Batteriet är kärnkomponenten i ett elfordon och dess prestanda avgör de tekniska indikatorerna som batterilivslängd, energiförbrukning och livslängd för elfordonet. Batterifacket i batterimodulen är huvudkomponenten som utför funktionerna att bära, skydda och kyla. Det modulära batteripaketet är anordnat i batterifacket, fixerat på bilens chassi genom batterifacket, som visas i figur 1. Eftersom det är installerat på botten av fordonskarossen och arbetsmiljön är hård, är batterifacket måste ha funktionen att förhindra stenslag och punktering för att förhindra att batterimodulen skadas. Batterifacket är en viktig säkerhetsstruktur i elfordon. Följande introducerar formningsprocessen och formdesignen för batteribrickor i aluminiumlegering för elfordon.
Figur 1 (batterifack i aluminiumlegering)
1 Processanalys och formdesign
1.1 Gjutningsanalys
Batterifacket i aluminiumlegering för elfordon visas i figur 2. De övergripande måtten är 1106 mm×1029 mm×136 mm, den grundläggande väggtjockleken är 4 mm, gjutkvaliteten är cirka 15,5 kg och gjutkvaliteten efter bearbetning är cirka 12,5 kg. Materialet är A356-T6, draghållfasthet ≥ 290MPa, sträckgräns ≥ 225MPa, töjning ≥ 6%, Brinell-hårdhet ≥ 75~90HBS, måste uppfylla lufttäthets- och IP67- och IP69K-krav.
Figur 2 (batterifacket i aluminiumlegering)
1.2 Processanalys
Lågtrycksgjutning är en speciell gjutmetod mellan tryckgjutning och gravitationsgjutning. Det har inte bara fördelarna med att använda metallformar för båda, utan har också egenskaperna hos stabil fyllning. Lågtrycksgjutning har fördelarna med låghastighetsfyllning från botten till topp, lätt att kontrollera hastighet, liten stöt och stänk av flytande aluminium, mindre oxidslagg, hög vävnadstäthet och höga mekaniska egenskaper. Under lågtrycksgjutning fylls det flytande aluminiumet smidigt, och gjutgodset stelnar och kristalliserar under tryck, och gjutningen med hög tät struktur, höga mekaniska egenskaper och vackert utseende kan erhållas, vilket är lämpligt för att forma stora tunnväggiga gjutgods. .
Enligt de mekaniska egenskaperna som krävs av gjutningen är gjutmaterialet A356, vilket kan möta kundernas behov efter T6-behandling, men gjutflödet av detta material kräver i allmänhet rimlig kontroll av formtemperaturen för att producera stora och tunna gjutgods.
1.3 Hällsystem
Med tanke på egenskaperna hos stora och tunna gjutgods måste flera portar utformas. Samtidigt, för att säkerställa smidig fyllning av flytande aluminium, läggs fyllningskanaler till vid fönstret, som måste tas bort genom efterbearbetning. Två processscheman för hällsystemet utformades i ett tidigt skede, och varje schema jämfördes. Såsom visas i figur 3, arrangerar schema 1 9 grindar och lägger till matningskanaler vid fönstret; Schema 2 arrangerar 6 portar som strömmar från sidan av gjutgodset som ska formas. CAE-simuleringsanalysen visas i figur 4 och figur 5. Använd simuleringsresultaten för att optimera formstrukturen, försök att undvika den negativa inverkan av formdesign på kvaliteten på gjutgods, minska sannolikheten för gjutdefekter och förkorta utvecklingscykeln av gjutgods.
Figur 3 (Jämförelse av två processscheman för lågt tryck
Figur 4 (Jämförelse av temperaturfält under fyllning)
Figur 5 (Jämförelse av krympningsporositetsdefekter efter stelning)
Simuleringsresultaten av ovanstående två scheman visar att det flytande aluminiumet i kaviteten rör sig uppåt ungefär parallellt, vilket är i linje med teorin om parallell fyllning av det flytande aluminiumet som helhet, och de simulerade krympporositetsdelarna av gjutgodset är lösas genom att stärka kylning och andra metoder.
Fördelar med de två schemana: Att döma av temperaturen hos det flytande aluminiumet under den simulerade fyllningen, har temperaturen på den distala änden av gjutgodset som bildas av schema 1 högre likformighet än schema 2, vilket bidrar till fyllningen av hålrummet . Gjutstycket som bildas av schema 2 har inte gate-resterna som schema 1. krympningsporositeten är bättre än den i schema 1.
Nackdelar med de två schemana: Eftersom grinden är anordnad på gjutgodset som ska formas i schema 1, kommer det att finnas en grindrester på gjutgodset, vilket kommer att öka med cirka 0,7 ka jämfört med den ursprungliga gjutningen. från temperaturen på flytande aluminium i den simulerade fyllningen av schema 2, är temperaturen för flytande aluminium vid den distala änden redan låg och simuleringen är under det ideala tillståndet för formtemperaturen, så flödeskapaciteten för det flytande aluminiumet kan vara otillräcklig i det faktiska tillståndet, och det kommer att uppstå ett problem med svårigheter vid gjutning.
I kombination med analys av olika faktorer valdes schema 2 som hällsystem. Med tanke på bristerna i schema 2 är gjutsystemet och värmesystemet optimerade i formdesignen. Såsom visas i figur 6, läggs överloppsröret till, vilket är fördelaktigt för fyllningen av flytande aluminium och minskar eller undviker uppkomsten av defekter i gjutna gjutgods.
