Batteriet är kärnkomponenten i ett elektriskt fordon, och dess prestanda bestämmer de tekniska indikatorerna som batteritid, energiförbrukning och livslängd för elfordonet. Batterifacket i batterimodulen är huvudkomponenten som utför funktionerna för att transportera, skydda och kylas. Det modulära batteripaketet är arrangerat i batterifacket, fixerat på bilens chassi genom batteriet, som visas i figur 1. Eftersom det är installerat på botten av fordonskroppen och arbetsmiljön är hårt, är batteriet batteriet batteriet måste ha funktionen att förhindra stenpåverkan och punktering för att förhindra att batterimodulen skadas. Batterifacket är en viktig säkerhetsstrukturell del av elektriska fordon. Följande introducerar formningsprocessen och formdesignen för batteribrickor för aluminiumlegering för elektriska fordon.
Bild 1 (aluminiumlegeringsbatterifack)
1 Processanalys och mögeldesign
1.1 Gjutningsanalys
Aluminiumlegeringsbatteriet för elektriska fordon visas i figur 2. De totala dimensionerna är 1106 mm × 1029 mm × 136mm, den grundläggande väggtjockleken är 4 mm, gjutkvaliteten är cirka 15,5 kg och gjutkvaliteten efter bearbetningen är cirka 12,5 kg. Materialet är A356-T6, draghållfasthet ≥ 290MPa, avkastningsstyrka ≥ 225MPa, förlängning ≥ 6%, Brinell-hårdhet ≥ 75 ~ 90HB, måste uppfylla lufttäthet och IP67 & IP69K-krav.
Bild 2 (aluminiumlegeringsbatterifack)
1.2 Processanalys
Lågtrycksgjutning är en speciell gjutningsmetod mellan tryckgjutning och tyngdkraftsgjutning. Det har inte bara fördelarna med att använda metallformar för båda, utan har också egenskaperna för stabil fyllning. Lågtrycksgjutning har fördelarna med låg hastighet fyllning från botten till topp, enkla att kontrollera hastighet, liten påverkan och stänk av flytande aluminium, mindre oxidslagg, hög vävnadstäthet och höga mekaniska egenskaper. Under gjutning med lågt tryck fylls vätsketaluminium smidigt, och gjutningen stelnar och kristalliseras under tryck, och gjutningen med hög tät struktur, höga mekaniska egenskaper och vackert utseende kan erhållas, vilket är lämpligt för att bilda stora tunnväggiga gjutningar .
Enligt de mekaniska egenskaper som krävs av gjutningen är gjutmaterialet A356, som kan tillgodose kundernas behov efter T6 -behandling, men den hällande fluiditeten hos detta material kräver i allmänhet rimlig kontroll av mögeltemperaturen för att producera stora och tunna gjutningar.
1.3 Hällsystem
Med tanke på egenskaperna hos stora och tunna gjutningar måste flera grindar utformas. Samtidigt, för att säkerställa en smidig fyllning av flytande aluminium, läggs fyllningskanaler vid fönstret, som måste tas bort genom efterbehandling. Två processscheman för hällsystemet utformades i det tidiga skedet och varje schema jämfördes. Som visas i figur 3 ordnar schema 1 9 grindar och lägger till utfodringskanaler vid fönstret; Schema 2 ordnar 6 grindar som hälls från sidan av gjutningen som ska bildas. CAE -simuleringsanalysen visas i figur 4 och figur 5. Använd simuleringsresultaten för att optimera mögelstrukturen, försök att undvika den negativa effekten av mögelsdesign på kvaliteten på gjutningarna, minska sannolikheten för gjutningsfel och förkorta utvecklingscykeln av gjutningar.
Figur 3 (jämförelse av två processscheman för lågt tryck
Bild 4 (Jämförelse av temperaturfält under fyllning)
Figur 5 (jämförelse av krympningsporositetsdefekter efter stelning)
Simuleringsresultaten från ovanstående två scheman visar att det flytande aluminiumet i kaviteten rör sig uppåt ungefär parallellt, vilket är i linje med teorin om parallellfyllning av vätsketaluminium som helhet, och de simulerade krympningsporositetsdelarna är gjutningen är löst genom att stärka kylningen och andra metoder.
Fördelar med de två scheman: Att döma utifrån temperaturen på den flytande aluminiumet under den simulerade fyllningen, har temperaturen i den distala änden av gjutningen som bildas av schema 1 högre enhetlighet än för schema 2, vilket är att bidra till fyllningen av kaviteten . Gjutningen som bildas av schema 2 har inte grindresten som schema 1. krympningsporositet är bättre än för schema 1.
Nackdelar med de två systemen: Eftersom grinden är ordnad på gjutningen som ska bildas i schemat 1 kommer det att finnas en grindrest på gjutningen, som kommer att öka cirka 0,7KA jämfört med den ursprungliga gjutningen. Från temperaturen på flytande aluminium i schemat 2 -simulerad fyllning är temperaturen på flytande aluminium i distalt ände redan låg, och simuleringen är under det ideala tillståndet för formtemperaturen, så flödeskapaciteten för vätskanaluminium kan vara otillräcklig i Det faktiska tillståndet, och det kommer att finnas ett svårighetsproblem att gjutning av gjutning.
I kombination med analysen av olika faktorer valdes schema 2 som hällsystemet. Med tanke på bristerna i schema 2 optimeras hällsystemet och värmesystemet i formkonstruktionen. Såsom visas i figur 6 tillsätts överflödesstisaren, vilket är fördelaktigt för fyllningen av flytande aluminium och minskar eller undviker förekomsten av defekter i gjutna gjutningar.
