Baterija je temeljna komponenta električnog vozila, a njezina izvedba određuje tehničke pokazatelje kao što su trajanje baterije, potrošnja energije i životni vijek električnog vozila. Pretinac za bateriju u modulu baterije glavna je komponenta koja obavlja funkcije nošenja, zaštite i hlađenja. Modularni paket baterija raspoređen je u ladicu za baterije, fiksiran na šasiju automobila kroz ladicu za baterije, kao što je prikazano na slici 1. Budući da je instaliran na dnu karoserije vozila i radno okruženje je teško, ladica za baterije mora imati funkciju sprječavanja udara kamena i probijanja kako bi se spriječilo oštećenje baterijskog modula. Baterija je važan sigurnosni strukturni dio električnih vozila. Sljedeće predstavlja proces oblikovanja i dizajn kalupa ladica za baterije od aluminijske legure za električna vozila.
Slika 1 (ladica baterije od aluminijske legure)
1 Analiza procesa i dizajn kalupa
1.1 Analiza lijevanja
Baterija od aluminijske legure za električna vozila prikazana je na slici 2. Ukupne dimenzije su 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, osnovna debljina stijenke je 4 mm, kvaliteta lijevanja je oko 15,5 kg, a kvaliteta lijevanja nakon obrade je oko 12,5 kg. Materijal je A356-T6, vlačna čvrstoća ≥ 290 MPa, granica razvlačenja ≥ 225 MPa, istezanje ≥ 6%, Brinellova tvrdoća ≥ 75 ~ 90 HBS, potrebno je zadovoljiti zahtjeve za nepropusnost zraka i IP67 & IP69K.
Slika 2 (ladica baterije od aluminijske legure)
1.2 Analiza procesa
Lijevanje pod niskim pritiskom posebna je metoda lijevanja između lijevanja pod pritiskom i gravitacijskog lijevanja. Ne samo da ima prednosti korištenja metalnih kalupa za oboje, već ima i karakteristike stabilnog punjenja. Lijevanje pod niskim tlakom ima prednosti male brzine punjenja odozdo prema gore, brzine koja se lako kontrolira, malog udara i prskanja tekućeg aluminija, manje oksidne troske, velike gustoće tkiva i visokih mehaničkih svojstava. Pod niskotlačnim lijevanjem, tekući aluminij se glatko puni, a odljevak se skrutne i kristalizira pod pritiskom, te se može dobiti odljevak s visokom gustom strukturom, visokim mehaničkim svojstvima i lijepim izgledom, što je prikladno za oblikovanje velikih odljevaka s tankim stijenkama .
Prema mehaničkim svojstvima koja zahtijeva lijevanje, materijal za lijevanje je A356, koji može zadovoljiti potrebe kupaca nakon obrade T6, ali fluidnost izlijevanja ovog materijala općenito zahtijeva razumnu kontrolu temperature kalupa za proizvodnju velikih i tankih odljevaka.
1.3 Sustav izlijevanja
S obzirom na značajke velikih i tankih odljevaka, potrebno je projektirati višestruka vrata. Istovremeno, kako bi se osiguralo glatko punjenje tekućeg aluminija, na prozoru se dodaju kanali za punjenje koje je potrebno naknadnom obradom ukloniti. U ranoj fazi projektirane su dvije procesne sheme sustava za izlijevanje i svaka shema je uspoređena. Kao što je prikazano na slici 3, shema 1 raspoređuje 9 vrata i dodaje kanale za napajanje na prozoru; shema 2 raspoređuje 6 vrata koja se izlijevaju sa strane odljevka koji se oblikuje. Analiza CAE simulacije prikazana je na slici 4 i slici 5. Koristite rezultate simulacije za optimizaciju strukture kalupa, pokušajte izbjeći negativan utjecaj dizajna kalupa na kvalitetu odljevaka, smanjite vjerojatnost grešaka u lijevanju i skratite razvojni ciklus odljevaka.
