Akumulator jest głównym elementem pojazdu elektrycznego, a jego wydajność determinuje wskaźniki techniczne, takie jak żywotność akumulatora, zużycie energii i żywotność pojazdu elektrycznego. Półka na akumulator w module akumulatorowym jest głównym elementem spełniającym funkcje przenoszenia, ochrony i chłodzenia. Modułowy zestaw akumulatorów jest umieszczony w tacy akumulatora, przymocowanej do podwozia samochodu za pomocą półki akumulatora, jak pokazano na rysunku 1. Ponieważ jest on montowany na spodzie nadwozia pojazdu, a środowisko pracy jest trudne, półka na akumulator musi posiadać funkcję zapobiegającą uderzeniom i przekłuciom kamieni, aby zapobiec uszkodzeniu modułu akumulatora. Półka na akumulator jest ważnym elementem konstrukcyjnym zapewniającym bezpieczeństwo pojazdów elektrycznych. Poniżej przedstawiono proces formowania i projektowanie form półek akumulatorowych ze stopu aluminium do pojazdów elektrycznych.
Rysunek 1 (Taca baterii ze stopu aluminium)
1 Analiza procesu i projektowanie form
1.1 Analiza odlewu
Półkę na akumulator ze stopu aluminium do pojazdów elektrycznych pokazano na rysunku 2. Wymiary całkowite to 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, podstawowa grubość ścianki to 4 mm, jakość odlewu to około 15,5 kg, a jakość odlewu po obróbce to około 12,5 kg. Materiał to A356-T6, wytrzymałość na rozciąganie ≥ 290 MPa, granica plastyczności ≥ 225 MPa, wydłużenie ≥ 6%, twardość Brinella ≥ 75 ~ 90HBS, muszą spełniać wymagania dotyczące szczelności powietrznej oraz IP67 i IP69K.
Rysunek 2 (Taca baterii ze stopu aluminium)
1.2 Analiza procesu
Odlewanie ciśnieniowe pod niskim ciśnieniem to specjalna metoda odlewania będąca połączeniem odlewania ciśnieniowego i grawitacyjnego. Ma nie tylko zalety stosowania metalowych form do obu, ale także ma właściwości stabilnego wypełnienia. Odlewanie ciśnieniowe pod niskim ciśnieniem ma zalety powolnego napełniania od dołu do góry, łatwej do kontrolowania prędkości, małego uderzenia i rozpryskiwania ciekłego aluminium, mniejszej ilości żużla tlenkowego, dużej gęstości tkanki i wysokich właściwości mechanicznych. Podczas odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem ciekłe aluminium jest płynnie wypełniane, a odlew krzepnie i krystalizuje pod ciśnieniem, dzięki czemu można uzyskać odlew o dużej gęstej strukturze, wysokich właściwościach mechanicznych i pięknym wyglądzie, który nadaje się do formowania dużych cienkościennych odlewów .
Zgodnie z właściwościami mechanicznymi wymaganymi przez odlew, materiałem odlewniczym jest A356, który może zaspokoić potrzeby klientów po obróbce T6, ale płynność odlewania tego materiału na ogół wymaga rozsądnej kontroli temperatury formy w celu wytworzenia dużych i cienkich odlewów.
1.3 System nalewania
Ze względu na charakterystykę dużych i cienkich odlewów należy zaprojektować wiele przewężek. Jednocześnie, aby zapewnić płynne wypełnienie płynnego aluminium, przy oknie dodawane są kanały wypełniające, które należy usunąć w procesie postprocessingu. Na wczesnym etapie zaprojektowano dwa schematy technologiczne układu zalewania i każdy ze schematów porównano. Jak pokazano na rysunku 3, schemat 1 rozmieszcza 9 bramek i dodaje kanały zasilające w oknie; schemat 2 przedstawia 6 bramek wlewanych od strony formowanego odlewu. Analizę symulacyjną CAE przedstawiono na rys. 4 i rys. 5. Wykorzystuj wyniki symulacji do optymalizacji konstrukcji formy, staraj się unikać niekorzystnego wpływu projektu formy na jakość odlewów, zmniejszaj prawdopodobieństwo wystąpienia wad odlewu i skracaj cykl rozwoju odlewów.
