С нарастващата осведоменост за опазването на околната среда, развитието и застъпничеството за нови енергийни източници по света направиха популяризирането и приложението на енергийни превозни средства неизбежно. В същото време изискванията за леко разработване на автомобилни материали, безопасно приложение на алуминиеви сплави, както и за тяхното качество на повърхността, размер и механични свойства, стават все по-високи. Вземайки за пример електромобил с тегло от 1,6 тона, алуминиевата сплав тежи около 450 кг, което представлява около 30%. Повърхностните дефекти, които се появяват в процеса на екструдиране, особено проблемът с едрите зърна на вътрешните и външните повърхности, сериозно влияят на производствения процес на алуминиеви профили и се превръщат в пречка за развитието на тяхното приложение.
За екструдираните профили, проектирането и производството на екструдиращи матрици са от изключителна важност, така че научноизследователската и развойна дейност в областта на матриците за алуминиеви профили за електрически превозни средства е наложителна. Предлагането на научни и разумни решения за матрици може допълнително да подобри квалифицираната скорост и производителността на екструдиране на алуминиеви профили за електрически превозни средства, за да се отговори на пазарното търсене.
1 Продуктови стандарти
(1) Материалите, повърхностната обработка и антикорозионната защита на частите и компонентите трябва да отговарят на съответните разпоредби на ETS-01-007 „Технически изисквания за профилни части от алуминиеви сплави“ и ETS-01-006 „Технически изисквания за анодна оксидационна повърхностна обработка“.
(2) Повърхностна обработка: Анодно окисление, повърхността не трябва да има едри зърна.
(3) Повърхността на частите не трябва да има дефекти като пукнатини и бръчки. Не трябва да се допуска частите да бъдат замърсени след окисляване.
(4) Забранените вещества в продукта отговарят на изискванията на Q/JL J160001-2017 „Изисквания за забранени и ограничени вещества в автомобилни части и материали“.
(5) Изисквания за механични характеристики: якост на опън ≥ 210 MPa, граница на провлачване ≥ 180 MPa, удължение след счупване A50 ≥ 8%.
(6) Изискванията за състава на алуминиевите сплави за превозни средства с нови енергийни източници са показани в Таблица 1.
2 Оптимизация и сравнителен анализ на структурата на екструдиращата матрица Възникват мащабни прекъсвания на електрозахранването
(1) Традиционно решение 1: т.е., за подобряване на дизайна на предната екструдираща матрица, както е показано на Фигура 2. Съгласно конвенционалната конструктивна идея, както е показано от стрелката на фигурата, средната позиция на реброто и позицията на подезичния дренаж се обработват, горният и долният дренаж са под ъгъл 20° от едната страна, а височината на дренажа H15 mm се използва за подаване на разтопен алуминий към частта на реброто. Подезичният празен нож се прехвърля под прав ъгъл, а разтопеният алуминий остава в ъгъла, което улеснява образуването на мъртви зони с алуминиева шлака. След производство чрез окисление се потвърждава, че повърхността е изключително податлива на проблеми с едри зърна.
Следните предварителни оптимизации бяха направени в традиционния процес на производство на матрици:
а. Въз основа на тази матрица се опитахме да увеличим подаването на алуминий към ребрата чрез подаване.
б. Въз основа на първоначалната дълбочина, дълбочината на сублингвалния празен нож се задълбочава, т.е. към първоначалните 15 мм се добавят 5 мм;
в. Ширината на сублингвалното празно острие е разширена с 2 мм спрямо първоначалните 14 мм. Действителната картина след оптимизация е показана на Фигура 3.
Резултатите от проверката показват, че след гореспоменатите три предварителни подобрения, едрите зърнести дефекти все още съществуват в профилите след окислителна обработка и не са били разумно отстранени. Това показва, че предварителният план за подобрения все още не може да отговори на производствените изисквания за алуминиеви сплави за електрически превозни средства.
(2) Нова схема 2 беше предложена въз основа на предварителната оптимизация. Дизайнът на матрицата по Нова схема 2 е показан на Фигура 4. Съгласно „принципа на течливост на метала“ и „закона за най-малкото съпротивление“, подобрената матрица за автомобилни части използва схемата на проектиране с „отворен заден отвор“. Позицията на ребрата играе роля при директен удар и намалява съпротивлението на триене; повърхността за подаване е проектирана да бъде с форма на „капак на съда“, а позицията на моста е обработена по амплитуден тип, като целта е да се намали съпротивлението на триене, да се подобри сливането и да се намали налягането на екструдиране; мостът е потънал максимално, за да се предотврати проблемът с едрите зърна в долната част на моста, а ширината на празния нож под езика на дъното на моста е ≤3 мм; разликата в стъпката между работната лента и долната работна лента на матрицата е ≤1,0 мм; празният нож под горния език на матрицата е гладък и равномерно преходен, без да оставя бариера за потока, а формовъчният отвор е пробит възможно най-директно; Работният пояс между двете глави при средното вътрешно ребро е възможно най-къс, като обикновено е със стойност от 1,5 до 2 пъти дебелината на стената; дренажният жлеб има плавен преход, за да отговори на изискването за достатъчно количество метална алуминиева вода, вливаща се в кухината, осигурявайки напълно слято състояние и без мъртва зона на никое място (празният нож зад горната матрица не надвишава 2 до 2,5 мм). Сравнението на структурата на екструдиращата матрица преди и след подобрението е показано на Фигура 5.
