Зі зростанням усвідомлення потреб у захисті навколишнього середовища, розвиток та пропаганда нових джерел енергії в усьому світі зробили просування та застосування енергетичних транспортних засобів невідкладним. Водночас, вимоги до розробки легких автомобільних матеріалів, безпечного застосування алюмінієвих сплавів, а також їхньої якості поверхні, розміру та механічних властивостей стають дедалі вищими. Візьмемо, наприклад, електромобіль вагою 1,6 т, матеріал алюмінієвого сплаву важить близько 450 кг, що становить близько 30%. Дефекти поверхні, що виникають у процесі екструзії, особливо проблема грубого зерна на внутрішній та зовнішній поверхнях, серйозно впливають на процес виробництва алюмінієвих профілів та стають перешкодою у розробці їхнього застосування.
Для екструдованих профілів проектування та виробництво екструзійних матриць мають першорядне значення, тому дослідження та розробка матриць для алюмінієвих профілів для електромобілів є вкрай важливими. Пропонування наукових та розумних рішень для штампів може ще більше підвищити кваліфіковану швидкість та продуктивність екструзії алюмінієвих профілів для електромобілів, щоб задовольнити ринковий попит.
1 Стандарти продукції
(1) Матеріали, обробка поверхні та антикорозійний захист деталей і компонентів повинні відповідати відповідним положенням ETS-01-007 «Технічні вимоги до профільних деталей з алюмінієвих сплавів» та ETS-01-006 «Технічні вимоги до анодної оксидної обробки поверхні».
(2) Обробка поверхні: анодне окислення, поверхня не повинна мати грубих зерен.
(3) Поверхня деталей не повинна мати дефектів, таких як тріщини та зморшки. Деталі не повинні бути забруднені після окислення.
(4) Заборонені речовини продукту відповідають вимогам Q/JL J160001-2017 «Вимоги до заборонених та обмежених речовин в автомобільних деталях та матеріалах».
(5) Вимоги до механічних характеристик: міцність на розрив ≥ 210 МПа, межа текучості ≥ 180 МПа, видовження після розриву A50 ≥ 8%.
(6) Вимоги до складу алюмінієвих сплавів для транспортних засобів на нових джерелах енергії наведено в таблиці 1.
2 Оптимізація та порівняльний аналіз структури екструзійної матриці. Масштабні відключення електроенергії.
(1) Традиційне рішення 1: тобто покращення конструкції передньої екструзійної матриці, як показано на рисунку 2. Згідно з традиційною конструктивною ідеєю, як показано стрілкою на рисунку, обробляються середнє положення ребра та положення під'язикового дренажу, верхній та нижній дренажі розташовані під кутом 20° з одного боку, а висота дренажу H15 мм використовується для подачі розплавленого алюмінію до частини ребра. Під'язиковий порожній ніж передається під прямим кутом, а розплавлений алюміній залишається в куті, що легко призводить до утворення мертвих зон з алюмінієвим шлаком. Після виробництва окисленням перевіряється, що поверхня надзвичайно схильна до проблем з грубим зерном.
У традиційний процес виготовлення прес-форм було внесено такі попередні оптимізації:
a. Виходячи з цієї форми, ми спробували збільшити подачу алюмінію до ребер шляхом подачі.
b. На основі початкової глибини глибину під'язикового порожнього ножа поглиблюють, тобто до початкових 15 мм додають 5 мм;
c. Ширина під'язикового порожнього леза збільшена на 2 мм порівняно з початковими 14 мм. Фактичне зображення після оптимізації показано на рисунку 3.
Результати перевірки показують, що після трьох попередніх удосконалень, у профілях після окислювальної обробки все ще існують дефекти грубого зерна, які не були належним чином усунені. Це свідчить про те, що попередній план удосконалення все ще не може задовольнити виробничі вимоги до матеріалів з алюмінієвих сплавів для електромобілів.
(2) Нова схема 2 була запропонована на основі попередньої оптимізації. Конструкція прес-форми за новою схемою 2 показана на рисунку 4. Відповідно до «принципу плинності металу» та «закону найменшого опору», удосконалена прес-форма для автомобільних деталей використовує схему конструювання «відкритого заднього отвору». Положення ребра відіграє роль у прямому ударі та зменшує опір тертю; поверхня подачі спроектована у формі «кришки горщика», а положення містка оброблено амплітудним типом, метою є зменшення опору тертю, покращення плавлення та зменшення тиску екструзії; місток максимально заглиблений, щоб запобігти проблемі грубих зерен у нижній частині містка, а ширина порожнього ножа під язичком дна містка становить ≤3 мм; різниця кроків між робочою стрічкою та нижньою робочою стрічкою матриці становить ≤1,0 мм; порожній ніж під верхнім язичком матриці має плавний та рівномірний перехід, не залишаючи бар'єру потоку, а формувальний отвір пробито максимально прямо; Робочий пояс між двома головками на середньому внутрішньому ребрі якомога коротший, зазвичай його значення становить від 1,5 до 2 товщини стінки; дренажна канавка має плавний перехід, що забезпечує достатній потік металевої алюмінієвої води в порожнину, забезпечуючи повністю сплавлений стан і не залишаючи мертвих зон у жодному місці (порожній ніж за верхньою матрицею не перевищує 2-2,5 мм). Порівняння структури екструзійної матриці до та після вдосконалення показано на рисунку 5.
