Bateri ialah komponen teras kenderaan elektrik, dan prestasinya menentukan penunjuk teknikal seperti hayat bateri, penggunaan tenaga dan hayat perkhidmatan kenderaan elektrik. Dulang bateri dalam modul bateri ialah komponen utama yang menjalankan fungsi membawa, melindungi dan menyejukkan. Pek bateri modular disusun dalam dulang bateri, dipasang pada casis kereta melalui dulang bateri, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Memandangkan ia dipasang pada bahagian bawah badan kenderaan dan persekitaran kerja keras, dulang bateri perlu mempunyai fungsi menghalang hentaman batu dan tusukan untuk mengelakkan modul bateri daripada rosak. Dulang bateri ialah bahagian struktur keselamatan yang penting bagi kenderaan elektrik. Berikut memperkenalkan proses pembentukan dan reka bentuk acuan dulang bateri aloi aluminium untuk kenderaan elektrik.
Rajah 1 (dulang bateri aloi aluminium)
1 Analisis proses dan reka bentuk acuan
1.1 Analisis pemutus
Dulang bateri aloi aluminium untuk kenderaan elektrik ditunjukkan dalam Rajah 2. Dimensi keseluruhan ialah 1106mm × 1029mm × 136mm, ketebalan dinding asas ialah 4mm, kualiti tuangan adalah kira-kira 15.5kg, dan kualiti tuangan selepas pemprosesan adalah kira-kira 12.5kg. Bahannya ialah A356-T6, Kekuatan tegangan ≥ 290MPa, kekuatan hasil ≥ 225MPa, pemanjangan ≥ 6%, kekerasan Brinell ≥ 75~90HBS, perlu memenuhi sesak udara dan keperluan IP67&IP69K.
Rajah 2 (dulang bateri aloi aluminium)
1.2 Analisis proses
Tuangan die tekanan rendah adalah kaedah tuangan khas antara tuangan tekanan dan tuangan graviti. Ia bukan sahaja mempunyai kelebihan menggunakan acuan logam untuk kedua-duanya, tetapi juga mempunyai ciri-ciri pengisian yang stabil. Tuangan die tekanan rendah mempunyai kelebihan pengisian berkelajuan rendah dari bawah ke atas, kelajuan mudah dikawal, hentaman kecil dan percikan aluminium cecair, kurang sanga oksida, ketumpatan tisu tinggi dan sifat mekanikal yang tinggi. Di bawah tuangan die tekanan rendah, aluminium cecair diisi dengan lancar, dan tuangan itu menguatkan dan mengkristal di bawah tekanan, dan tuangan dengan struktur padat yang tinggi, sifat mekanikal yang tinggi dan penampilan yang cantik boleh diperolehi, yang sesuai untuk membentuk tuangan berdinding nipis yang besar. .
Mengikut sifat mekanikal yang diperlukan oleh tuangan, bahan tuangan adalah A356, yang boleh memenuhi keperluan pelanggan selepas rawatan T6, tetapi kecairan penuangan bahan ini secara amnya memerlukan kawalan suhu acuan yang munasabah untuk menghasilkan tuangan yang besar dan nipis.
1.3 Sistem penuangan
Memandangkan ciri-ciri tuangan besar dan nipis, pelbagai pintu perlu direka bentuk. Pada masa yang sama, untuk memastikan pengisian aluminium cecair lancar, saluran pengisian ditambah pada tingkap, yang perlu dikeluarkan melalui pemprosesan pasca. Dua skema proses sistem penuangan telah direka pada peringkat awal, dan setiap skema telah dibandingkan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, skema 1 menyusun 9 pintu dan menambah saluran makan di tingkap; skema 2 menyusun 6 pintu masuk dari sisi tuangan yang akan dibentuk. Analisis simulasi CAE ditunjukkan dalam Rajah 4 dan Rajah 5. Gunakan keputusan simulasi untuk mengoptimumkan struktur acuan, cuba elakkan kesan buruk reka bentuk acuan terhadap kualiti tuangan, mengurangkan kebarangkalian kecacatan tuangan, dan memendekkan kitaran pembangunan daripada tuangan.
