S rastúcim povedomím o ochrane životného prostredia, rozvoj a podpora nových energií na celom svete viedli k nevyhnutnej podpore a využitiu energetických vozidiel. Zároveň sa zvyšujú požiadavky na vývoj ľahkých automobilových materiálov, bezpečné používanie hliníkových zliatin a ich kvalitu povrchu, rozmery a mechanické vlastnosti. Vezmime si ako príklad elektromobil s hmotnosťou 1,6 t, materiál hliníkovej zliatiny váži približne 450 kg, čo predstavuje približne 30 %. Povrchové chyby, ktoré sa objavujú počas výrobného procesu extrúzie, najmä problém s hrubozrnnosťou na vnútorných a vonkajších povrchoch, vážne ovplyvňujú postup výroby hliníkových profilov a stávajú sa úzkym hrdlom ich aplikačného vývoja.
Pre extrudované profily je návrh a výroba extruzných foriem mimoriadne dôležitý, preto je výskum a vývoj foriem pre hliníkové profily pre elektromobily nevyhnutný. Navrhovanie vedeckých a rozumných riešení foriem môže ďalej zlepšiť kvalifikovanú rýchlosť a produktivitu extrúzie hliníkových profilov pre elektromobily, aby sa uspokojil dopyt na trhu.
1 Produktové normy
(1) Materiály, povrchová úprava a antikorózna ochrana dielov a komponentov musia byť v súlade s príslušnými ustanoveniami noriem ETS-01-007 „Technické požiadavky na profilové diely z hliníkových zliatin“ a ETS-01-006 „Technické požiadavky na povrchovú úpravu anodickou oxidáciou“.
(2) Povrchová úprava: Anodická oxidácia, povrch nesmie mať hrubé zrná.
(3) Povrch súčiastok nesmie mať chyby, ako sú praskliny a vrásky. Súčiastky nesmú byť kontaminované po oxidácii.
(4) Zakázané látky vo výrobku spĺňajú požiadavky normy Q/JL J160001-2017 „Požiadavky na zakázané a obmedzené látky v automobilových dieloch a materiáloch“.
(5) Požiadavky na mechanické vlastnosti: pevnosť v ťahu ≥ 210 MPa, medza klzu ≥ 180 MPa, predĺženie po lome A50 ≥ 8 %.
(6) Požiadavky na zloženie hliníkových zliatin pre vozidlá s novými energetickými motormi sú uvedené v tabuľke 1.
2 Optimalizácia a porovnávacia analýza štruktúry extrúznej formy Dochádza k rozsiahlym výpadkom prúdu
(1) Tradičné riešenie 1: teda zlepšenie konštrukcie prednej extrúznej matrice, ako je znázornené na obrázku 2. Podľa konvenčnej konštrukčnej myšlienky, ako je znázornené šípkou na obrázku, sa spracuje stredná poloha rebra a poloha sublingválneho drenáže, horný a dolný drenáž sú na jednej strane pod uhlom 20° a výška drenáže H15 mm sa používa na prívod roztaveného hliníka do rebrovej časti. Sublingválny prázdny nôž sa presúva v pravom uhle a roztavený hliník zostáva v rohu, čo umožňuje ľahko vytvárať mŕtve zóny s hliníkovou troskou. Po výrobe sa oxidáciou overí, že povrch je extrémne náchylný na problémy s hrubým zrnom.
V tradičnom procese výroby foriem boli vykonané nasledujúce predbežné optimalizácie:
a. Na základe tejto formy sme sa pokúsili zvýšiť prísun hliníka do rebier pomocou podávania.
b. Na základe pôvodnej hĺbky sa hĺbka sublingválneho prázdneho noža prehĺbi, to znamená, že k pôvodným 15 mm sa pridá 5 mm;
c. Šírka sublingválnej prázdnej čepele sa zväčší o 2 mm oproti pôvodným 14 mm. Skutočný obrázok po optimalizácii je znázornený na obrázku 3.
Výsledky overenia ukazujú, že aj po vyššie uvedených troch predbežných vylepšeniach stále pretrvávajú v profiloch po oxidačnom spracovaní chyby hrubých zŕn a neboli primerane vyriešené. To ukazuje, že predbežný plán vylepšení stále nedokáže splniť výrobné požiadavky na hliníkové zliatiny pre elektromobily.
(2) Na základe predbežnej optimalizácie bola navrhnutá nová schéma 2. Konštrukcia formy podľa novej schémy 2 je znázornená na obrázku 4. Podľa „princípu tekutosti kovu“ a „zákona najmenšieho odporu“ vylepšená forma na automobilové diely prijíma konštrukčnú schému „otvoreného zadného otvoru“. Poloha rebra zohráva úlohu pri priamom náraze a znižuje trecí odpor; podávacia plocha je navrhnutá v tvare „krytu hrnca“ a poloha mostíka je spracovaná do amplitúdového typu, účelom je znížiť trecí odpor, zlepšiť tavenie a znížiť tlak pri extrúzii; mostík je čo najviac zapustený, aby sa predišlo problému s hrubými zrnami v spodnej časti mostíka, a šírka prázdneho noža pod jazykom dna mostíka je ≤ 3 mm; rozdiel krokov medzi pracovným pásom a spodným pracovným pásom matrice je ≤ 1,0 mm; prázdny nôž pod horným jazykom matrice je hladký a rovnomerne prechádzajúci bez zanechania bariéry prúdenia a tvarovací otvor je vyrazený čo najpriamejšie; Pracovný pás medzi dvoma hlavami v strednom vnútornom rebre je čo najkratší, zvyčajne má hodnotu 1,5 až 2-násobku hrúbky steny; drenážna drážka má plynulý prechod, aby spĺňala požiadavku na dostatočné množstvo kovovej hliníkovej vody prúdiacej do dutiny, čím sa dosahuje plne roztavený stav a na žiadnom mieste nie sú žiadne mŕtve zóny (prázdny nôž za hornou matricou nepresahuje 2 až 2,5 mm). Porovnanie štruktúry extrúznej matrice pred a po vylepšení je znázornené na obrázku 5.