(3) Обърнете внимание на подобряването на детайлите на обработката. Позицията на моста е полирана и свързана гладко, горните и долните работни ленти на матрицата са плоски, съпротивлението на деформация е намалено и потокът на метала е подобрен, за да се намали неравномерната деформация. Това може ефективно да потисне проблеми като едри зърна и заваряване, като по този начин гарантира, че позицията на изпускане на ребрата и скоростта на основата на моста са синхронизирани с другите части, и разумно и научно потиска повърхностните проблеми като едри зърна заваряване по повърхността на алуминиевия профил. Сравнението преди и след подобряването на дренажа на матрицата е показано на Фигура 6.
3 Процес на екструдиране
За алуминиевата сплав 6063-T6 за електрически превозни средства, коефициентът на екструдиране на разделителната матрица е изчислен на 20-80, а коефициентът на екструдиране на този алуминиев материал в машината 1800t е 23, което отговаря на изискванията за производствена производителност на машината. Процесът на екструдиране е показан в Таблица 2.
Таблица 2 Процес на екструдиране на алуминиеви профили за монтаж на греди на нови батерии за електрически превозни средства
Обърнете внимание на следните точки при екструдиране:
(1) Забранено е нагряването на формите в една и съща пещ, в противен случай температурата на формата ще бъде неравномерна и лесно ще настъпи кристализация.
(2) Ако по време на процеса на екструдиране възникне необичайно спиране, времето за спиране не трябва да надвишава 3 минути, в противен случай матрицата трябва да бъде отстранена.
(3) Забранено е връщането в пещта за нагряване и последващото екструдиране директно след изваждане от формата.
4. Мерки за отстраняване на мухъл и тяхната ефективност
След десетки ремонти на форми и пробни подобрения на формите, се предлага следният разумен план за ремонт на формите.
(1) Направете първата корекция и настройка на оригиналната матрица:
① Опитайте се да потопите моста колкото е възможно повече, а ширината на дъното на моста трябва да бъде ≤3 мм;
② Разликата в стъпката между работния колан на главата и работния колан на долната матрица трябва да бъде ≤1,0 мм;
③ Не оставяйте блокиране на потока;
④ Работният колан между двете мъжки глави при вътрешните ребра трябва да бъде възможно най-къс, а преходът на дренажния жлеб трябва да е плавен, възможно най-голям и гладък;
⑤ Работният колан на долната форма трябва да бъде възможно най-къс;
⑥ Не трябва да се оставя мъртва зона на нито едно място (задният празен нож не трябва да надвишава 2 мм);
⑦ Ремонтирайте горната форма с едри зърна във вътрешната кухина, намалете работния колан на долната форма и изравнете блока за поток или нямайте блок за поток и скъсете работния колан на долната форма.
(2) Въз основа на по-нататъшната модификация на формата и подобрението на горепосочената форма се извършват следните модификации на формата:
① Премахнете мъртвите зони на двете мъжки глави;
② Остържете блока за поток;
③ Намалете разликата във височината между главата и долната работна зона на матрицата;
④ Скъсете долната работна зона на матрицата.
(3) След ремонт и подобряване на матрицата, качеството на повърхността на готовия продукт достига идеално състояние, с лъскава повърхност и без едри зърна, което ефективно решава проблемите с едри зърна, заваряване и други дефекти, съществуващи по повърхността на алуминиевите профили за електрически превозни средства.
(4) Обемът на екструдиране се увеличи от първоначалните 5 тона/ден на 15 тона/ден, което значително подобри ефективността на производството.
5 Заключение
Чрез многократно оптимизиране и подобряване на оригиналната матрица, основен проблем, свързан с едрите зърна на повърхността и заваряването на алуминиеви профили за електрически превозни средства, беше напълно решен.
(1) Слабото звено на оригиналната матрица, линията на позицията на средното ребро, беше рационално оптимизирано. Чрез елиминиране на мъртвите зони на двете глави, изравняване на блока на потока, намаляване на разликата във височината между главата и долната работна зона на матрицата и скъсяване на долната работна зона на матрицата, повърхностните дефекти на алуминиевата сплав 6063, използвана в този тип автомобили, като едри зърна и заваряване, бяха успешно преодолени.
(2) Обемът на екструдиране се увеличи от 5 т/ден на 15 т/ден, което значително подобри ефективността на производството.
(3) Този успешен случай на проектиране и производство на екструдиращи матрици е представителен и може да се използва за справка при производството на подобни профили и е достоен за популяризиране.
Време на публикуване: 16 ноември 2024 г.
