Akumulator jest podstawowym elementem pojazdu elektrycznego, a jego wydajność determinuje wskaźniki techniczne, takie jak żywotność akumulatora, zużycie energii i okres eksploatacji pojazdu elektrycznego. Tacka na akumulator w module akumulatora jest głównym elementem, który wykonuje funkcje przenoszenia, ochrony i chłodzenia. Modułowy zestaw akumulatorów jest umieszczony w tacy akumulatora, zamocowanej na podwoziu samochodu za pomocą tacy akumulatora, jak pokazano na rysunku 1. Ponieważ jest on zainstalowany na spodzie nadwozia pojazdu, a środowisko pracy jest trudne, tacka akumulatora musi mieć funkcję zapobiegania uderzeniom kamieni i przebiciu, aby zapobiec uszkodzeniu modułu akumulatora. Tacka akumulatora jest ważną konstrukcyjną częścią bezpieczeństwa pojazdów elektrycznych. Poniżej przedstawiono proces formowania i projekt formy aluminiowych tac akumulatorowych do pojazdów elektrycznych.
Rysunek 1 (Tacka na baterie ze stopu aluminium)
1 Analiza procesu i projektowanie form
1.1 Analiza odlewów
Taca na baterie ze stopu aluminium do pojazdów elektrycznych jest pokazana na rysunku 2. Całkowite wymiary to 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, podstawowa grubość ścianki to 4 mm, jakość odlewu to około 15,5 kg, a jakość odlewu po przetworzeniu to około 12,5 kg. Materiał to A356-T6, wytrzymałość na rozciąganie ≥ 290 MPa, granica plastyczności ≥ 225 MPa, wydłużenie ≥ 6%, twardość Brinella ≥ 75~90 HBS, konieczność spełnienia wymagań szczelności powietrza i IP67 i IP69K.
Rysunek 2 (Tacka na baterie ze stopu aluminium)
1.2 Analiza procesów
Odlewanie ciśnieniowe pod niskim ciśnieniem to specjalna metoda odlewania pomiędzy odlewaniem ciśnieniowym a odlewaniem grawitacyjnym. Nie tylko ma zalety stosowania form metalowych do obu metod, ale także charakteryzuje się stabilnym wypełnieniem. Odlewanie ciśnieniowe pod niskim ciśnieniem ma zalety napełniania z niską prędkością od dołu do góry, łatwej kontroli prędkości, małego uderzenia i rozprysku ciekłego aluminium, mniejszej ilości żużla tlenkowego, dużej gęstości tkanki i wysokich właściwości mechanicznych. W przypadku odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem ciekłe aluminium jest wypełniane płynnie, a odlew krzepnie i krystalizuje pod ciśnieniem, a odlew o wysokiej gęstości struktury, wysokich właściwościach mechanicznych i pięknym wyglądzie można uzyskać, co nadaje się do formowania dużych cienkościennych odlewów.
Materiałem odlewniczym jest A356, który spełnia wymagania klientów po obróbce T6, ze względu na właściwości mechaniczne wymagane do wykonania odlewu. Jednak płynność odlewnicza tego materiału wymaga zazwyczaj rozsądnej kontroli temperatury formy, co pozwala na produkcję dużych i cienkich odlewów.
1.3 System nalewania
Biorąc pod uwagę charakterystykę dużych i cienkich odlewów, konieczne jest zaprojektowanie wielu wlewów. Jednocześnie, aby zapewnić płynne napełnianie ciekłym aluminium, dodawane są kanały napełniające w oknie, które należy usunąć w procesie obróbki końcowej. Na wczesnym etapie zaprojektowano dwa schematy procesu systemu wlewowego, a każdy schemat porównano. Jak pokazano na rysunku 3, schemat 1 rozmieszcza 9 wlewów i dodaje kanały zasilające w oknie; schemat 2 rozmieszcza 6 wlewów wlewowych od strony odlewu, który ma zostać uformowany. Analiza symulacji CAE jest pokazana na rysunku 4 i rysunku 5. Wykorzystaj wyniki symulacji, aby zoptymalizować strukturę formy, spróbuj uniknąć negatywnego wpływu projektu formy na jakość odlewów, zmniejsz prawdopodobieństwo wad odlewów i skróć cykl rozwoju odlewów.
