Батерията е основният компонент на електрическото превозно средство и нейната производителност определя техническите показатели като живот на батерията, консумация на енергия и експлоатационен живот на електрическото превозно средство. Поставката за батерия в модула на батерията е основният компонент, който изпълнява функциите на носене, защита и охлаждане. Модулният акумулаторен пакет е разположен в гнездото за батерии, фиксирано върху шасито на автомобила през гнездото за батерии, както е показано на фигура 1. Тъй като е монтиран на дъното на каросерията на превозното средство и работната среда е тежка, гнездото на акумулатора трябва да има функция за предотвратяване на удар с камък и пробиване, за да предотврати повреда на модула на батерията. Корпусът на батерията е важна конструктивна част за безопасност на електрическите превозни средства. Следното представя процеса на формоване и дизайна на матрицата на тави за батерии от алуминиева сплав за електрически превозни средства.
Фигура 1 (Поставка за батерия от алуминиева сплав)
1 Анализ на процеса и дизайн на матрицата
1.1 Анализ на отливките
Тавата за батерии от алуминиева сплав за електрически превозни средства е показана на фигура 2. Габаритните размери са 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, основната дебелина на стената е 4 mm, качеството на отливката е около 15,5 kg, а качеството на отливката след обработка е около 12,5 kg. Материалът е A356-T6, якост на опън ≥ 290MPa, граница на провлачване ≥ 225MPa, удължение ≥ 6%, твърдост по Бринел ≥ 75~90HBS, трябва да отговаря на изискванията за херметичност и IP67&IP69K.
Фигура 2 (Поставка за батерия от алуминиева сплав)
1.2 Анализ на процеса
Леенето под ниско налягане е специален метод на леене между леене под налягане и гравитационно леене. Той не само има предимствата на използването на метални форми и за двете, но също така има характеристиките на стабилно пълнене. Леенето под ниско налягане има предимствата на нискоскоростно пълнене отдолу нагоре, лесна за контролиране скорост, малък удар и пръски от течен алуминий, по-малко оксидна шлака, висока плътност на тъканта и високи механични свойства. При леене под ниско налягане течният алуминий се напълва гладко, а отливката се втвърдява и кристализира под налягане и може да се получи отливка с висока плътна структура, високи механични свойства и красив външен вид, която е подходяща за формиране на големи тънкостенни отливки .
Според механичните свойства, изисквани от отливката, материалът за отливка е A356, който може да отговори на нуждите на клиентите след обработка с T6, но течливостта на изливане на този материал обикновено изисква разумен контрол на температурата на формата за производство на големи и тънки отливки.
1.3 Система за изливане
С оглед на характеристиките на големите и тънки отливки е необходимо да се проектират множество порти. В същото време, за да се осигури гладкото пълнене на течен алуминий, към прозореца се добавят канали за пълнене, които трябва да бъдат премахнати чрез последваща обработка. В ранния етап бяха проектирани две технологични схеми на системата за изливане и всяка схема беше сравнена. Както е показано на фигура 3, схема 1 подрежда 9 порти и добавя захранващи канали към прозореца; схема 2 подрежда 6 порта, изливащи се от страната на отливката, която трябва да се оформи. CAE симулационният анализ е показан на Фигура 4 и Фигура 5. Използвайте резултатите от симулацията, за да оптимизирате структурата на матрицата, опитайте се да избегнете неблагоприятното въздействие на дизайна на матрицата върху качеството на отливките, намалете вероятността от дефекти на отливката и съкратете цикъла на разработка на отливки.
Фигура 3 (Сравнение на две технологични схеми за ниско налягане
Фигура 4 (Сравнение на температурното поле по време на пълнене)
Фигура 5 (Сравнение на дефектите на порьозността на свиване след втвърдяване)
Резултатите от симулацията на горните две схеми показват, че течният алуминий в кухината се движи нагоре приблизително успоредно, което е в съответствие с теорията за паралелно запълване на течния алуминий като цяло, а симулираните части на порьозността на свиване на отливката са решен чрез укрепване на охлаждането и други методи.
Предимства на двете схеми: Съдейки по температурата на течния алуминий по време на симулираното запълване, температурата на дисталния край на отливката, образувана по схема 1, има по-висока равномерност от тази на схема 2, което благоприятства запълването на кухината . Отливката, образувана по схема 2, няма остатък от затвора като схема 1. порьозността на свиване е по-добра от тази на схема 1.
Недостатъци на двете схеми: Тъй като затворът е разположен върху отливката, която трябва да се оформи в схема 1, върху отливката ще има остатък от затвора, който ще се увеличи с около 0,7 ka в сравнение с оригиналната отливка. от температурата на течния алуминий в симулираното пълнене на схема 2, температурата на течния алуминий в дисталния край вече е ниска и симулацията е под идеалното състояние на температурата на формата, така че капацитетът на потока на течния алуминий може да е недостатъчен в действителното състояние и ще има проблем с трудност при леене на формоване.
В комбинация с анализа на различни фактори, схема 2 беше избрана като система за изливане. С оглед на недостатъците на схема 2, системата за изливане и системата за нагряване са оптимизирани в конструкцията на формата. Както е показано на фигура 6, добавен е преливният щранг, който е от полза за пълненето на течен алуминий и намалява или избягва появата на дефекти в формованите отливки.