Figur 6 (Optimerat hällsystem)
1.4 Kylsystem
De spänningsbärande delarna och områdena med höga mekaniska prestandakrav för gjutgods måste kylas eller matas ordentligt för att undvika krympningporositet eller termisk sprickbildning. Den grundläggande väggtjockleken på gjutgodset är 4 mm, och stelningen kommer att påverkas av själva formens värmeavledning. För dess viktiga delar installeras ett kylsystem, som visas i figur 7. Efter att fyllningen är klar, låt vattnet svalna, och den specifika kylningstiden måste justeras på hällplatsen för att säkerställa att stelningssekvensen är bildas från den borta från grindens ände till grindens ände, och grinden och stigröret stelnas vid änden för att uppnå matningseffekten. Delen med tjockare väggtjocklek använder metoden för att lägga till vattenkylning till insatsen. Denna metod har bättre effekt i själva gjutprocessen och kan undvika krympporositet.
Figur 7 (Kylsystem)
1.5 Avgassystem
Eftersom kaviteten hos lågtrycksgjutningsmetall är stängd, har den inte god luftgenomsläpplighet som sandformar, och inte heller utblåser den genom stigare vid allmän gravitationsgjutning, kommer utsläppet från lågtrycksgjuthålan att påverka fyllningsprocessen av vätska aluminium och kvaliteten på gjutgods. Lågtrycksgjutformen kan uttömmas genom springorna, avgasspåren och avgaspluggarna i avskiljningsytan, tryckstången etc.
Utformningen av avgasstorleken i avgassystemet bör vara gynnsam för avgaser utan att svämma över, ett rimligt avgassystem kan förhindra gjutgods från defekter som otillräcklig fyllning, lös yta och låg hållfasthet. Det slutliga påfyllningsområdet för det flytande aluminiumet under gjutningsprocessen, såsom sidostödet och stigaren på den övre formen, måste förses med avgaser. Med tanke på det faktum att flytande aluminium lätt flyter in i avgaspluggens gap i själva processen med lågtrycksgjutning, vilket leder till situationen att luftpluggen dras ut när formen öppnas, används tre metoder efter flera försök och förbättringar: Metod 1 använder pulvermetallurgisk sintrad luftplugg, som visas i figur 8(a), nackdelen är att tillverkningskostnaden är hög; Metod 2 använder en utblåsningsplugg av sömtyp med ett mellanrum på 0,1 mm, som visas i figur 8(b), nackdelen är att utloppssömmen lätt blockeras efter sprutning av färg; Metod 3 använder en trådskuren avgasplugg, gapet är 0,15~0,2 mm, som visas i figur 8(c). Nackdelarna är låg bearbetningseffektivitet och höga tillverkningskostnader. Olika avgaspluggar måste väljas beroende på den faktiska ytan av gjutgodset. I allmänhet används de sintrade och trådskurna ventilationspluggarna för gjutgodsets hålrum, och sömtypen används för sandkärnhuvudet.
Figur 8 (3 typer av avgaspluggar lämpliga för lågtrycksgjutning)
1.6 Värmesystem
Gjutningen är stor i storleken och tunn i väggtjockleken. I formflödesanalysen är flödeshastigheten för det flytande aluminiumet vid slutet av fyllningen otillräcklig. Anledningen är att det flytande aluminiumet är för långt för att flyta, temperaturen sjunker och det flytande aluminiumet stelnar i förväg och förlorar sin flödesförmåga, kallstängning eller otillräcklig gjutning inträffar, stigaren på den övre munstycket kommer inte att kunna uppnå effekt av utfodring. Baserat på dessa problem, utan att ändra väggtjockleken och formen på gjutgodset, öka temperaturen på det flytande aluminiumet och formtemperaturen, förbättra fluiditeten hos det flytande aluminiumet och lösa problemet med kallstängning eller otillräcklig gjutning. Emellertid kommer överdriven temperatur av flytande aluminium och formtemperatur att producera nya termiska förbindelser eller krympande porositet, vilket resulterar i överdrivna plana hål efter gjutningsbearbetning. Därför är det nödvändigt att välja en lämplig temperatur för flytande aluminium och en lämplig formtemperatur. Enligt erfarenhet styrs temperaturen på det flytande aluminiumet till cirka 720 ℃ och formtemperaturen styrs till 320 ~ 350 ℃.
Med tanke på den stora volymen, tunna väggtjockleken och låga höjden på gjutgodset installeras ett värmesystem på den övre delen av formen. Såsom visas i figur 9 är flammans riktning vänd mot botten och sidan av formen för att värma bottenplanet och sidan av gjutgodset. Enligt hällningssituationen på plats, justera uppvärmningstiden och lågan, kontrollera temperaturen på den övre formdelen vid 320 ~ 350 ℃, se till att det flytande aluminiumet är flytande inom ett rimligt intervall och gör att det flytande aluminiumet fyller hålrummet och stigare. Vid faktisk användning kan värmesystemet effektivt säkerställa fluiditeten hos det flytande aluminiumet.
Figur 9 (Värmesystem)
2. Formstruktur och arbetsprincip
Enligt lågtrycksgjutningsprocessen, i kombination med gjutningens egenskaper och utrustningens struktur, för att säkerställa att den formade gjutningen stannar i den övre formen, är de främre, bakre, vänstra och högra kärndragande strukturerna designad på den övre formen. Efter att gjutgodset har formats och stelnat, öppnas först de övre och nedre formarna och drar sedan kärnan i 4 riktningar, och slutligen trycker den övre gjutformens övre platta ut det formade gjutgodset. Formstrukturen visas i figur 10.
Figur 10 (Formstruktur)
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminium
Posttid: 11 maj 2023