Rysunek 3 (Porównanie dwóch schematów procesu dla niskiego ciśnienia
Rysunek 4 (Porównanie pola temperatur podczas napełniania)
Rysunek 5 (Porównanie defektów porowatości skurczowej po zestaleniu)
Wyniki symulacji powyższych dwóch schematów pokazują, że ciekłe aluminium we wnęce przemieszcza się do góry w przybliżeniu równolegle, co jest zgodne z teorią równoległego napełniania ciekłego aluminium jako całości, a symulowane części odlewu o porowatości skurczowej są rozwiązać poprzez wzmocnienie chłodzenia i inne metody.
Zalety obu schematów: Sądząc po temperaturze ciekłego aluminium podczas symulowanego napełniania, temperatura dalszego końca odlewu utworzonego według schematu 1 jest bardziej jednorodna niż na schemacie 2, co sprzyja wypełnieniu ubytku . Odlew utworzony według schematu 2 nie zawiera pozostałości po bramce jak na schemacie 1. Porowatość skurczowa jest lepsza niż na schemacie 1.
Wady obu schematów: Ponieważ zastawka jest umieszczona na odlewie, który ma być uformowany według schematu 1, na odlewie pozostanie pozostałość zastawki, która zwiększy się o około 0,7 ka w porównaniu z oryginalnym odlewem. z temperatury ciekłego aluminium na schemacie 2 symulowanego wypełnienia, temperatura ciekłego aluminium na dalszym końcu jest już niska, a symulacja przebiega w idealnym stanie temperatury formy, więc zdolność przepływu ciekłego aluminium może być niewystarczająca w stanu faktycznego i wystąpi problem trudności w formowaniu odlewów.
W połączeniu z analizą różnych czynników jako system zalewania wybrano schemat 2. Ze względu na wady schematu 2, w konstrukcji formy zoptymalizowano system zalewania i system ogrzewania. Jak pokazano na rysunku 6, dodano nadlewkę przelewową, co korzystnie wpływa na wypełnienie ciekłego aluminium i ogranicza lub pozwala uniknąć występowania wad w formowanych odlewach.
Rysunek 6 (Zoptymalizowany system nalewania)
1.4 Układ chłodzenia
Części przenoszące naprężenia i obszary odlewów o wysokich wymaganiach mechanicznych muszą być odpowiednio chłodzone lub zasilane, aby uniknąć porowatości skurczowej lub pęknięć termicznych. Podstawowa grubość ścianki odlewu wynosi 4 mm, a na krzepnięcie będzie miało wpływ odprowadzanie ciepła z samej formy. W przypadku jego ważnych części skonfigurowano system chłodzenia, jak pokazano na rysunku 7. Po zakończeniu napełniania przepuść wodę do ostygnięcia, a w miejscu zalewania należy dostosować konkretny czas chłodzenia, aby zapewnić kolejność krzepnięcia utworzone od końca bramy do końca bramy, a brama i pion są zestalone na końcu, aby uzyskać efekt podawania. Część o grubszej ściance przyjmuje metodę dodania chłodzenia wodnego do wkładki. Ta metoda ma lepszy wpływ na rzeczywisty proces odlewania i pozwala uniknąć porowatości skurczowej.
Rysunek 7 (Układ chłodzenia)
1.5 Układ wydechowy
Ponieważ wnęka niskociśnieniowego odlewu ciśnieniowego jest zamknięta, nie ma dobrej przepuszczalności powietrza jak formy piaskowe, ani nie jest odprowadzana przez rury pionowe w ogólnym odlewaniu grawitacyjnym, spaliny z wnęki odlewniczej niskociśnieniowej będą miały wpływ na proces napełniania cieczą aluminium i jakość odlewów. Niskociśnieniową formę odlewniczą można opróżnić przez szczeliny, rowki wydechowe i korki wydechowe w powierzchni podziału, popychaczu itp.
