Med den ökande medvetenheten om miljöskydd har utvecklingen och förespråkandet av ny energi runt om i världen gjort marknadsföringen och tillämpningen av energifordon överhängande. Samtidigt blir kraven på lättviktsutveckling av fordonsmaterial, säker tillämpning av aluminiumlegeringar och deras ytkvalitet, storlek och mekaniska egenskaper allt högre. Om vi tar en elbil med en fordonsvikt på 1,6 ton som exempel, är aluminiumlegeringsmaterialet cirka 450 kg, vilket motsvarar cirka 30 %. De ytdefekter som uppstår i extruderingsprocessen, särskilt problemet med grovkornighet på de inre och yttre ytorna, påverkar allvarligt produktionsförloppet för aluminiumprofiler och blir en flaskhals i deras tillämpningsutveckling.
För extruderade profiler är design och tillverkning av extruderingsformar av yttersta vikt, så forskning och utveckling av formar för aluminiumprofiler för elbilar är absolut nödvändig. Att föreslå vetenskapliga och rimliga formlösningar kan ytterligare förbättra den kvalificerade hastigheten och extruderingsproduktiviteten för aluminiumprofiler för elbilar för att möta marknadens efterfrågan.
1 Produktstandarder
(1) Material, ytbehandling och korrosionsskydd för delar och komponenter ska uppfylla de relevanta bestämmelserna i ETS-01-007 ”Tekniska krav för profildelar av aluminiumlegering” och ETS-01-006 ”Tekniska krav för ytbehandling med anodisk oxidation”.
(2) Ytbehandling: Anodisk oxidation, ytan får inte ha grovkornighet.
(3) Delarnas yta får inte ha defekter såsom sprickor och rynkor. Delarna får inte kontamineras efter oxidation.
(4) De förbjudna ämnena i produkten uppfyller kraven i Q/JL J160001-2017 “Krav för förbjudna och begränsade ämnen i bildelar och material”.
(5) Mekaniska prestandakrav: draghållfasthet ≥ 210 MPa, sträckgräns ≥ 180 MPa, brottöjning A50 ≥ 8 %.
(6) Kraven för aluminiumlegeringssammansättning för nya energifordon visas i tabell 1.
2 Optimering och jämförande analys av extruderingsformens struktur Storskaliga strömavbrott inträffar
(1) Traditionell lösning 1: det vill säga att förbättra den främre extruderingsformens design, som visas i figur 2. Enligt den konventionella designidén, som visas av pilen i figuren, bearbetas den mellersta ribbans position och den sublinguala dräneringspositionen, de övre och nedre dräneringarna är 20° på ena sidan, och dräneringshöjden H15 mm används för att tillföra smält aluminium till ribbdelen. Den sublinguala tomma kniven överförs i rät vinkel, och den smälta aluminiumen stannar kvar i hörnet, vilket gör det lätt att skapa döda zoner med aluminiumslagg. Efter produktionen verifieras det genom oxidation att ytan är extremt benägen för grovkornighetsproblem.
Följande preliminära optimeringar gjordes i den traditionella formtillverkningsprocessen:
a. Baserat på denna form försökte vi öka aluminiumtillförseln till ribborna genom matning.
b. Baserat på det ursprungliga djupet fördjupas det sublinguala tomma knivdjupet, det vill säga 5 mm läggs till de ursprungliga 15 mm;
c. Bredden på det sublinguala tomma bladet är breddad med 2 mm baserat på de ursprungliga 14 mm. Den faktiska bilden efter optimering visas i figur 3.
Verifieringsresultaten visar att efter ovanstående tre preliminära förbättringar finns det fortfarande grovkorniga defekter i profilerna efter oxidationsbehandlingen, vilka inte har åtgärdats på ett rimligt sätt. Detta visar att den preliminära förbättringsplanen fortfarande inte kan uppfylla produktionskraven för aluminiumlegeringsmaterial för elbilar.
(2) Nytt schema 2 föreslogs baserat på den preliminära optimeringen. Formdesignen i nytt schema 2 visas i figur 4. Enligt "metallfluiditetsprincipen" och "minsta motståndets lag" använder den förbättrade bildelsformen designschemat "öppet bakhål". Ribbpositionen spelar en roll vid direkt stöt och minskar friktionsmotståndet; matningsytan är utformad för att vara "pottlockformad" och bryggpositionen är bearbetad till en amplitudtyp, syftet är att minska friktionsmotståndet, förbättra sammansmältningen och minska extruderingstrycket; bryggan är så nedsänkt som möjligt för att förhindra problemet med grova korn i botten av bryggan, och bredden på den tomma kniven under tungan på bryggbotten är ≤3 mm; stegskillnaden mellan arbetsbandet och det nedre arbetsbandet för matrisen är ≤1,0 mm; den tomma kniven under den övre matristungan är jämnt fördelad, utan att lämna en flödesbarriär, och formhålet är stansat så direkt som möjligt; Arbetsbandet mellan de två huvudena vid den mellersta inre ribban är så kort som möjligt, vanligtvis med ett värde på 1,5 till 2 gånger väggtjockleken; dräneringsspåret har en jämn övergång för att uppfylla kravet på att tillräckligt med metall-aluminiumvatten ska flöda in i håligheten, vilket ger ett helt smält tillstånd och inte lämnar någon död zon någonstans (den tomma kniven bakom den övre matrisen överstiger inte 2 till 2,5 mm). Jämförelsen av extruderingsmatrisens struktur före och efter förbättringen visas i figur 5.
