Батеријата е основна компонента на електричното возило, а нејзините перформанси ги одредуваат техничките индикатори како што се животниот век на батеријата, потрошувачката на енергија и работниот век на електричното возило. Послужавникот за батерија во модулот на батеријата е главната компонента што ги извршува функциите на носење, заштита и ладење. Модуларниот пакет батерии е распореден во послужавникот за батерија, фиксиран на шасијата на автомобилот преку послужавникот за батерија, како што е прикажано на Слика 1. Бидејќи е инсталиран на дното од каросеријата на возилото и работната средина е сурова, послужавникот за батерија треба да има функција да спречи удар од камен и прободување за да се спречи оштетување на модулот на батеријата. Послужавникот за батерија е важен безбедносен структурен дел од електричните возила. Следново го претставува процесот на формирање и дизајнот на калапот на послужавници за батерии од алуминиумска легура за електрични возила.
Слика 1 (Поставка за батерии од алуминиумска легура)
1 Анализа на процесот и дизајн на калап
1.1 Анализа на леење
Послужавникот за батерии од алуминиумска легура за електрични возила е прикажан на Слика 2. Вкупните димензии се 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, основната дебелина на ѕидот е 4 mm, квалитетот на леење е околу 15,5 kg, а квалитетот на леење по обработката е околу 12,5 kg. Материјалот е A356-T6, цврстина на истегнување ≥ 290 MPa, граница на истегнување ≥ 225 MPa, издолжување ≥ 6%, тврдост Бринел ≥ 75~90HBS, треба да ги исполнува барањата за непропустливост на воздух и IP67 и IP69K.
Слика 2 (Поставка за батерии од алуминиумска легура)
1.2 Анализа на процесот
Леенето со низок притисок е посебен метод на леење помеѓу леење под притисок и гравитациско леење. Не само што има предности од користењето метални калапи за двата начина, туку има и карактеристики на стабилно полнење. Леенето со низок притисок има предности од полнење со мала брзина од дното кон врвот, лесно контролирана брзина, мало влијание и прскање на течен алуминиум, помалку оксидна згура, висока густина на ткивото и високи механички својства. Под леење со низок притисок, течниот алуминиум се полни непречено, а одлеанокот се стврднува и кристализира под притисок, при што може да се добие одлеанок со висока густа структура, високи механички својства и прекрасен изглед, што е погодно за формирање големи одлеаноци со тенки ѕидови.
Според механичките својства потребни за леењето, материјалот за леење е A356, кој може да ги задоволи потребите на клиентите по третманот со T6, но флуидноста на истурање на овој материјал генерално бара разумна контрола на температурата на калапот за да се добијат големи и тенки одлеаноци.
1.3 Систем за истурање
Со оглед на карактеристиките на големите и тенки одлеаноци, потребно е да се дизајнираат повеќе вратички. Во исто време, за да се обезбеди непречено полнење на течен алуминиум, на прозорецот се додаваат канали за полнење, кои треба да се отстранат со пост-обработка. Две процесни шеми на системот за истурање беа дизајнирани во раната фаза, и секоја шема беше споредена. Како што е прикажано на Слика 3, шема 1 распоредува 9 вратички и додава канали за напојување на прозорецот; шема 2 распоредува 6 вратички што се истураат од страната на одлеанокот што треба да се формира. CAE симулациската анализа е прикажана на Слика 4 и Слика 5. Користете ги резултатите од симулацијата за да ја оптимизирате структурата на калапот, обидете се да го избегнете негативното влијание на дизајнот на калапот врз квалитетот на одлеаноци, да ја намалите веројатноста за дефекти на леењето и да го скратите циклусот на развој на одлеаноци.
Слика 3 (Споредба на две процесни шеми за низок притисок)
Слика 4 (Споредба на температурното поле за време на полнењето)
Слика 5 (Споредба на дефектите на порозноста на собирање по зацврстувањето)
Резултатите од симулацијата на горенаведените две шеми покажуваат дека течниот алуминиум во шуплината се движи нагоре приближно паралелно, што е во согласност со теоријата на паралелно полнење на течниот алуминиум како целина, а симулираните делови од порозноста на собирање на одлеанокот се решаваат со засилување на ладењето и други методи.
Предности на двете шеми: Судејќи според температурата на течниот алуминиум за време на симулираното полнење, температурата на дисталниот крај на одлеанокот формиран според шема 1 има поголема униформност од онаа на шема 2, што е погодно за полнење на шуплината. Одлеанокот формиран според шема 2 нема остаток од портата како шема 1. Порозноста на собирање е подобра од онаа на шема 1.
Недостатоци на двете шеми: Бидејќи вратата е поставена на одлеанокот што треба да се формира во шемата 1, ќе има остаток од вратата на одлеанокот, кој ќе се зголеми за околу 0,7 kcal во споредба со оригиналното одлеанок. Од температурата на течниот алуминиум во симулираното полнење на шемата 2, температурата на течниот алуминиум на дисталниот крај е веќе ниска, а симулацијата е под идеална состојба на температурата на калапот, така што капацитетот на проток на течниот алуминиум може да биде недоволен во реалната состојба, и ќе има проблем со тешкотии при леењето.
Во комбинација со анализата на различни фактори, шема 2 беше избрана како систем за истурање. Со оглед на недостатоците на шема 2, системот за истурање и системот за греење се оптимизирани во дизајнот на калапот. Како што е прикажано на Слика 6, се додава преливник, што е корисно за полнење на течен алуминиум и го намалува или избегнува појавувањето на дефекти во леаните одливки.
