Batéria je základnou súčasťou elektrického vozidla a jej výkon určuje technické ukazovatele, ako je životnosť batérie, spotreba energie a životnosť elektrického vozidla. Zásobník batérie v module batérie je hlavným komponentom, ktorý vykonáva funkcie prenášania, ochrany a chladenia. Modulárna súprava batérií je umiestnená v priehradke na batérie, upevnenej na podvozku auta cez priehradku na batériu, ako je znázornené na obrázku 1. Keďže je nainštalovaná na spodnej časti karosérie vozidla a pracovné prostredie je drsné, priehradka na batérie musí mať funkciu zabránenia nárazu kameňa a prepichnutiu, aby sa predišlo poškodeniu modulu batérie. Zásobník batérie je dôležitou bezpečnostnou konštrukčnou súčasťou elektrických vozidiel. V nasledujúcom texte je predstavený proces tvarovania a dizajn foriem pre zásobníky batérií z hliníkovej zliatiny pre elektrické vozidlá.
Obrázok 1 (zásobník batérie z hliníkovej zliatiny)
1 Analýza procesov a návrh foriem
1.1 Analýza odliatku
Zásobník batérie z hliníkovej zliatiny pre elektrické vozidlá je znázornený na obrázku 2. Celkové rozmery sú 1106 mm×1029 mm×136 mm, základná hrúbka steny je 4 mm, kvalita odliatku je približne 15,5 kg a kvalita odliatku po spracovaní je približne 12,5 kg. Materiál je A356-T6, pevnosť v ťahu ≥ 290 MPa, medza klzu ≥ 225 MPa, predĺženie ≥ 6 %, tvrdosť podľa Brinella ≥ 75 ~ 90 HBS, musí spĺňať požiadavky na vzduchotesnosť a IP67 & IP69K.
Obrázok 2 (Zásobník batérie z hliníkovej zliatiny)
1.2 Procesná analýza
Nízkotlakové liatie je špeciálna metóda liatia medzi tlakovým liatím a gravitačným liatím. Má nielen výhody použitia kovových foriem na oboje, ale má aj vlastnosti stabilného plnenia. Nízkotlakové odlievanie má výhody nízkorýchlostného plnenia zdola nahor, ľahko ovládateľnú rýchlosť, malý náraz a rozstrek tekutého hliníka, menej oxidovej trosky, vysokú hustotu tkaniva a vysoké mechanické vlastnosti. Pri nízkotlakovom tlakovom liatí sa tekutý hliník plní hladko a odliatok tuhne a kryštalizuje pod tlakom a je možné získať odliatok s vysokou hustou štruktúrou, vysokými mechanickými vlastnosťami a krásnym vzhľadom, ktorý je vhodný na vytváranie veľkých tenkostenných odliatkov. .
Podľa mechanických vlastností požadovaných odlievaním je odlievacím materiálom A356, ktorý môže uspokojiť potreby zákazníkov po spracovaní T6, ale tekutosť odlievania tohto materiálu vo všeobecnosti vyžaduje primeranú kontrolu teploty formy na výrobu veľkých a tenkých odliatkov.
1.3 Systém nalievania
Vzhľadom na vlastnosti veľkých a tenkých odliatkov je potrebné navrhnúť viacero vrát. Zároveň, aby sa zabezpečilo hladké plnenie tekutého hliníka, sú pri okne pridané plniace kanály, ktoré je potrebné odstrániť následným spracovaním. V počiatočnom štádiu boli navrhnuté dve schémy procesu lejacieho systému a každá schéma bola porovnaná. Ako je znázornené na obrázku 3, schéma 1 usporiada 9 brán a pridáva napájacie kanály v okne; schéma 2 zaisťuje 6 brán vylievajúcich sa zo strany odliatku, ktorý sa má tvarovať. Simulačná analýza CAE je znázornená na obrázku 4 a obrázku 5. Využite výsledky simulácie na optimalizáciu štruktúry formy, snažte sa vyhnúť nepriaznivému vplyvu konštrukcie formy na kvalitu odliatkov, znížte pravdepodobnosť chýb odliatkov a skrátite vývojový cyklus odliatkov.