Slika 3 (Usporedba dvije procesne sheme za niski tlak
Slika 4 (Usporedba polja temperature tijekom punjenja)
Slika 5 (Usporedba nedostataka poroznosti skupljanja nakon skrućivanja)
Rezultati simulacije gornje dvije sheme pokazuju da se tekući aluminij u šupljini kreće prema gore približno paralelno, što je u skladu s teorijom paralelnog punjenja tekućeg aluminija u cjelini, a simulirani dijelovi poroznosti skupljanja odljevka su rješava ojačanim hlađenjem i drugim metodama.
Prednosti dviju shema: Sudeći prema temperaturi tekućeg aluminija tijekom simuliranog punjenja, temperatura distalnog kraja odljevka oblikovanog shemom 1 ima veću ujednačenost od one sheme 2, što pogoduje punjenju šupljine . Odljevak formiran shemom 2 nema ostatke vrata kao shema 1. poroznost skupljanja bolja je od one sheme 1.
Nedostaci dviju shema: Budući da su vrata postavljena na odljevku koji se oblikuje u shemi 1, postojat će ostaci vrata na odljevku, koji će se povećati za oko 0,7 ka u usporedbi s izvornim odljevkom. od temperature tekućeg aluminija u simuliranom punjenju sheme 2, temperatura tekućeg aluminija na distalnom kraju već je niska, a simulacija je ispod idealnog stanja temperature kalupa, tako da kapacitet protoka tekućeg aluminija može biti nedovoljan u stvarno stanje, a pojavit će se i problem poteškoća u lijevanju kalupa.
U kombinaciji s analizom različitih čimbenika, shema 2 odabrana je kao sustav izlijevanja. S obzirom na nedostatke sheme 2, sustav za izlijevanje i sustav grijanja su optimizirani u dizajnu kalupa. Kao što je prikazano na slici 6, dodan je preljevni uspon, koji je koristan za punjenje tekućeg aluminija i smanjuje ili izbjegava pojavu nedostataka u lijevanim odljevcima.
Slika 6 (Optimizirani sustav izlijevanja)
1.4 Sustav hlađenja
Dijelovi koji nose naprezanje i područja s visokim zahtjevima mehaničkih svojstava odljevaka moraju se pravilno hladiti ili hraniti kako bi se izbjegla poroznost skupljanja ili toplinsko pucanje. Osnovna debljina stjenke odljevka je 4 mm, a na skrućivanje će utjecati odvođenje topline samog kalupa. Za njegove važne dijelove postavljen je sustav hlađenja, kao što je prikazano na slici 7. Nakon što je punjenje završeno, propustite vodu za hlađenje, a određeno vrijeme hlađenja potrebno je prilagoditi na mjestu izlijevanja kako bi se osigurao redoslijed skrućivanja formirana od kraja vrata do kraja vrata, a vrata i uspon su učvršćeni na kraju kako bi se postigao učinak dodavanja. Dio s debljom stijenkom usvaja metodu dodavanja vodenog hlađenja umetku. Ova metoda ima bolji učinak u stvarnom procesu lijevanja i može izbjeći poroznost skupljanja.
Slika 7 (Sustav hlađenja)
1.5 Ispušni sustav
Budući da je šupljina metala za lijevanje pod niskim pritiskom zatvorena, nema dobru propusnost zraka kao pješčani kalupi, niti ispuhuje kroz uspone u općem gravitacijskom lijevanju, ispuh šupljine za lijevanje pod niskim pritiskom utjecat će na proces punjenja tekućine aluminij i kvalitetu odljevaka. Kalup za tlačno lijevanje pod niskim pritiskom može se ispuhati kroz otvore, ispušne žljebove i ispušne čepove na razdjelnoj površini, potisnoj šipki itd.
