Az akkumulátor az elektromos jármű központi eleme, és teljesítménye meghatározza az olyan műszaki mutatókat, mint az akkumulátor élettartama, az energiafogyasztás és az elektromos jármű élettartama. Az akkumulátormodul akkumulátortálcája a fő alkatrész, amely a hordozó, védő és hűtési funkciókat látja el. A moduláris akkumulátorcsomag az akkumulátortálcában található, és az akkumulátortálcán keresztül az autó alvázához van rögzítve, ahogy az az 1. ábrán látható. Mivel a jármű karosszériájának aljára van felszerelve, és a munkakörnyezet zord, az akkumulátortálcának meg kell akadályoznia a kőfelverődést és a szúrást, hogy megakadályozza az akkumulátormodul károsodását. Az akkumulátortálca az elektromos járművek fontos biztonsági szerkezeti része. A következőkben bemutatjuk az elektromos járművekhez készült alumíniumötvözetből készült akkumulátortálcák formázási folyamatát és formatervezését.
1. ábra (Alumíniumötvözetből készült akkumulátortálca)
1 Folyamatelemzés és formatervezés
1.1 Öntvényelemzés
Az elektromos járművekhez készült alumíniumötvözetből készült akkumulátortálca a 2. ábrán látható. A teljes méretek 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, az alapfal vastagsága 4 mm, az öntvény minősége körülbelül 15,5 kg, az öntvény minősége a feldolgozás után pedig körülbelül 12,5 kg. Az anyag A356-T6, szakítószilárdsága ≥ 290 MPa, folyáshatára ≥ 225 MPa, nyúlása ≥ 6%, Brinell-keménysége ≥ 75~90HBS, meg kell felelnie a légmentes zárásnak és az IP67 és IP69K előírásoknak.
2. ábra (Alumíniumötvözetből készült akkumulátortálca)
1.2 Folyamatelemzés
Az alacsony nyomású présöntés egy speciális öntési módszer a présöntés és a gravitációs öntés között. Nemcsak a fémformák használatának előnyeivel rendelkezik, hanem a stabil töltési jellemzőkkel is. Az alacsony nyomású présöntés előnyei közé tartozik az alulról felfelé történő alacsony sebességű töltés, a könnyű sebességszabályozás, a folyékony alumínium kis ütése és fröccsenése, a kevesebb oxidsalak, a nagy szövetsűrűség és a kiváló mechanikai tulajdonságok. Alacsony nyomású öntés során a folyékony alumínium simán töltődik, az öntvény nyomás alatt megszilárdul és kristályosodik, így nagy sűrűségű szerkezetű, kiváló mechanikai tulajdonságokkal és szép megjelenésű öntvény nyerhető, amely alkalmas nagyméretű, vékony falú öntvények készítésére.
Az öntvény által megkövetelt mechanikai tulajdonságok szerint az öntőanyag A356, amely a T6 kezelés után is kielégítheti az ügyfelek igényeit, de az anyag öntési folyékonysága általában megköveteli a forma hőmérsékletének ésszerű szabályozását a nagy és vékony öntvények előállításához.
1.3 Öntőrendszer
A nagy és vékony öntvények jellemzőire való tekintettel több kaput kell tervezni. Ugyanakkor a folyékony alumínium zökkenőmentes feltöltésének biztosítása érdekében töltőcsatornákat adnak hozzá az ablakhoz, amelyeket utófeldolgozással el kell távolítani. A korai szakaszban a kiöntőrendszer két folyamatsémáját tervezték, és mindegyik sémát összehasonlították. Amint a 3. ábra mutatja, az 1. séma 9 kaput rendez el és adagolócsatornákat ad hozzá az ablakhoz; a 2. séma 6 kaput rendez el, amelyek az öntvény oldaláról öntenek. A CAE szimulációs elemzést a 4. és 5. ábra mutatja. A szimulációs eredmények felhasználásával optimalizálható a forma szerkezete, kerülhető a formatervezés káros hatása az öntvények minőségére, csökkenthető az öntési hibák valószínűsége, és lerövidíthető az öntvények fejlesztési ciklusa.