Obrázok 3 (Porovnanie dvoch schém procesu pre nízky tlak
Obrázok 4 (Porovnanie teplotného poľa počas plnenia)
Obrázok 5 (Porovnanie defektov pórovitosti zmršťovania po stuhnutí)
Výsledky simulácie dvoch vyššie uvedených schém ukazujú, že tekutý hliník v dutine sa pohybuje smerom nahor približne paralelne, čo je v súlade s teóriou paralelného plnenia tekutého hliníka ako celku a simulované časti s pórovitosťou zmršťovania sú odliatku. riešené posilňovaním chladenia a inými metódami.
Výhody týchto dvoch schém: Súdiac z teploty tekutého hliníka počas simulovaného plnenia, teplota distálneho konca odliatku vytvoreného podľa schémy 1 má vyššiu rovnomernosť ako teplota v schéme 2, čo prispieva k vyplneniu dutiny . Odliatok vytvorený podľa schémy 2 nemá zvyšky hradla ako pri schéme 1. pórovitosť zmršťovania je lepšia ako pri schéme 1.
Nevýhody týchto dvoch schém: Pretože brána je usporiadaná na odliatku, ktorý sa má vytvarovať v schéme 1, na odliatku budú zvyšky brány, ktoré sa zvýšia asi o 0,7 ka oproti pôvodnému odliatku. z teploty tekutého hliníka v schéme 2 simulovaného plnenia je teplota tekutého hliníka na distálnom konci už nízka a simulácia je v ideálnom stave teploty formy, takže prietoková kapacita tekutého hliníka môže byť nedostatočná skutočný stav a nastane problém s ťažkosťami pri odlievaní.
V kombinácii s analýzou rôznych faktorov bola ako systém nalievania zvolená schéma 2. Vzhľadom na nedostatky schémy 2 je systém liatia a vykurovací systém optimalizovaný v konštrukcii formy. Ako je znázornené na obrázku 6, je pridaná prepadová stúpačka, ktorá je výhodná pre plnenie tekutého hliníka a znižuje alebo zabraňuje výskytu defektov v lisovaných odliatkoch.
Obrázok 6 (Optimalizovaný systém nalievania)
1.4 Chladiaci systém
Časti nesúce napätie a oblasti s vysokými požiadavkami na mechanickú výkonnosť odliatkov musia byť riadne chladené alebo privádzané, aby sa predišlo zmršťovacej pórovitosti alebo tepelnému praskaniu. Základná hrúbka steny odliatku je 4mm a tuhnutie bude ovplyvnené odvodom tepla samotnej formy. Pre jeho dôležité časti je nastavený chladiaci systém, ako je znázornené na obrázku 7. Po dokončení plnenia nechajte chladiť vodu a na mieste nalievania je potrebné upraviť špecifický čas chladenia, aby sa zabezpečilo, že postupnosť tuhnutia bude vytvorené od konca od brány po koniec brány a brána a stúpačka sú na konci stuhnuté, aby sa dosiahol efekt podávania. Časť s hrubšou hrúbkou steny využíva metódu pridania vodného chladenia do vložky. Táto metóda má lepší účinok v skutočnom procese odlievania a môže zabrániť zmršťovaniu pórovitosti.
Obrázok 7 (Chladiaci systém)
1.5 Výfukový systém
Pretože dutina nízkotlakového odlievacieho kovu je uzavretá, nemá dobrú priepustnosť vzduchu ako pieskové formy, ani sa nevypúšťa cez stúpačky pri všeobecnom gravitačnom liatí, výfuk dutiny nízkotlakového odlievania ovplyvní proces plnenia kvapaliny. hliník a kvalita odliatkov. Nízkotlaková forma na tlakové liatie môže byť odsávaná cez medzery, výfukové drážky a výfukové zátky v deliacej ploche, tlačnú tyč atď.
