Акумулятор є основним компонентом електромобіля, і його продуктивність визначає такі технічні показники, як час автономної роботи, споживання енергії та термін служби електромобіля. Акумуляторний лоток в акумуляторному модулі є основним компонентом, який виконує функції перенесення, захисту та охолодження. Модульна акумуляторна батарея розташована в акумуляторному відсіку, закріпленому на шасі автомобіля через акумуляторний відсік, як показано на малюнку 1. Оскільки він встановлений у нижній частині кузова транспортного засобу, а робоче середовище суворе, акумуляторний відсік повинна мати функцію запобігання удару каміння та проколу, щоб запобігти пошкодженню модуля батареї. Акумуляторна батарея є важливою структурною частиною безпеки електромобілів. Нижче наведено процес формування та конструкцію ливарної форми акумуляторних лотків з алюмінієвого сплаву для електромобілів.
Малюнок 1 (Акумуляторний лоток з алюмінієвого сплаву)
1 Аналіз процесу та дизайн прес-форми
1.1 Аналіз лиття
Лоток для батареї з алюмінієвого сплаву для електромобілів показаний на малюнку 2. Габаритні розміри становлять 1106 мм × 1029 мм × 136 мм, основна товщина стінки – 4 мм, якість лиття становить приблизно 15,5 кг, а якість лиття після обробки – приблизно 12,5 кг. Матеріал: A356-T6, міцність на розрив ≥ 290 МПа, межа текучості ≥ 225 МПа, відносне подовження ≥ 6%, твердість за Брінеллем ≥ 75~90HBS, необхідно відповідати вимогам герметичності та IP67 та IP69K.
Рисунок 2 (Алюмінієвий лоток для батареї)
1.2 Аналіз процесу
Лиття під тиском під низьким тиском — це спеціальний метод лиття між литтям під тиском і литтям під тиском. Він не тільки має переваги використання металевих форм для обох, але також має характеристики стабільного наповнення. Лиття під тиском під низьким тиском має такі переваги, як низька швидкість заповнення знизу вгору, швидкість легкого керування, невеликий удар і розбризкування рідкого алюмінію, менше оксидного шлаку, висока щільність тканини та високі механічні властивості. При низькому тиску лиття під тиском рідкий алюміній заповнюється плавно, а лиття твердне та кристалізується під тиском, і можна отримати лиття з високою щільною структурою, високими механічними властивостями та гарним зовнішнім виглядом, що підходить для формування великих тонкостінних виливків. .
Згідно з механічними властивостями, необхідними для лиття, ливарним матеріалом є A356, який може задовольнити потреби клієнтів після обробки T6, але текучість розливу цього матеріалу, як правило, вимагає розумного контролю температури форми для виготовлення великих і тонких лиття.
1.3 Наливна система
З огляду на характеристики великих і тонких виливків, необхідно спроектувати кілька затворів. При цьому, щоб забезпечити плавне заповнення рідкого алюмінію, на вікні додаються заливні канали, які необхідно видалити шляхом постобробки. Дві технологічні схеми розливної системи були розроблені на ранній стадії, і кожна схема порівнювалася. Як показано на малюнку 3, схема 1 встановлює 9 воріт і додає живильні канали у вікні; схема 2 влаштовує 6 шиберів, що заливаються з боку виливка, який формується. Аналіз моделювання CAE показано на рисунках 4 і 5. Використовуйте результати моделювання, щоб оптимізувати структуру форми, спробувати уникнути негативного впливу конструкції форми на якість виливків, зменшити ймовірність дефектів лиття та скоротити цикл розробки виливків.
Рисунок 3 (Порівняння двох схем процесу для низького тиску
Рисунок 4 (Порівняння температурного поля під час заповнення)
Рисунок 5 (Порівняння дефектів усадкової пористості після затвердіння)
Результати моделювання двох наведених вище схем показують, що рідкий алюміній у порожнині рухається вгору приблизно паралельно, що узгоджується з теорією паралельного заповнення рідкого алюмінію в цілому, а змодельовані усадочні пористі частини виливка є вирішується посиленням охолодження та іншими методами.
Переваги двох схем: Судячи з температури рідкого алюмінію під час імітованого заповнення, температура дистального кінця виливка, сформованого за схемою 1, має вищу рівномірність, ніж у схемі 2, що сприяє заповненню порожнини. . Виливок, сформований за схемою 2, не має литкового залишку, як схема 1. Усадочна пористість краща, ніж у схеми 1.
Недоліки двох схем: Оскільки затвор розташований на відливці, яка має бути сформована за схемою 1, на відливці буде залишок затвора, який збільшиться приблизно на 0,7k порівняно з вихідним виливком. від температури рідкого алюмінію в моделюваному заповненні схеми 2, температура рідкого алюмінію на дистальному кінці вже низька, і моделювання знаходиться під ідеальним станом температури прес-форми, тому пропускна здатність рідкого алюмінію може бути недостатньою в фактичний стан, і виникне проблема труднощів у формуванні лиття.
У поєднанні з аналізом різних факторів в якості системи заливки була обрана схема 2. Зважаючи на недоліки схеми 2, розливна система і система підігріву оптимізовані в конструкції форми. Як показано на малюнку 6, додається переливний стояк, який є корисним для заповнення рідким алюмінієм і зменшує або запобігає виникненню дефектів у формованих виливках.