Bild 6 (optimerat hällsystem)
1.4 Kylsystem
De stressbärande delarna och områdena med höga mekaniska prestandakrav för gjutningar måste kylas ordentligt eller matas för att undvika krympningsporositet eller termisk sprickbildning. Den grundläggande väggtjockleken för gjutningen är 4 mm, och stelningen kommer att påverkas av värmespridningen av själva formen. För sina viktiga delar ställs in ett kylsystem, som visas i figur 7. När fyllningen är klar, passera vatten för att svalna och den specifika kyltiden måste justeras på hällplatsen för att säkerställa att sekvensen för stelning är Bildad från bort från grindänden till grindänden, och grinden och stigaren stärks i slutet för att uppnå matningseffekten. Delen med tjockare väggtjocklek antar metoden för att tillsätta vattenkylning till insatsen. Denna metod har en bättre effekt i den faktiska gjutningsprocessen och kan undvika krympningsporositet.
Bild 7 (kylsystem)
1.5 avgassystem
Eftersom kaviteten i gjutmetall med låg tryck är stängd, har den inte god luftpermeabilitet som sandformar, och det är inte heller avgaser genom stigerare i allmän tyngdkraftsgjutning, avgaserna i lågtrycksgjutningen kommer att påverka fyllningsprocessen för vätska aluminium och kvaliteten på gjutningarna. Gjutformen med låg tryck kan uttömmas genom luckorna, avgasspår och avgasproppar i avskedytan, tryckstång etc.
Utformningen av avgasstorleken i avgassystemet bör gynnas av avgaser utan överfyllning, ett rimligt avgassystem kan förhindra gjutningar från defekter som otillräcklig fyllning, lös yta och låg styrka. Det slutliga fyllningsområdet för flytande aluminium under hällprocessen, såsom sidostödet och stigningen av den övre formen, måste utrustas med avgaser. Med tanke på det faktum att flytande aluminium lätt flyter in i avgaspluggen i den faktiska processen med gjutning med låg tryck, vilket leder till den situation som luftpluggen dras ut när formen öppnas, antas tre metoder efter Flera försök och förbättringar: Metod 1 använder pulvermetallurgi sintrad luftplugg, som visas i figur 8 (a), nackdelen är att tillverkningskostnaden är hög; Metod 2 använder en avgasplugg av sömtyp med ett gap på 0,1 mm, som visas i figur 8 (b), nackdelen är att avgassömmen lätt blockeras efter sprutfärg; Metod 3 använder en trådklippt avgasplugg, gapet är 0,15 ~ 0,2 mm, såsom visas i figur 8 (c). Nackdelarna är låg bearbetningseffektivitet och hög tillverkningskostnad. Olika avgasproppar måste väljas enligt gjutningsområdet. Generellt används de sintrade och trådklippta ventilationspropparna för gjutningens kavitet, och sömtypen används för sandkärnhuvudet.
Bild 8 (3 typer av avgasproppar som är lämpliga för gjutning av lågt tryck))
1.6 Uppvärmningssystem
Gjutningen är stor i storlek och tunn i väggtjocklek. I mögelflödesanalysen är flödeshastigheten för den flytande aluminiumet i slutet av fyllningen otillräcklig. Anledningen är att den flytande aluminiumet är för lång för att flöda, temperaturen sjunker och den flytande aluminium stelnar i förväg och förlorar sin flödesförmåga, kallstängd eller otillräcklig hälla inträffar, kommer den övre stigningen inte att kunna uppnå Effekt av utfodring. Baserat på dessa problem, utan att ändra väggtjockleken och formen på gjutningen, öka temperaturen på vätskesaluminium och formtemperaturen, förbättra flytande aluminiumflytande och lösa problemet med kallt stängning eller otillräcklig hälla. Emellertid kommer överdriven flytande aluminiumtemperatur och mögeltemperatur att ge nya termiska korsningar eller krympningsporositet, vilket resulterar i överdrivna planhål efter gjutning. Därför är det nödvändigt att välja en lämplig flytande aluminiumtemperatur och en lämplig formtemperatur. Enligt erfarenheten styrs temperaturen på vätskesaluminium vid cirka 720 ℃ och formtemperaturen styrs vid 320 ~ 350 ℃.
Med tanke på den stora volymen, tunna väggtjockleken och den låga höjden på gjutningen installeras ett värmesystem på den övre delen av formen. Såsom visas i figur 9 vetter flamriktningen mot botten och sidan av formen för att värma upp bottenplanet och sidan av gjutningen. Enligt hällsituationen på plats justerar du uppvärmningstiden och lågan, kontrollera temperaturen på den övre mögeldelen vid 320 ~ 350 ℃, se till flytande aluminium i ett rimligt intervall och gör att vätskesaluminiumet fyller kaviteten och stigerare. Vid faktiskt användning kan värmesystemet effektivt säkerställa flytande aluminiumflytande.
Bild 9 (värmesystem)
2. Mögelstruktur och arbetsprincip
Enligt gjutningsprocessen med låg tryck, i kombination med gjutningens egenskaper och strukturen för utrustningen, för att säkerställa att den bildade gjutningen stannar kvar i den övre formen, fram-, bak-, vänster- och högerkärnan. Designad på den övre formen. Efter att gjutningen har bildats och stelnades öppnas de övre och nedre formarna först och drar sedan kärnan i fyra riktningar, och slutligen skjuter den övre formen på den övre formen ut den bildade gjutningen. Mögelstrukturen visas i figur 10.
Figur 10 (mögelstruktur)
Redigerad av May Jiang från Mat Aluminium
Posttid: maj-11-2023
