anvendes tre metoder efter flere forsøg og forbedringer: Metode 1 anvender sintret luftprop i pulvermetallurgi, som vist i figur 8(a), ulempen er, at fremstillingsomkostningerne er høje; Metode 2 bruger en søm-type udstødningsprop med et mellemrum på 0,1 mm, som vist i figur 8(b), ulempen er, at udstødningssømmen let blokeres efter sprøjtning af maling; Metode 3 bruger en ledningskåret udstødningsprop, mellemrummet er 0,15~0,2 mm, som vist i figur 8(c). Ulemperne er lav forarbejdningseffektivitet og høje fremstillingsomkostninger. Forskellige udstødningsrør skal vælges i henhold til det faktiske område af støbningen. Generelt bruges de sintrede og trådskårne udluftningspropper til støbningens hulrum, og sømtypen bruges til sandkernehovedet.
Figur 8 (3 typer udstødningspropper egnet til lavtryksstøbning)
1.6 Varmesystem
Støbningen er stor i størrelsen og tynd i vægtykkelsen. I formflowanalysen er strømningshastigheden af det flydende aluminium ved slutningen af fyldningen utilstrækkelig. Årsagen er, at det flydende aluminium er for langt til at flyde, temperaturen falder, og det flydende aluminium størkner på forhånd og mister sin flydeevne, kold lukke eller utilstrækkelig hældning opstår, stigrøret i den øvre matrice vil ikke være i stand til at opnå effekt af fodring. Baseret på disse problemer, uden at ændre vægtykkelsen og formen af støbegodset, øge temperaturen af det flydende aluminium og formtemperaturen, forbedre fluiditeten af det flydende aluminium og løse problemet med kold lukning eller utilstrækkelig hældning. Imidlertid vil for høj temperatur af flydende aluminium og formtemperatur frembringe nye termiske forbindelser eller krympeporøsitet, hvilket resulterer i for store plane nålehuller efter støbebearbejdning. Derfor er det nødvendigt at vælge en passende flydende aluminiumtemperatur og en passende formtemperatur. Ifølge erfaring styres temperaturen af det flydende aluminium til omkring 720 ℃, og formtemperaturen er styret til 320 ~ 350 ℃.
I lyset af støbningens store volumen, tynde vægtykkelse og lave højde er der installeret et varmesystem på den øverste del af formen. Som vist i figur 9 vender flammens retning mod bunden og siden af formen for at opvarme bundplanet og siden af støbningen. I henhold til hældesituationen på stedet skal du justere opvarmningstiden og flammen, kontrollere temperaturen på den øvre formdel ved 320 ~ 350 ℃, sikre fluiditeten af det flydende aluminium inden for et rimeligt område og få det flydende aluminium til at fylde hulrummet og stigrør. Ved faktisk brug kan varmesystemet effektivt sikre flydende aluminiums flydende karakter.
Figur 9 (Varmesystem)
2. Formstruktur og arbejdsprincip
Ifølge lavtryksstøbeprocessen kombineret med støbningens egenskaber og udstyrets struktur for at sikre, at den dannede støbning forbliver i den øvre form, er de forreste, bageste, venstre og højre kernetrækkende strukturer designet på den øverste form. Efter at støbningen er dannet og størknet, åbnes den øverste og nederste støbeform først, og derefter trækkes kernen i 4 retninger, og til sidst skubber den øverste støbeforms topplade den dannede støbeform ud. Formstrukturen er vist i figur 10.
Figur 10 (Skimmelstruktur)
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminium
Indlægstid: maj-11-2023