3. ábra (Két eljárás összehasonlítása alacsony nyomáson)
4. ábra (Hőmérsékletmező összehasonlítása töltés közben)
5. ábra (Zsugorodási porozitási hibák összehasonlítása megszilárdulás után)
A fenti két séma szimulációs eredményei azt mutatják, hogy az üregben lévő folyékony alumínium megközelítőleg párhuzamosan mozog felfelé, ami összhangban van a folyékony alumínium egészének párhuzamos feltöltésének elméletével, és az öntvény szimulált zsugorodási porozitási részeit erősített hűtéssel és egyéb módszerekkel oldják meg.
A két séma előnyei: A folyékony alumínium hőmérséklete alapján ítélve a szimulált töltés során, az 1. séma szerint kialakított öntvény disztális végének hőmérséklete egyenletesebb, mint a 2. séma szerint kialakítotté, ami elősegíti az üreg kitöltését. A 2. séma szerint kialakított öntvény nem rendelkezik az 1. séma szerinti kapumaradványokkal. A zsugorodási porozitás jobb, mint az 1. séma esetében.
A két séma hátrányai: Mivel az 1. sémában a kapu az öntvényen van elhelyezve, a kapumaradvány az eredeti öntvényhez képest körülbelül 0,7k-kal magasabb lesz. A 2. sémában szimulált töltésben a folyékony alumínium hőmérséklete a disztális végén már alacsony, és a szimuláció az ideális formahőmérséklet alatt van, így a folyékony alumínium áramlási kapacitása a tényleges állapotban elégtelen lehet, és nehézségek merülhetnek fel az öntés során.
Különböző tényezők elemzésével kombinálva a 2. sémát választották öntőrendszerként. A 2. séma hiányosságait figyelembe véve az öntőrendszert és a fűtőrendszert optimalizálták a forma kialakításában. Amint a 6. ábra mutatja, túlfolyó emelőt adtak hozzá, ami előnyös a folyékony alumínium töltéséhez, és csökkenti vagy elkerüli a fröccsöntött öntvények hibáinak előfordulását.
6. ábra (Optimalizált öntőrendszer)
1.4 Hűtőrendszer
Az öntvények feszültségtartó részeit és nagy mechanikai teljesítménykövetelményekkel bíró területeit megfelelően hűteni vagy betáplálni kell a zsugorodási porozitás vagy a hőrepedések elkerülése érdekében. Az öntvény alap falvastagsága 4 mm, és a megszilárdulást maga a forma hőelvezetése befolyásolja. A fontos alkatrészekhez egy hűtőrendszert állítanak be, ahogy az a 7. ábrán látható. A töltés befejezése után vizet kell átvezetni a hűtéshez, és az öntési helyen be kell állítani a konkrét hűtési időt, hogy a megszilárdulás sorrendje a kaputól távolodó végtől a kapu végéig alakuljon ki, és a kapu és a felszállócső a végén szilárduljon meg az betáplálási hatás elérése érdekében. A vastagabb falvastagságú alkatrészeknél a betéthez vízhűtést adnak. Ez a módszer jobb hatással van a tényleges öntési folyamatra, és elkerülhető a zsugorodási porozitás.
7. ábra (Hűtőrendszer)
1.5 Kipufogórendszer
Mivel az alacsony nyomású öntőforma ürege zárt, nem rendelkezik jó légáteresztő képességgel, mint a homoköntőformák, és az általános gravitációs öntésnél nem szívódik ki a felszállócsöveken keresztül. Az alacsony nyomású öntőforma kipufogógáza befolyásolja a folyékony alumínium töltési folyamatát és az öntvények minőségét. Az alacsony nyomású öntőforma kipufogógáza a réseken, kipufogóhornyokon és kipufogódugókon keresztül távozhat az elválasztó felületen, a tolórúdon stb.