Rajah 3 (Perbandingan dua skema proses untuk tekanan rendah
Rajah 4 (Perbandingan medan suhu semasa pengisian)
Rajah 5 (Perbandingan kecacatan keliangan pengecutan selepas pemejalan)
Keputusan simulasi dua skema di atas menunjukkan bahawa aluminium cecair dalam rongga bergerak ke atas lebih kurang selari, yang selaras dengan teori pengisian selari aluminium cecair secara keseluruhan, dan bahagian keliangan pengecutan simulasi tuangan adalah. diselesaikan dengan mengukuhkan penyejukan dan kaedah lain.
Kelebihan kedua-dua skema: Berdasarkan suhu aluminium cecair semasa pengisian simulasi, suhu hujung distal tuangan yang dibentuk oleh skema 1 mempunyai keseragaman yang lebih tinggi daripada skema 2, yang sesuai untuk pengisian rongga . Tuangan yang dibentuk oleh skema 2 tidak mempunyai residu get seperti skema 1. keliangan pengecutan lebih baik daripada skema 1.
Kelemahan kedua-dua skema: Oleh kerana gerbang disusun pada tuangan yang akan dibentuk dalam skema 1, akan ada baki pintu pada tuangan, yang akan meningkat kira-kira 0.7ka berbanding tuangan asal. daripada suhu aluminium cecair dalam pengisian simulasi skema 2, suhu aluminium cecair pada hujung distal sudah rendah, dan simulasi berada di bawah keadaan suhu acuan yang ideal, jadi kapasiti aliran aluminium cecair mungkin tidak mencukupi dalam keadaan sebenar, dan akan ada masalah kesukaran dalam membentuk acuan.
Digabungkan dengan analisis pelbagai faktor, skema 2 dipilih sebagai sistem penuangan. Memandangkan kelemahan skema 2, sistem penuangan dan sistem pemanasan dioptimumkan dalam reka bentuk acuan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6, riser limpahan ditambah, yang bermanfaat kepada pengisian aluminium cecair dan mengurangkan atau mengelakkan berlakunya kecacatan dalam tuangan acuan.
Rajah 6 (Sistem menuang dioptimumkan)
1.4 Sistem penyejukan
Bahagian galas tegasan dan kawasan yang mempunyai keperluan prestasi mekanikal yang tinggi bagi tuangan perlu disejukkan atau disuap dengan betul untuk mengelakkan keliangan pengecutan atau keretakan haba. Ketebalan dinding asas tuangan ialah 4mm, dan pemejalan akan dipengaruhi oleh pelesapan haba acuan itu sendiri. Untuk bahagian pentingnya, sistem penyejukan disediakan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7. Selepas pengisian selesai, hantarkan air untuk menyejukkan, dan masa penyejukan khusus perlu diselaraskan di tapak menuang untuk memastikan urutan pemejalan adalah terbentuk dari jauh dari hujung pintu ke hujung pintu, dan pintu gerbang dan riser dipadatkan pada hujung untuk mencapai kesan suapan. Bahagian dengan ketebalan dinding yang lebih tebal menggunakan kaedah menambah penyejukan air pada sisipan. Kaedah ini mempunyai kesan yang lebih baik dalam proses tuangan sebenar dan boleh mengelakkan keliangan pengecutan.
Rajah 7 (Sistem penyejukan)
1.5 Sistem ekzos
Memandangkan rongga logam tuangan die tekanan rendah ditutup, ia tidak mempunyai kebolehtelapan udara yang baik seperti acuan pasir, dan tidak juga ekzos melalui riser dalam tuangan graviti am, ekzos rongga tuangan tekanan rendah akan menjejaskan proses pengisian cecair aluminium dan kualiti tuangan. Acuan tuangan die tekanan rendah boleh habis melalui celah, alur ekzos dan palam ekzos di permukaan perpisahan, tolak rod dll.