Рисунок 6 (Оптимізована система розливу)
1.4 Система охолодження
Деталі, що несуть навантаження, і зони з високими вимогами до механічних характеристик виливків необхідно належним чином охолоджувати або подавати, щоб уникнути усадкової пористості або термічного розтріскування. Основна товщина стінки відливки становить 4 мм, а на затвердіння впливає розсіювання тепла самої форми. Для його важливих частин налаштована система охолодження, як показано на малюнку 7. Після завершення наповнення пропустіть воду для охолодження, і конкретний час охолодження потрібно відрегулювати на місці заливки, щоб забезпечити послідовність затвердіння. формується від кінця воріт до кінця воріт, а ворота та стояк зміцнюються на кінці для досягнення ефекту подачі. Частина з більшою товщиною стінки приймає метод додавання водяного охолодження до вставки. Цей метод має кращий ефект у фактичному процесі лиття та може уникнути усадкової пористості.
Рисунок 7 (Система охолодження)
1.5 Вихлопна система
Оскільки порожнина металу для лиття під тиском під низьким тиском закрита, вона не має хорошої повітропроникності, як піщані форми, а також не випускається через стояки під час загального гравітаційного лиття, вихлоп із порожнини лиття під низьким тиском впливатиме на процес заповнення рідини. алюміній і якість виливків. Форму для лиття під тиском під низьким тиском можна випускати через зазори, випускні канавки та випускні пробки на розділовій поверхні, штовхач тощо.
Конструкція розміру вихлопу у вихлопній системі повинна бути сприятливою для вихлопу без переповнення, розумна вихлопна система може запобігти виливкам від таких дефектів, як недостатнє заповнення, пухка поверхня та низька міцність. Остаточна зона заповнення рідким алюмінієм під час процесу розливання, така як бокова опора та стояк верхньої прес-форми, повинна бути оснащена вихлопним газом. З огляду на той факт, що рідкий алюміній легко затікає в щілину випускної пробки під час фактичного процесу лиття під тиском під низьким тиском, що призводить до ситуації, коли повітряна пробка витягується, коли прес-форма відкривається, після відкриття форми застосовуються три методи. кілька спроб і вдосконалень: Метод 1 використовує спечену повітряну пробку порошкової металургії, як показано на малюнку 8(a), недоліком є висока вартість виробництва; Метод 2 використовує випускну пробку шовного типу із зазором 0,1 мм, як показано на малюнку 8(b), недоліком є те, що випускний шов легко блокується після розпилення фарби; У методі 3 використовується випускна пробка з обрізаним дротом, зазор становить 0,15~0,2 мм, як показано на малюнку 8(c). Недоліками є низька ефективність обробки і висока вартість виготовлення. Відповідно до фактичної площі виливка необхідно вибирати різні випускні пробки. Як правило, спечені та вирізані з дроту вентиляційні пробки використовуються для порожнини виливка, а тип шва використовується для головки піщаного сердечника.
Рисунок 8 (3 типи випускних пробок, придатних для лиття під тиском під низьким тиском)
1.6 Система опалення
Виливок має великі розміри і тонку товщину стінок. При аналізі потоку прес-форми швидкість потоку рідкого алюмінію в кінці заповнення недостатня. Причина полягає в тому, що рідкий алюміній надто довго тече, температура падає, і рідкий алюміній затвердіє заздалегідь і втрачає здатність до текучості, відбувається холодне закриття або недостатнє розливання, стояк верхньої матриці не зможе досягти ефект підгодівлі. Виходячи з цих проблем, не змінюючи товщину стінки та форму виливка, підвищте температуру рідкого алюмінію та температуру форми, покращте плинність рідкого алюмінію та вирішіть проблему холодного закриття або недостатнього заливки. Однак надмірна температура рідкого алюмінію та температура форми призведуть до появи нових теплових спаїв або усадочної пористості, що призведе до появи надмірних плоских точкових отворів після обробки лиття. Тому необхідно вибрати відповідну температуру рідкого алюмінію та відповідну температуру форми. Відповідно до досвіду, температура рідкого алюмінію контролюється приблизно на рівні 720 ℃, а температура форми контролюється на рівні 320 ~ 350 ℃.
У зв'язку з великим об'ємом, малою товщиною стінок і малою висотою виливки, у верхній частині форми встановлена система підігріву. Як показано на малюнку 9, напрямок полум'я спрямований до дна та боків форми, щоб нагріти нижню площину та бік відливки. Відповідно до ситуації заливки на місці, відрегулюйте час нагрівання та полум'я, контролюйте температуру верхньої частини форми на рівні 320~350 ℃, забезпечте текучість рідкого алюмінію в розумному діапазоні та змусьте рідкий алюміній заповнити порожнину і стояк. У реальному використанні система опалення може ефективно забезпечити плинність рідкого алюмінію.
Рисунок 9 (Система опалення)
2. Структура форми та принцип роботи
Відповідно до процесу лиття під тиском під низьким тиском, у поєднанні з характеристиками лиття та структурою обладнання, щоб гарантувати, що сформоване лиття залишається у верхній формі, передня, задня, ліва та права структури витягування серцевини розроблений на верхній прес-формі. Після формування та затвердіння лиття спочатку відкривають верхню та нижню форми, потім тягнуть серцевину в 4 напрямках, і, нарешті, верхня пластина верхньої форми виштовхує сформовану виливку. Структура прес-форми показана на малюнку 10.
Малюнок 10 (Структура форми)
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 11 травня 2023 р