(3) Venujte pozornosť zlepšeniu detailov spracovania. Poloha mostíka je leštená a hladko spojená, horný a dolný pracovný pás formy sú ploché, odolnosť voči deformácii je znížená a tok kovu je zlepšený, aby sa znížila nerovnomerná deformácia. To môže účinne potlačiť problémy, ako sú hrubé zrná a zvary, čím sa zabezpečí, že poloha výstupu rebra a rýchlosť koreňa mostíka sú synchronizované s ostatnými časťami a rozumne a vedecky sa potlačia povrchové problémy, ako sú hrubé zrná navary na povrchu hliníkového profilu. Porovnanie pred a po zlepšení odvodňovania formy je znázornené na obrázku 6.
3 Proces extrúzie
Pre hliníkovú zliatinu 6063-T6 pre elektromobily sa vypočítal extrúzny pomer delenej matrice na 20-80 a extrúzny pomer tohto hliníkového materiálu v stroji s výkonom 1800 t je 23, čo spĺňa požiadavky na výrobný výkon stroja. Proces extrúzie je znázornený v tabuľke 2.
Tabuľka 2 Proces výroby hliníkových profilov extrúziou na montáž nosníkov nových batériových blokov pre elektromobily
Pri extrúzii venujte pozornosť nasledujúcim bodom:
(1) Je zakázané ohrievať formy v tej istej peci, inak bude teplota formy nerovnomerná a ľahko dôjde ku kryštalizácii.
(2) Ak počas procesu extrúzie dôjde k abnormálnemu zastaveniu, čas zastavenia nesmie presiahnuť 3 minúty, inak sa musí forma odstrániť.
(3) Je zakázané vrátiť sa do pece na ohrev a potom po vybratí z formy ihneď extrúzovať.
4. Opatrenia na opravu plesní a ich účinnosť
Po desiatkach opráv foriem a skúšobných vylepšení foriem sa navrhuje nasledujúci rozumný plán opravy formy.
(1) Vykonajte prvú korekciu a úpravu pôvodnej formy:
① Snažte sa most čo najviac ponoriť a šírka dna mosta by mala byť ≤ 3 mm;
② Rozdiel krokov medzi pracovným pásom hlavy a pracovným pásom spodnej formy by mal byť ≤ 1,0 mm;
③ Nenechávajte blokádu prietoku;
④ Pracovný pás medzi dvoma samčími hlavami na vnútorných rebrách by mal byť čo najkratší a prechod drenážnej drážky by mal byť hladký, čo najväčší a najhladší;
⑤ Pracovný pás spodnej formy by mal byť čo najkratší;
⑥ Na žiadnom mieste by nemala zostať žiadna mŕtva zóna (zadný prázdny nôž by nemal presiahnuť 2 mm);
⑦ Opravte hornú formu s hrubými zrnami vo vnútornej dutine, znížte pracovný pás spodnej formy a sploštite prietokový blok alebo nemajte prietokový blok a skráťte pracovný pás spodnej formy.
(2) Na základe ďalšej úpravy a vylepšenia vyššie uvedenej formy sa vykonajú nasledujúce úpravy formy:
① Odstráňte mŕtve zóny dvoch samčích hláv;
② Zoškrabte prietokový blok;
③ Znížte výškový rozdiel medzi hlavou a spodnou pracovnou zónou matrice;
④ Skráťte spodnú pracovnú zónu matrice.
(3) Po oprave a vylepšení formy dosiahne kvalita povrchu hotového výrobku ideálny stav s lesklým povrchom a bez hrubých zŕn, čo účinne rieši problémy s hrubými zrnami, zvarmi a inými chybami existujúcimi na povrchu hliníkových profilov pre elektromobily.
(4) Objem extrúzie sa zvýšil z pôvodných 5 t/deň na 15 t/deň, čo výrazne zlepšilo efektivitu výroby.
5 Záver
Opakovanou optimalizáciou a vylepšovaním pôvodnej formy sa úplne vyriešil hlavný problém súvisiaci s hrubozrnnou štruktúrou na povrchu a zváraním hliníkových profilov pre elektromobily.
(1) Slabým článkom pôvodnej formy, líniou polohy stredného rebra, bola racionálne optimalizovaná. Odstránením mŕtvych zón oboch hláv, sploštením prietokového bloku, znížením výškového rozdielu medzi hlavou a spodnou pracovnou zónou nástroja a skrátením spodnej pracovnej zóny nástroja sa úspešne prekonali povrchové chyby hliníkovej zliatiny 6063 používanej v tomto type automobilu, ako sú hrubé zrná a zvary.
(2) Objem extrúzie sa zvýšil z 5 t/deň na 15 t/deň, čo výrazne zlepšilo efektivitu výroby.
(3) Tento úspešný prípad návrhu a výroby extrúznej formy je reprezentatívny a referenčný pri výrobe podobných profilov a je hodný propagácie.
Čas uverejnenia: 16. novembra 2024