Reka bentuk saiz ekzos dalam sistem ekzos harus kondusif untuk ekzos tanpa melimpah, sistem ekzos yang munasabah boleh mengelakkan tuangan daripada kecacatan seperti pengisian yang tidak mencukupi, permukaan longgar, dan kekuatan yang rendah. Kawasan pengisian akhir aluminium cecair semasa proses menuang, seperti rehat sisi dan riser acuan atas, perlu dilengkapi dengan gas ekzos. Memandangkan fakta bahawa aluminium cecair mudah mengalir ke dalam jurang palam ekzos dalam proses sebenar tuangan die tekanan rendah, yang membawa kepada keadaan palam udara ditarik keluar apabila acuan dibuka, tiga kaedah digunakan selepas beberapa percubaan dan penambahbaikan: Kaedah 1 menggunakan palam udara tersinter metalurgi serbuk, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8(a), kelemahannya ialah kos pembuatan adalah tinggi; Kaedah 2 menggunakan palam ekzos jenis jahitan dengan celah 0.1 mm, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8(b), kelemahannya ialah jahitan ekzos mudah tersekat selepas menyembur cat; Kaedah 3 menggunakan palam ekzos yang dipotong wayar, jurangnya ialah 0.15~0.2 mm, seperti ditunjukkan dalam Rajah 8(c). Kelemahannya ialah kecekapan pemprosesan yang rendah dan kos pembuatan yang tinggi. Palam ekzos yang berbeza perlu dipilih mengikut kawasan sebenar tuangan. Secara amnya, palam bolong yang disinter dan dipotong wayar digunakan untuk rongga tuangan, dan jenis jahitan digunakan untuk kepala teras pasir.
Rajah 8 (3 jenis palam ekzos sesuai untuk tuangan mati tekanan rendah)
1.6 Sistem pemanasan
Tuangan bersaiz besar dan nipis dalam ketebalan dinding. Dalam analisis aliran acuan, kadar aliran cecair aluminium pada akhir pengisian tidak mencukupi. Sebabnya ialah aluminium cecair terlalu lama untuk mengalir, suhu menurun, dan aluminium cecair menjadi pejal terlebih dahulu dan kehilangan keupayaan alirannya, penutupan sejuk atau penuangan yang tidak mencukupi berlaku, penaik die atas tidak akan dapat mencapai kesan pemberian makan. Berdasarkan masalah ini, tanpa mengubah ketebalan dinding dan bentuk tuangan, meningkatkan suhu aluminium cecair dan suhu acuan, meningkatkan kecairan aluminium cecair, dan menyelesaikan masalah penutupan sejuk atau penuangan yang tidak mencukupi. Walau bagaimanapun, suhu aluminium cecair yang berlebihan dan suhu acuan akan menghasilkan simpang terma baharu atau keliangan pengecutan, mengakibatkan lubang jarum satah yang berlebihan selepas pemprosesan tuangan. Oleh itu, adalah perlu untuk memilih suhu aluminium cecair yang sesuai dan suhu acuan yang sesuai. Mengikut pengalaman, suhu aluminium cecair dikawal pada kira-kira 720 ℃, dan suhu acuan dikawal pada 320 ~ 350 ℃.
Memandangkan volum yang besar, ketebalan dinding nipis dan ketinggian rendah tuangan, sistem pemanasan dipasang pada bahagian atas acuan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9, arah nyalaan menghadap bahagian bawah dan sisi acuan untuk memanaskan satah bawah dan sisi tuangan. Mengikut situasi menuang di tapak, laraskan masa pemanasan dan nyalaan, kawal suhu bahagian acuan atas pada 320~350 ℃, pastikan kecairan aluminium cecair dalam julat yang munasabah, dan buat aluminium cecair mengisi rongga dan riser. Dalam penggunaan sebenar, sistem pemanasan boleh memastikan kecairan aluminium cecair dengan berkesan.
Rajah 9 (Sistem pemanasan)
2. Struktur acuan dan prinsip kerja
Mengikut proses tuangan die tekanan rendah, digabungkan dengan ciri-ciri tuangan dan struktur peralatan, untuk memastikan tuangan yang terbentuk kekal dalam acuan atas, struktur penarik teras depan, belakang, kiri dan kanan adalah direka pada acuan atas. Selepas tuangan dibentuk dan dipadatkan, acuan atas dan bawah dibuka terlebih dahulu, dan kemudian tarik teras dalam 4 arah, dan akhirnya plat atas acuan atas menolak tuangan yang terbentuk. Struktur acuan ditunjukkan dalam Rajah 10.
Rajah 10 (Struktur acuan)
Disunting oleh May Jiang dari MAT Aluminium
Masa siaran: 11 Mei 2023