(3) Var uppmärksam på förbättringen av bearbetningsdetaljerna. Bryggans position är polerad och ansluten smidigt, de övre och nedre arbetsbältena för formen är plana, deformationsmotståndet minskas och metallflödet förbättras för att minska ojämn deformation. Det kan effektivt undertrycka problem som grovkornighet och svetsning, vilket säkerställer att ribbans utmatningsposition och bryggrotens hastighet är synkroniserade med andra delar, och rimligt och vetenskapligt undertrycka ytproblem som grovkornighet på aluminiumprofilens yta. Jämförelsen före och efter förbättringen av formadräneringen visas i figur 6.
3 Extruderingsprocess
För aluminiumlegeringen 6063-T6 för elbilar beräknas extruderingsförhållandet för den delade formen vara 20-80, och extruderingsförhållandet för detta aluminiummaterial i 1800t-maskinen är 23, vilket uppfyller maskinens produktionsprestandakrav. Extruderingsprocessen visas i tabell 2.
Tabell 2 Extruderingsprocess för produktion av aluminiumprofiler för monteringsbalkar i nya elbilsbatteripaket
Var uppmärksam på följande punkter vid extrudering:
(1) Det är förbjudet att värma formarna i samma ugn, annars blir formtemperaturen ojämn och kristallisering sker lätt.
(2) Om ett onormalt avstängning inträffar under extruderingsprocessen får avstängningstiden inte överstiga 3 minuter, annars måste formen tas bort.
(3) Det är förbjudet att återgå till ugnen för uppvärmning och sedan extrudera direkt efter urformning.
4. Åtgärder för mögelreparation och deras effektivitet
Efter dussintals mögelreparationer och provförbättringar av mögel föreslås följande rimliga plan för mögelreparation.
(1) Gör den första korrigeringen och justeringen av den ursprungliga formen:
① Försök att sänka bron så mycket som möjligt, och bredden på brobotten bör vara ≤3 mm;
② Stegskillnaden mellan arbetsbandet på huvudet och arbetsbandet på den nedre formen ska vara ≤1,0 mm;
③ Lämna inte ett flödesblock;
④ Arbetsbandet mellan de två hanhuvudena vid de inre ribborna ska vara så kort som möjligt, och övergången till dräneringsspåret ska vara jämn, så stor och jämn som möjligt;
⑤ Arbetsbältet på den nedre formen bör vara så kort som möjligt;
⑥ Ingen dödzon får lämnas någonstans (den bakre tomma kniven får inte överstiga 2 mm);
⑦ Reparera den övre formen med grova korn i det inre hålrummet, minska arbetsbandet på den nedre formen och platta till flödesblocket, eller avstå från flödesblock och förkorta arbetsbandet på den nedre formen.
(2) Baserat på ytterligare formmodifiering och förbättring av ovanstående form utförs följande formmodifieringar:
① Eliminera de döda zonerna på de två hanhuvudena;
② Skrapa bort flödesblocket;
③ Minska höjdskillnaden mellan huvudet och den nedre arbetszonen för matrisen;
④ Förkorta den nedre arbetszonen för matrisen.
(3) Efter att formen har reparerats och förbättrats når den färdiga produktens ytkvalitet ett idealiskt tillstånd, med en blank yta och inga grovkorniga ytor, vilket effektivt löser problemen med grovkorniga ytor, svetsning och andra defekter som finns på ytan av aluminiumprofiler för elbilar.
(4) Extruderingsvolymen ökade från ursprungliga 5 t/d till 15 t/d, vilket avsevärt förbättrade produktionseffektiviteten.
5 Slutsats
Genom att upprepade gånger optimera och förbättra den ursprungliga formen löstes ett stort problem relaterat till den grova kornigheten på ytan och svetsningen av aluminiumprofiler för elbilar helt.
(1) Den svaga länken i den ursprungliga formen, den mittersta ribbans positionslinje, optimerades rationellt. Genom att eliminera de döda zonerna i de två huvudena, platta till flödesblocket, minska höjdskillnaden mellan huvudet och den nedre arbetszonen för formen och förkorta den nedre arbetszonen för formen, övervanns ytdefekterna hos 6063-aluminiumlegeringen som används i denna typ av bil.
(2) Extruderingsvolymen ökade från 5 t/d till 15 t/d, vilket avsevärt förbättrade produktionseffektiviteten.
(3) Detta framgångsrika exempel på design och tillverkning av extruderingsmunstycken är representativt och referensbart vid produktion av liknande profiler och är värt att marknadsföras.
Publiceringstid: 16 november 2024