Фигура 6 (Оптимизирана система за изливане)
1.4 Охладителна система
Носещите напрежения части и зони с високи изисквания за механични характеристики на отливките трябва да бъдат правилно охладени или захранвани, за да се избегне свиване на порьозност или термично напукване. Основната дебелина на стената на отливката е 4 mm, а втвърдяването ще бъде повлияно от разсейването на топлината на самата форма. За неговите важни части е настроена система за охлаждане, както е показано на Фигура 7. След като пълненето приключи, прекарайте вода за охлаждане и специфичното време за охлаждане трябва да се регулира на мястото на изливане, за да се гарантира, че последователността на втвърдяване е оформени от края на вратата до края на вратата, а вратата и щрангът са втвърдени в края, за да се постигне ефектът на захранване. Частта с по-дебела стена приема метода за добавяне на водно охлаждане към вложката. Този метод има по-добър ефект в действителния процес на леене и може да избегне свиване на порьозността.
Фигура 7 (Охладителна система)
1.5 Изпускателна система
Тъй като кухината на метала за леене под ниско налягане е затворена, тя няма добра пропускливост на въздух като пясъчните форми, нито изтича през щрангове при общото гравитационно леене, изпускането на кухината за леене под ниско налягане ще повлияе на процеса на пълнене на течността алуминий и качеството на отливките. Формата за леене под ниско налягане може да бъде изтощена през пролуките, изпускателните канали и изпускателните тапи в разделителната повърхност, тласкащия прът и др.
Дизайнът на размера на отработените газове в изпускателната система трябва да благоприятства изпускането без преливане, разумната изпускателна система може да предотврати отливки от дефекти като недостатъчно пълнене, разхлабена повърхност и ниска якост. Крайната зона за пълнене на течния алуминий по време на процеса на изливане, като страничната опора и щрангът на горната форма, трябва да бъде оборудвана с отработен газ. С оглед на факта, че течният алуминий лесно се влива в пролуката на изпускателната пробка в действителния процес на леене под ниско налягане, което води до ситуацията, при която въздушната пробка се издърпва при отваряне на матрицата, се приемат три метода след няколко опита и подобрения: Метод 1 използва синтерована въздушна тапа от праховата металургия, както е показано на фигура 8(a), недостатъкът е, че производствените разходи са високи; Метод 2 използва изпускателна тапа от тип шев с празнина от 0,1 mm, както е показано на фигура 8(b), недостатъкът е, че изпускателният шев лесно се блокира след пръскане с боя; Метод 3 използва нарязана на тел изпускателна тапа, разстоянието е 0,15~0,2 mm, както е показано на фигура 8(c). Недостатъците са ниската ефективност на обработката и високата производствена цена. Различните изпускателни тапи трябва да бъдат избрани според действителната площ на отливката. Обикновено синтерованите и изрязани с тел вентилационни тапи се използват за кухината на отливката, а типът шев се използва за главата на пясъчната сърцевина.
Фигура 8 (3 вида изпускателни тапи, подходящи за леене под ниско налягане)
1.6 Отоплителна система
Отливката е с големи размери и тънка дебелина на стената. При анализа на потока на матрицата скоростта на потока на течния алуминий в края на пълненето е недостатъчна. Причината е, че течният алуминий е твърде дълъг, за да тече, температурата пада и течният алуминий се втвърдява предварително и губи способността си да тече, възниква студено затваряне или недостатъчно изливане, щрангът на горната матрица няма да може да постигне ефект от храненето. Въз основа на тези проблеми, без да променяте дебелината на стената и формата на отливката, повишете температурата на течния алуминий и температурата на формата, подобрете течливостта на течния алуминий и решете проблема със студено затваряне или недостатъчно изливане. Въпреки това, прекомерната температура на течния алуминий и температурата на матрицата ще произведат нови термични връзки или порьозност на свиване, което ще доведе до прекомерни плоски дупки след обработката на отливката. Следователно е необходимо да се избере подходяща температура на течен алуминий и подходяща температура на формата. Според опита, температурата на течния алуминий се контролира на около 720 ℃, а температурата на матрицата се контролира на 320 ~ 350 ℃.
Предвид големия обем, тънката дебелина на стената и ниската височина на отливката, в горната част на формата е монтирана система за отопление. Както е показано на Фигура 9, посоката на пламъка е обърната към дъното и страната на формата, за да загрее долната равнина и страната на отливката. Според ситуацията на изливане на място, регулирайте времето за нагряване и пламъка, контролирайте температурата на горната част на формата при 320 ~ 350 ℃, осигурете течливостта на течния алуминий в разумен диапазон и накарайте течния алуминий да запълни кухината и щранг. При реална употреба отоплителната система може ефективно да осигури течливостта на течния алуминий.
Фигура 9 (Отоплителна система)
2. Структура на матрицата и принцип на работа
Според процеса на леене под ниско налягане, комбиниран с характеристиките на отливката и структурата на оборудването, за да се гарантира, че формованата отливка остава в горната форма, предната, задната, лявата и дясната структура за изтегляне на сърцевината са проектирани върху горната форма. След като отливката се оформи и втвърди, първо се отварят горната и долната форма, след което сърцевината се издърпва в 4 посоки и накрая горната плоча на горната форма изтласква образуваната отливка. Структурата на формата е показана на фигура 10.
Фигура 10 (Структура на матрицата)
Редактирано от May Jiang от MAT Aluminium
Време на публикуване: 11 май 2023 г