A kipufogórendszer kipufogógáz-méretének kialakításának olyannak kell lennie, hogy a kipufogógáz túlcsorduljon, és egy ésszerű kipufogórendszer megakadályozhatja az öntvények olyan hibáit, mint az elégtelen töltés, a laza felület és az alacsony szilárdság. A folyékony alumínium öntési folyamat során a végső töltési területet, például a felső forma oldalsó támasztékát és emelőjét, kipufogógázzal kell ellátni. Tekintettel arra, hogy a folyékony alumínium könnyen beáramlik a kipufogódugó réseibe az alacsony nyomású öntés tényleges folyamatában, ami ahhoz vezet, hogy a levegődugó kihúzódik a forma kinyitásakor, számos próbálkozás és fejlesztés után három módszert alkalmaztak: Az 1. módszer porkohászati szinterelt levegődugót használ, amint az a 8(a) ábrán látható, a hátránya a magas gyártási költség; A 2. módszer egy varratos kipufogódugót használ 0,1 mm-es réssel, amint az a 8(b) ábrán látható, a hátránya, hogy a kipufogóvarrat könnyen eltömődik a festékszórás után; A 3. módszer egy dróttal vágott kipufogódugót használ, a rés 0,15~0,2 mm, ahogy a 8(c) ábra mutatja. A hátrányok az alacsony feldolgozási hatékonyság és a magas gyártási költségek. Az öntvény tényleges területétől függően különböző kipufogódugókat kell választani. Általában a szinterezett és drótvágású szellőződugókat használják az öntvény üregéhez, a varratos típusúakat pedig a homokmagfejhez.
8. ábra (3 típusú kipufogócsavar, amelyek alkalmasak alacsony nyomású öntéshez)
1.6 Fűtési rendszer
Az öntvény mérete nagy, falvastagsága vékony. Az öntőforma áramlási elemzése során a folyékony alumínium áramlási sebessége a töltés végén nem elegendő. Ennek az az oka, hogy a folyékony alumínium túl hosszú az áramláshoz, a hőmérséklet csökken, a folyékony alumínium előre megszilárdul, elveszíti folyási képességét, hidegzárás vagy elégtelen öntés esetén a felső szerszám felszálló ága nem lesz képes elérni az adagolás hatását. Ezen problémák miatt az öntvény falvastagságának és alakjának megváltoztatása nélkül növelhető a folyékony alumínium hőmérséklete és a forma hőmérséklete, javítható a folyékony alumínium folyékonysága, és megoldható a hidegzárás vagy elégtelen öntés problémája. A túlzott folyékony alumínium hőmérséklet és a forma hőmérséklete azonban új hőcsatlakozásokat vagy zsugorodási porozitást hoz létre, ami az öntés után túlzott sík lyukképződést eredményez. Ezért megfelelő folyékony alumínium hőmérsékletet és megfelelő formahőmérsékletet kell választani. A tapasztalatok szerint a folyékony alumínium hőmérsékletét körülbelül 720 ℃-on, a forma hőmérsékletét pedig 320-350 ℃-on szabályozzák.
Az öntvény nagy térfogata, vékony falvastagsága és alacsony magassága miatt a forma felső részére fűtőrendszert szerelnek be. Amint a 9. ábrán látható, a láng iránya a forma alja és oldala felé néz, hogy felmelegítse az öntvény alsó síkját és oldalát. A helyszíni öntési helyzetnek megfelelően állítsák be a melegítési időt és a lángot, szabályozzák a forma felső részének hőmérsékletét 320–350 ℃-on, biztosítsák a folyékony alumínium folyékonyságát ésszerű tartományon belül, és gondoskodjanak arról, hogy a folyékony alumínium kitöltse az üreget és a felszállócsövet. A tényleges használat során a fűtőrendszer hatékonyan biztosítja a folyékony alumínium folyékonyságát.
9. ábra (Fűtési rendszer)
2. Formaszerkezet és működési elv
Az alacsony nyomású öntési eljárásnak megfelelően, az öntvény jellemzőivel és a berendezés szerkezetével kombinálva, annak érdekében, hogy a kialakított öntvény a felső formában maradjon, a felső formán elülső, hátsó, bal és jobb oldali magkihúzó szerkezeteket alakítanak ki. Az öntvény kialakítása és megszilárdulása után először a felső és alsó formát nyitják ki, majd a magot 4 irányba húzzák, végül a felső forma felső lapja nyomja ki a kialakított öntvényt. A forma szerkezete a 10. ábrán látható.
10. ábra (Formázási szerkezet)
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2023. május 11.