Konštrukcia veľkosti výfuku vo výfukovom systéme by mala viesť k výfuku bez pretečenia, primeraný výfukový systém môže zabrániť chybám odliatkov, ako je nedostatočné plnenie, voľný povrch a nízka pevnosť. Konečná oblasť plnenia tekutého hliníka počas procesu odlievania, ako je bočná opierka a stúpačka hornej formy, musí byť vybavená výfukovými plynmi. Vzhľadom na to, že tekutý hliník pri samotnom procese nízkotlakového liatia ľahko preteká do štrbiny výfukovej zátky, čo vedie k situácii, že pri otvorení formy sa vzduchová zátka vytiahne, používajú sa tri spôsoby po niekoľko pokusov a vylepšení: Spôsob 1 využíva sintrovanú vzduchovú zátku práškovou metalurgiou, ako je znázornené na obrázku 8(a), nevýhodou sú vysoké výrobné náklady; Metóda 2 používa výfukovú zátku švového typu s medzerou 0,1 mm, ako je znázornené na obrázku 8(b), nevýhodou je, že výfukový šev sa po nastriekaní farbou ľahko upchá; Metóda 3 používa výfukovú zátku vyrezanú z drôtu, medzera je 0,15~0,2 mm, ako je znázornené na obrázku 8(c). Nevýhodou je nízka efektivita spracovania a vysoké výrobné náklady. Podľa skutočnej plochy odliatku je potrebné zvoliť rôzne výfukové zátky. Vo všeobecnosti sa spekané a drôtom narezané odvzdušňovacie zátky používajú pre dutinu odliatku a typ švu sa používa pre hlavu pieskového jadra.
Obrázok 8 (3 typy výfukových sviečok vhodných na nízkotlakové liatie)
1.6 Vykurovací systém
Odliatok má veľké rozmery a tenkú hrúbku steny. Pri analýze toku formy je prietok tekutého hliníka na konci plnenia nedostatočný. Dôvodom je, že tekutý hliník je príliš dlhý na to, aby tiekol, teplota klesá a tekutý hliník vopred stuhne a stratí schopnosť tečenia, dôjde k studenému uzavretiu alebo nedostatočnému nalievaniu, stúpačka hornej matrice nebude schopná dosiahnuť účinok kŕmenia. Na základe týchto problémov, bez zmeny hrúbky steny a tvaru odliatku, zvýšiť teplotu tekutého hliníka a teplotu formy, zlepšiť tekutosť tekutého hliníka a vyriešiť problém studeného uzavretia alebo nedostatočného odlievania. Avšak nadmerná teplota tekutého hliníka a teplota formy spôsobia nové tepelné spojenia alebo zmršťovaciu pórovitosť, čo vedie k nadmerným plochým dierkam po spracovaní odlievania. Preto je potrebné zvoliť vhodnú teplotu tekutého hliníka a vhodnú teplotu formy. Podľa skúseností je teplota tekutého hliníka regulovaná na približne 720 ℃ a teplota formy je regulovaná na 320 ~ 350 ℃.
Vzhľadom na veľký objem, tenkú hrúbku steny a nízku výšku odliatku je na hornej časti formy inštalovaný vykurovací systém. Ako je znázornené na obrázku 9, smer plameňa smeruje ku dnu a strane formy, aby sa zohrievala spodná rovina a strana odliatku. Podľa situácie nalievania na mieste upravte čas ohrevu a plameň, regulujte teplotu hornej časti formy na 320 ~ 350 ℃, zabezpečte tekutosť tekutého hliníka v primeranom rozsahu a nechajte tekutý hliník naplniť dutinu. a stúpačka. Pri skutočnom použití môže vykurovací systém účinne zabezpečiť tekutosť tekutého hliníka.
Obrázok 9 (Vykurovací systém)
2. Štruktúra formy a princíp fungovania
Podľa procesu nízkotlakového liatia v kombinácii s charakteristikami odlievania a konštrukciou zariadenia, aby sa zabezpečilo, že vytvarovaný odliatok zostane v hornej forme, sú predné, zadné, ľavé a pravé ťahače jadra. navrhnuté na hornej forme. Po vytvarovaní a stuhnutí odliatku sa najskôr otvorí horná a spodná forma a potom sa jadro vytiahne v 4 smeroch a nakoniec horná doska hornej formy vytlačí vytvorený odliatok. Štruktúra formy je znázornená na obrázku 10.
Obrázok 10 (Štruktúra formy)
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odoslania: 11. máj 2023