(3) Зверніть увагу на покращення деталей обробки. Положення мосту відполіровано та з'єднано плавно, верхній та нижній робочі стрічки матриці плоскі, опір деформації зменшено, а потік металу покращено для зменшення нерівномірної деформації. Це може ефективно усувати такі проблеми, як грубе зерно та зварювання, тим самим забезпечуючи синхронізацію положення вивантаження ребра та швидкості кореня мосту з іншими деталями, а також розумно та науково усуваючи проблеми з поверхнею, такі як грубе зерно наварювання на поверхні алюмінієвого профілю. Порівняння до та після покращення дренажу форми показано на рисунку 6.
3 Процес екструзії
Для алюмінієвого сплаву 6063-T6 для електромобілів коефіцієнт екструзії розрізної матриці розрахований як 20-80, а коефіцієнт екструзії цього алюмінієвого матеріалу в машині 1800t становить 23, що відповідає вимогам виробничої продуктивності машини. Процес екструзії показано в таблиці 2.
Таблиця 2. Процес екструзії алюмінієвих профілів для монтажу балок нових акумуляторних блоків для електромобілів
Зверніть увагу на наступні моменти під час екструдування:
(1) Забороняється нагрівати форми в одній печі, інакше температура форми буде нерівномірною та легко відбудеться кристалізація.
(2) Якщо під час процесу екструзії відбувається аномальна зупинка, час зупинки не повинен перевищувати 3 хвилин, інакше форму необхідно видалити.
(3) Забороняється повертати виріб у піч для нагрівання, а потім одразу після виймання з форми проводити екструдування.
4. Заходи з усунення цвілі та їхня ефективність
Після десятків ремонтів прес-форм та пробних удосконалень форм пропонується наступний розумний план ремонту прес-форм.
(1) Зробіть першу корекцію та налаштування оригінальної форми:
① Намагайтеся заглибити міст якомога нижче, а ширина нижньої частини мосту повинна бути ≤3 мм;
② Різниця кроків між робочим поясом головки та робочим поясом нижньої форми повинна бути ≤1,0 мм;
③ Не залишайте блокування потоку;
④ Робочий пояс між двома головками-охоплювачами на внутрішніх ребрах повинен бути якомога коротшим, а перехід дренажної канавки має бути плавним, якомога більшим і плавнішим;
⑤ Робочий пояс нижньої форми повинен бути якомога коротшим;
⑥ Не повинно залишатися жодної мертвої зони (задній порожній ніж не повинен перевищувати 2 мм);
⑦ Відремонтуйте верхню форму з грубим зерном у внутрішній порожнині, зменшіть робочий пояс нижньої форми та вирівняйте блок потоку, або ж не встановіть блок потоку та вкоротіть робочий пояс нижньої форми.
(2) На основі подальшої модифікації та вдосконалення вищезазначеної форми виконуються такі модифікації форми:
① Усуньте мертві зони двох чоловічих головок;
② Зішкребіть блок потоку;
③ Зменште різницю у висоті між головкою та нижньою робочою зоною штампа;
④ Вкоротіть нижню робочу зону штампа.
(3) Після ремонту та вдосконалення форми якість поверхні готового виробу досягає ідеального стану, з блискучою поверхнею та відсутністю грубих зерен, що ефективно вирішує проблеми грубих зерен, зварювання та інших дефектів, що існують на поверхні алюмінієвих профілів для електромобілів.
(4) Обсяг екструзії збільшився з початкових 5 т/день до 15 т/день, що значно підвищило ефективність виробництва.
5 Висновок
Шляхом багаторазової оптимізації та вдосконалення оригінальної форми було повністю вирішено основну проблему, пов'язану з грубою зернистістю на поверхні та зварюванням алюмінієвих профілів для електромобілів.
(1) Слабка ланка оригінальної форми, лінія положення середнього ребра, була раціонально оптимізована. Завдяки усуненню мертвих зон двох головок, вирівнюванню блоку потоку, зменшенню різниці висот між головкою та нижньою робочою зоною штампа, а також скороченню нижньої робочої зони штампа, поверхневі дефекти алюмінієвого сплаву 6063, що використовується в цьому типі автомобілів, такі як грубе зерно та зварювання, були успішно подолані.
(2) Обсяг екструзії збільшився з 5 т/день до 15 т/день, що значно підвищило ефективність виробництва.
(3) Цей успішний випадок проектування та виготовлення екструзійних матриць є показовим та гідним посилання у виробництві аналогічних профілів і заслуговує на популяризацію.
Час публікації: 16 листопада 2024 р.