Dizajn veličine ispušnog sustava u ispušnom sustavu trebao bi pogodovati ispuhu bez prelijevanja, razuman ispušni sustav može spriječiti odljevke od nedostataka kao što su nedovoljno punjenje, labava površina i niska čvrstoća. Završno područje punjenja tekućeg aluminija tijekom procesa lijevanja, kao što je bočni naslon i uspon gornjeg kalupa, mora biti opremljeno ispušnim plinom. S obzirom na činjenicu da tekući aluminij lako teče u otvor ispušnog čepa u stvarnom procesu niskotlačnog tlačnog lijevanja, što dovodi do situacije da se zračni čep izvuče van kada se kalup otvori, usvojene su tri metode nakon nekoliko pokušaja i poboljšanja: Metoda 1 koristi sinterirani zračni čep metalurgijom praha, kao što je prikazano na slici 8(a), nedostatak je što su troškovi proizvodnje visoki; Metoda 2 koristi ispušni čep tipa šavova s razmakom od 0,1 mm, kao što je prikazano na slici 8(b), nedostatak je što se ispušni šav lako blokira nakon raspršivanja boje; Metoda 3 koristi žicom izrezani ispušni čep, razmak je 0,15~0,2 mm, kao što je prikazano na slici 8(c). Nedostaci su niska učinkovitost obrade i visoki troškovi proizvodnje. Različite ispušne čepove potrebno je odabrati prema stvarnom području odljevka. Općenito, sinterirani i žicom izrezani čepovi za ventilaciju koriste se za šupljinu odljevka, a vrsta šava koristi se za glavu pješčane jezgre.
Slika 8 (3 vrste ispušnih čepova prikladnih za lijevanje pod niskim pritiskom)
1.6 Sustav grijanja
Odljevak je velikih dimenzija i tanke stijenke. U analizi protoka kalupa, brzina protoka tekućeg aluminija na kraju punjenja je nedovoljna. Razlog je taj što tekući aluminij predugo teče, temperatura pada, a tekući aluminij se unaprijed skrutne i gubi sposobnost protoka, dolazi do hladnog zatvaranja ili nedovoljnog izlijevanja, uspon gornje matrice neće moći postići učinak hranjenja. Na temelju ovih problema, bez mijenjanja debljine stijenke i oblika odljevka, povećajte temperaturu tekućeg aluminija i temperaturu kalupa, poboljšajte fluidnost tekućeg aluminija i riješite problem hladnog zatvaranja ili nedovoljnog lijevanja. Međutim, pretjerana temperatura tekućeg aluminija i temperatura kalupa proizvest će nove toplinske spojeve ili poroznost skupljanja, što će rezultirati prekomjernim ravnim rupama nakon obrade lijevanja. Stoga je potrebno odabrati odgovarajuću temperaturu tekućeg aluminija i odgovarajuću temperaturu kalupa. Prema iskustvu, temperatura tekućeg aluminija kontrolira se na oko 720 ℃, a temperatura kalupa se kontrolira na 320 ~ 350 ℃.
S obzirom na veliki volumen, tanku debljinu stijenke i malu visinu odljevka, na gornjem dijelu kalupa ugrađen je sustav grijanja. Kao što je prikazano na slici 9, smjer plamena je okrenut prema dnu i bočnoj strani kalupa kako bi se zagrijala donja ravnina i bočna strana odljevka. U skladu sa situacijom izlijevanja na licu mjesta, prilagodite vrijeme zagrijavanja i plamen, kontrolirajte temperaturu gornjeg dijela kalupa na 320~350 ℃, osigurajte fluidnost tekućeg aluminija unutar razumnog raspona i neka tekući aluminij ispuni šupljinu i uspon. U stvarnoj upotrebi, sustav grijanja može učinkovito osigurati fluidnost tekućeg aluminija.
Slika 9 (Sustav grijanja)
2. Struktura kalupa i princip rada
U skladu s postupkom lijevanja pod niskim pritiskom, u kombinaciji sa karakteristikama odljevka i strukturom opreme, kako bi se osiguralo da oblikovani odljevak ostane u gornjem kalupu, prednja, stražnja, lijeva i desna struktura za izvlačenje jezgre su dizajniran na gornjem kalupu. Nakon oblikovanja i skrućivanja odljevka, prvo se otvore gornji i donji kalup, zatim se povuče jezgra u 4 smjera, da bi na kraju gornja ploča gornjeg kalupa istisnula formirani odljevak. Struktura kalupa prikazana je na slici 10.
Slika 10 (struktura kalupa)
Uredio May Jiang iz MAT Aluminiuma
Vrijeme objave: 11. svibnja 2023