Слика 6 (Оптимизиран систем за истурање)
1.4 Систем за ладење
Деловите што поднесуваат стрес и областите со високи барања за механички перформанси на одлеаноци треба правилно да се ладат или дополнат за да се избегне порозност на собирање или термичко пукање. Основната дебелина на ѕидот на одлеанокот е 4 mm, а стврднувањето ќе биде под влијание на дисипацијата на топлината од самиот калап. За неговите важни делови, се поставува систем за ладење, како што е прикажано на Слика 7. Откако ќе заврши полнењето, се остава вода да се олади, а специфичното време на ладење треба да се прилагоди на местото на истурање за да се осигури дека секвенцата на стврднување се формира од спротивниот крај на портата до крајот на портата, а портата и столбот се стврднуваат на крајот за да се постигне ефектот на дополнување. Делот со подебела дебелина на ѕидот го прифаќа методот на додавање вода за ладење на влошката. Овој метод има подобар ефект во самиот процес на леење и може да ја избегне порозноста на собирање.
Слика 7 (Систем за ладење)
1.5 Издувен систем
Бидејќи шуплината на металот за леење под притисок со низок притисок е затворена, таа нема добра пропустливост на воздух како песочните калапи, ниту пак се испушта низ подигнувачите при општо гравитациско леење, издувот од шуплината за леење под низок притисок ќе влијае на процесот на полнење на течниот алуминиум и на квалитетот на одлеанокот. Калапот за леење под притисок со низок притисок може да се испушта низ празнините, издушните жлебови и издушните приклучоци на површината за разделување, шипката за потиснување итн.
Дизајнот на големината на издувните гасови во издувниот систем треба да биде погоден за издувни гасови без прелевање, разумен издувен систем може да спречи дефекти на одлеаноци како што се недоволно полнење, лабава површина и ниска цврстина. Површината за конечно полнење на течниот алуминиум за време на процесот на истурање, како што се страничниот потпирач и кревачот на горниот калап, треба да биде опремена со издувен гас. Со оглед на фактот дека течниот алуминиум лесно тече во празнината на издувниот приклучок во самиот процес на леење под низок притисок, што доведува до ситуација каде што воздушниот приклучок се извлекува кога калапот се отвора, по неколку обиди и подобрувања се усвојуваат три методи: Метод 1 користи синтеруван воздушен приклучок со прашкаста металургија, како што е прикажано на Слика 8(a), недостатокот е што трошоците за производство се високи; Метод 2 користи издувен приклучок со шев со празнина од 0,1 mm, како што е прикажано на Слика 8(b), недостатокот е што издувниот спој лесно се блокира по прскање боја; Метод 3 користи издувен приклучок со сечење на жица, празнината е 0,15~0,2 mm, како што е прикажано на Слика 8(c). Недостатоците се ниска ефикасност на обработка и високи трошоци за производство. Различни испуштачки приклучоци треба да се изберат според вистинската површина на одлеанокот. Општо земено, синтеруваните и жично исечените испуштачки приклучоци се користат за шуплината на одлеанокот, а типот на споеви се користи за главата на песочното јадро.
Слика 8 (3 вида издувни приклучоци погодни за леење под низок притисок)
1.6 Систем за греење
Одлеанокот е голем по димензии и тенок по дебелина на ѕидот. Во анализата на протокот на калапот, брзината на проток на течниот алуминиум на крајот од полнењето е недоволна. Причината е што течниот алуминиум е премногу долг за да тече, температурата паѓа, а течниот алуминиум се стврднува однапред и ја губи својата способност за проток, се случува ладно затворање или недоволно истурање, подигнувачот на горниот калап нема да може да го постигне ефектот на полнење. Врз основа на овие проблеми, без промена на дебелината на ѕидот и обликот на одлеанокот, зголемете ја температурата на течниот алуминиум и температурата на калапот, подобрете ја флуидноста на течниот алуминиум и решете го проблемот со ладно затворање или недоволно истурање. Сепак, прекумерната температура на течниот алуминиум и температурата на калапот ќе создадат нови термички споеви или порозност на собирање, што резултира со прекумерни рамнински дупки по обработката на леењето. Затоа, потребно е да се избере соодветна температура на течниот алуминиум и соодветна температура на калапот. Според искуството, температурата на течниот алуминиум се контролира на околу 720℃, а температурата на калапот се контролира на 320~350℃.
Со оглед на големиот волумен, тенката дебелина на ѕидот и малата висина на одлеанокот, на горниот дел од калапот е инсталиран систем за греење. Како што е прикажано на Слика 9, насоката на пламенот е свртена кон дното и страната на калапот за да се загрее долната рамнина и страната на одлеанокот. Според ситуацијата на лиење на лице место, прилагодете го времето на загревање и пламенот, контролирајте ја температурата на горниот дел од калапот на 320~350 ℃, осигурете ја флуидноста на течниот алуминиум во разумен опсег и направете течниот алуминиум да ја исполни празнината и столбот. Во реална употреба, системот за греење може ефикасно да ја обезбеди флуидноста на течниот алуминиум.
Слика 9 (Систем за греење)
2. Структура на мувла и принцип на работа
Според процесот на леење под низок притисок, во комбинација со карактеристиките на леењето и структурата на опремата, со цел да се обезбеди дека формираниот одливец останува во горниот калап, на горниот калап се дизајнираат предните, задните, левите и десните структури за влечење на јадрото. Откако одливецот ќе се формира и ќе се зацврсти, прво се отвораат горните и долните калапи, а потоа се влече јадрото во 4 насоки, и конечно горната плоча на горниот калап го турка формираниот одливец. Структурата на калапот е прикажана на Слика 10.
Слика 10 (Структура на мувла)
Уредено од Меј Џијанг од MAT Aluminum
Време на објавување: 11 мај 2023 година