Rysunek 3 (Porównanie dwóch schematów procesów dla niskiego ciśnienia)
Rysunek 4 (Porównanie pola temperatur podczas napełniania)
Rysunek 5 (Porównanie wad porowatości skurczowej po zestaleniu)
Wyniki symulacji dla dwóch powyższych schematów pokazują, że ciekłe aluminium w komorze porusza się ku górze w przybliżeniu równolegle, co jest zgodne z teorią równoległego wypełniania ciekłego aluminium jako całości, a symulowane części porowatości skurczowej odlewu rozwiązuje się poprzez wzmocnienie chłodzenia i innymi metodami.
Zalety obu schematów: Sądząc po temperaturze ciekłego aluminium podczas symulowanego napełniania, temperatura dystalnego końca odlewu utworzonego według schematu 1 ma wyższą jednorodność niż według schematu 2, co sprzyja napełnianiu wnęki. Odlew utworzony według schematu 2 nie ma pozostałości wlewu, jak w schemacie 1. Porowatość skurczowa jest lepsza niż w schemacie 1.
Wady obu schematów: Ponieważ w schemacie 1 wlewka jest umieszczona na odlewie, który ma zostać uformowany, na odlewie pozostanie pozostałość wlewki, która wzrośnie o około 0,7 kΩ w porównaniu z oryginalnym odlewem. Od temperatury ciekłego aluminium w schemacie 2 symulowanego napełniania, temperatura ciekłego aluminium na końcu dystalnym jest już niska, a symulacja odbywa się w idealnym stanie temperatury formy, więc przepustowość ciekłego aluminium może być niewystarczająca w rzeczywistym stanie i pojawią się problemy z formowaniem odlewniczym.
W połączeniu z analizą różnych czynników wybrano schemat 2 jako system odlewania. W świetle niedociągnięć schematu 2, system odlewania i system ogrzewania są zoptymalizowane w projekcie formy. Jak pokazano na rysunku 6, dodano rurę przelewową, co jest korzystne dla napełniania ciekłym aluminium i zmniejsza lub eliminuje występowanie wad w odlewach formowanych.
Rysunek 6 (Zoptymalizowany system nalewania)
1.4 Układ chłodzenia
Części nośne i obszary o wysokich wymaganiach mechanicznych odlewów muszą być odpowiednio chłodzone lub zasilane, aby uniknąć porowatości skurczowej lub pęknięć termicznych. Podstawowa grubość ścianki odlewu wynosi 4 mm, a krzepnięcie będzie miało wpływ na rozpraszanie ciepła przez samą formę. W przypadku ważnych części skonfigurowano system chłodzenia, jak pokazano na rysunku 7. Po zakończeniu napełniania przepuść wodę do schłodzenia, a konkretny czas chłodzenia musi zostać dostosowany w miejscu wlewania, aby zapewnić, że sekwencja krzepnięcia jest formowana od końca od wlewu do końca wlewu, a wlew i wznios są krzepnięte na końcu, aby uzyskać efekt zasilania. Część o grubszej grubości ścianki przyjmuje metodę dodawania chłodzenia wodnego do wkładki. Ta metoda ma lepszy wpływ na rzeczywisty proces odlewania i może zapobiec porowatości skurczowej.
Rysunek 7 (Układ chłodzenia)
1.5 Układ wydechowy
Ponieważ wnęka odlewu niskociśnieniowego jest zamknięta, nie ma dobrej przepuszczalności powietrza jak formy piaskowe, ani nie jest odprowadzana przez rury wznoszące w ogólnym odlewaniu grawitacyjnym, odprowadzanie z wnęki odlewu niskociśnieniowego wpłynie na proces napełniania ciekłym aluminium i jakość odlewów. Forma odlewnicza niskociśnieniowa może być odprowadzana przez szczeliny, rowki wydechowe i korki wydechowe w powierzchni rozdzielającej, popychaczu itp.