Rozmiar wydechu w układzie wydechowym powinien zapewniać wydech bez przelewania się, rozsądny układ wydechowy może zapobiec wadom odlewów, takim jak niewystarczające wypełnienie, luźna powierzchnia i niska wytrzymałość. Końcowy obszar napełniania ciekłym aluminium podczas procesu zalewania, taki jak podpórka boczna i wznios górnej formy, musi być wyposażony w gazy spalinowe. Ze względu na fakt, że w rzeczywistym procesie niskociśnieniowego odlewania ciśnieniowego ciekłe aluminium łatwo przedostaje się do szczeliny korka wydechowego, co prowadzi do sytuacji, w której przy otwieraniu formy następuje wyciągnięcie korka powietrznego, przyjęto trzy metody po kilka prób i ulepszeń: Metoda 1 wykorzystuje korek powietrzny ze spieku metalurgii proszków, jak pokazano na rysunku 8 (a), wadą jest wysoki koszt produkcji; W metodzie 2 stosuje się korek wydechowy ze szwem ze szczeliną 0,1 mm, jak pokazano na rysunku 8 (b), wadą jest to, że szew wydechowy łatwo się zatyka po natryskiwaniu farby; Metoda 3 wykorzystuje ciętą drutem wtyczkę wydechową, szczelina wynosi 0,15 ~ 0,2 mm, jak pokazano na rysunku 8 (c). Wadami są niska wydajność przetwarzania i wysokie koszty produkcji. Należy wybrać różne korki wydechowe w zależności od rzeczywistej powierzchni odlewu. Ogólnie rzecz biorąc, do wnęki odlewu stosuje się spiekane i wycinane drutem korki odpowietrzające, a do głowicy piaskowej stosuje się typ szwu.
Rysunek 8 (3 typy korków wydechowych odpowiednie do odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem)
1.6 Instalacja grzewcza
Odlew ma duże rozmiary i cienką grubość ścianki. W analizie przepływu formy natężenie przepływu ciekłego aluminium na końcu wypełnienia jest niewystarczające. Powodem jest to, że ciekłe aluminium płynie zbyt długo, temperatura spada, a ciekłe aluminium twardnieje z wyprzedzeniem i traci zdolność płynięcia, następuje zamknięcie na zimno lub niewystarczające wylewanie, pion górnej matrycy nie będzie w stanie osiągnąć efekt karmienia. W oparciu o te problemy, bez zmiany grubości ścianki i kształtu odlewu, należy zwiększyć temperaturę ciekłego aluminium i temperaturę formy, poprawić płynność ciekłego aluminium i rozwiązać problem zimnego zamknięcia lub niewystarczającego wylewania. Jednakże nadmierna temperatura ciekłego aluminium i temperatura formy powodują powstanie nowych połączeń termicznych lub porowatości skurczowej, co skutkuje nadmiernymi płaskimi otworami po obróbce odlewu. Dlatego też należy dobrać odpowiednią temperaturę ciekłego aluminium oraz odpowiednią temperaturę formy. Zgodnie z doświadczeniem temperatura ciekłego aluminium jest kontrolowana na poziomie około 720 ℃, a temperatura formy na poziomie 320 ~ 350 ℃.
Ze względu na dużą objętość, cienką ściankę i niewielką wysokość odlewu, w górnej części formy zamontowany jest system grzewczy. Jak pokazano na rysunku 9, kierunek płomienia jest skierowany w stronę dna i boku formy, aby ogrzać dolną płaszczyznę i bok odlewu. W zależności od sytuacji nalewania na miejscu, dostosuj czas nagrzewania i płomień, kontroluj temperaturę górnej części formy na poziomie 320 ~ 350 ℃, zapewnij płynność ciekłego aluminium w rozsądnym zakresie i spraw, aby ciekłe aluminium wypełniło wnękę i pion. W rzeczywistym użyciu system grzewczy może skutecznie zapewnić płynność ciekłego aluminium.
Rysunek 9 (System grzewczy)
2. Struktura formy i zasada działania
Zgodnie z procesem odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem, w połączeniu z charakterystyką odlewu i konstrukcją urządzenia, w celu zapewnienia, że uformowany odlew pozostanie w górnej formie, przednie, tylne, lewe i prawe konstrukcje ciągnące rdzeń są zaprojektowany na górnej formie. Po uformowaniu i zestaleniu odlewu należy najpierw otworzyć formę górną i dolną, następnie wyciągnąć rdzeń w 4 kierunkach, a na koniec górna płyta formy górnej wypycha uformowany odlew. Strukturę formy pokazano na rysunku 10.
Rysunek 10 (Struktura formy)
Pod redakcją May Jiang z MAT Aluminium
Czas publikacji: 11 maja 2023 r