Rozmiar wydechu w układzie wydechowym powinien być zaprojektowany tak, aby wydech nie przepełniał się, rozsądny układ wydechowy może zapobiec takim wadom odlewów, jak niewystarczające wypełnienie, luźna powierzchnia i niska wytrzymałość. Końcowy obszar napełniania ciekłym aluminium podczas procesu odlewania, taki jak boczna podpora i podnośnik górnej formy, musi być wyposażony w gaz wydechowy. Biorąc pod uwagę fakt, że ciekłe aluminium łatwo wpływa do szczeliny korka wydechowego w rzeczywistym procesie odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem, co prowadzi do sytuacji, w której korek powietrza jest wyciągany po otwarciu formy, po kilku próbach i ulepszeniach przyjęto trzy metody: Metoda 1 wykorzystuje spiekany korek powietrza metalurgii proszków, jak pokazano na rysunku 8(a), wadą jest wysoki koszt produkcji; Metoda 2 wykorzystuje korek wydechowy typu szwu ze szczeliną 0,1 mm, jak pokazano na rysunku 8(b), wadą jest to, że szew wydechowy jest łatwo blokowany po natryskiwaniu farby; Metoda 3 wykorzystuje drucianą zatyczkę wydechową, szczelina wynosi 0,15~0,2 mm, jak pokazano na rysunku 8(c). Wadami są niska wydajność przetwarzania i wysokie koszty produkcji. Różne zatyczki wydechowe muszą być dobierane w zależności od rzeczywistej powierzchni odlewu. Generalnie, spiekane i druciane zatyczki odpowietrzające są używane do wnęki odlewu, a typ szwu jest używany do głowicy rdzenia piaskowego.
Rysunek 8 (3 rodzaje zatyczek wydechowych odpowiednich do odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem)
1.6 System ogrzewania
Odlew jest duży i ma cienką grubość ścianek. W analizie przepływu w formie szybkość przepływu ciekłego aluminium na końcu napełniania jest niewystarczająca. Powodem jest to, że ciekłe aluminium jest zbyt długie, aby płynąć, temperatura spada, a ciekłe aluminium krzepnie z wyprzedzeniem i traci zdolność płynięcia, następuje zimne zamknięcie lub niewystarczające wlewanie, podnośnik górnej matrycy nie będzie w stanie osiągnąć efektu podawania. Na podstawie tych problemów, bez zmiany grubości ścianek i kształtu odlewu, zwiększ temperaturę ciekłego aluminium i temperaturę formy, popraw płynność ciekłego aluminium i rozwiąż problem zimnego zamknięcia lub niewystarczającego wlewania. Jednak nadmierna temperatura ciekłego aluminium i temperatura formy spowodują nowe połączenia cieplne lub porowatość skurczową, co spowoduje nadmierne płaskie otwory po obróbce odlewania. Dlatego konieczne jest wybranie odpowiedniej temperatury ciekłego aluminium i odpowiedniej temperatury formy. Zgodnie z doświadczeniem temperatura ciekłego aluminium jest kontrolowana na poziomie około 720℃, a temperatura formy jest kontrolowana na poziomie 320~350℃.
Ze względu na dużą objętość, cienką grubość ścianki i niską wysokość odlewu, w górnej części formy zainstalowano system grzewczy. Jak pokazano na rysunku 9, płomień jest skierowany w stronę dna i boku formy, aby ogrzać dolną płaszczyznę i bok odlewu. Zgodnie z sytuacją odlewania na miejscu, dostosuj czas ogrzewania i płomień, kontroluj temperaturę górnej części formy w zakresie 320~350 ℃, zapewnij płynność ciekłego aluminium w rozsądnym zakresie i spraw, aby ciekłe aluminium wypełniło wnękę i rurę wznoszącą. W rzeczywistym użyciu system grzewczy może skutecznie zapewnić płynność ciekłego aluminium.
Rysunek 9 (System ogrzewania)
2. Struktura formy i zasada działania
Zgodnie z procesem odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem, w połączeniu z cechami odlewu i strukturą wyposażenia, aby zapewnić, że uformowany odlew pozostanie w górnej formie, przednie, tylne, lewe i prawe struktury wyciągające rdzeń są projektowane na górnej formie. Po uformowaniu i stwardnieniu odlewu, górna i dolna forma są otwierane najpierw, a następnie wyciągany jest rdzeń w 4 kierunkach, a na końcu górna płyta górnej formy wypycha uformowany odlew. Struktura formy jest pokazana na rysunku 10.
Rysunek 10 (Struktura formy)
Edytowane przez May Jiang z MAT Aluminium
Czas publikacji: 11-05-2023
