Baterija je osnovna komponenta električnog vozila, a njena izvedba određuje tehničke pokazatelje kao što su vijek trajanja baterije, potrošnja energije i vijek trajanja električnog vozila. Ležište baterije u modulu baterije je glavna komponenta koja obavlja funkcije nošenja, zaštite i hlađenja. Modularni akumulator je raspoređen u ležištu za baterije, fiksiran na šasiji automobila kroz ležište za akumulator, kao što je prikazano na slici 1. Pošto je ugrađen na donji deo karoserije vozila i radno okruženje je otežano, ležište baterije mora imati funkciju sprječavanja udara kamena i bušenja kako bi se spriječilo oštećenje modula baterije. Nosač akumulatora važan je sigurnosni strukturni dio električnih vozila. Sljedeće predstavlja proces formiranja i dizajn kalupa nosača baterija od aluminijske legure za električna vozila.
Slika 1 (Položaj baterije od legure aluminijuma)
1 Analiza procesa i dizajn kalupa
1.1 Analiza livenja
Nosač akumulatora od aluminijumske legure za električna vozila prikazan je na slici 2. Ukupne dimenzije su 1106mm×1029mm×136mm, osnovna debljina zida je 4mm, kvalitet livenja je oko 15,5kg, a kvalitet livenja nakon obrade je oko 12,5kg. Materijal je A356-T6, zatezna čvrstoća ≥ 290MPa, granica popuštanja ≥ 225MPa, izduženje ≥ 6%, tvrdoća po Brinelu ≥ 75~90HBS, potrebno je ispuniti zahtjeve za nepropusnost zraka i IP67&IP69K.
Slika 2 (Položaj baterije od legure aluminijuma)
1.2 Analiza procesa
Lijevanje pod niskim pritiskom je posebna metoda livenja između livenja pod pritiskom i livenja pod pritiskom. Ne samo da ima prednosti korištenja metalnih kalupa za oba, već ima i karakteristike stabilnog punjenja. Lijevanje pod niskim pritiskom ima prednosti punjenja pri maloj brzini odozdo prema gore, laku kontrolu brzine, mali udar i prskanje tekućeg aluminija, manje oksidne troske, veliku gustoću tkiva i visoka mehanička svojstva. Pod niskim pritiskom tlačnog livenja, tečni aluminijum se puni glatko, a odliv se učvršćuje i kristalizuje pod pritiskom, a može se dobiti odliv visoke guste strukture, visokih mehaničkih svojstava i lepog izgleda, koji je pogodan za formiranje velikih odlivaka tankih zidova. .
Prema mehaničkim svojstvima potrebnim za livenje, materijal za livenje je A356, koji može zadovoljiti potrebe kupaca nakon tretmana T6, ali fluidnost izlivanja ovog materijala generalno zahteva razumnu kontrolu temperature kalupa za proizvodnju velikih i tankih odlivaka.
1.3 Sistem za izlivanje
S obzirom na karakteristike velikih i tankih odlivaka, potrebno je projektovati više kapija. Istovremeno, kako bi se osiguralo nesmetano punjenje tekućeg aluminijuma, na prozoru se dodaju kanali za punjenje, koje je potrebno ukloniti naknadnom obradom. U ranoj fazi projektovane su dvije procesne sheme sistema za izlivanje i svaka shema je upoređena. Kao što je prikazano na slici 3, šema 1 raspoređuje 9 kapija i dodaje kanale za napajanje na prozoru; Šema 2 raspoređuje 6 kapija koje se izlijevaju sa strane odljevka koji se formira. Analiza CAE simulacije prikazana je na slikama 4 i 5. Koristite rezultate simulacije za optimizaciju strukture kalupa, pokušajte izbjeći negativan utjecaj dizajna kalupa na kvalitetu odljevaka, smanjiti vjerovatnoću defekta odljevka i skratiti razvojni ciklus odljevaka.
Slika 3 (Poređenje dve šeme procesa za niski pritisak
Slika 4 (Poređenje polja temperature tokom punjenja)
Slika 5 (Poređenje defekata poroznosti skupljanja nakon skrućivanja)
Rezultati simulacije gornje dvije sheme pokazuju da se tekući aluminij u šupljini kreće prema gore približno paralelno, što je u skladu sa teorijom paralelnog punjenja tekućeg aluminija u cjelini, a simulirani dijelovi poroznosti skupljanja odljevka su rješava se pojačanim hlađenjem i drugim metodama.
Prednosti ove dve šeme: Sudeći po temperaturi tečnog aluminijuma tokom simuliranog punjenja, temperatura distalnog kraja odlivaka formiranog po šemi 1 ima veću uniformnost od one na šemi 2, što pogoduje punjenju šupljine . Odljevak formiran po shemi 2 nema ostatke kapije kao na shemi 1. poroznost skupljanja je bolja od one na shemi 1.
Nedostaci ove dvije sheme: Budući da je kapija raspoređena na odljevku kako bi se formirala u šemi 1, na odljevku će biti ostatka kapije, što će se povećati za oko 0,7ka u odnosu na originalni odljevak. od temperature tečnog aluminijuma u šemi 2 simuliranog punjenja, temperatura tečnog aluminijuma na distalnom kraju je već niska, a simulacija je u idealnom stanju temperature kalupa, tako da kapacitet protoka tečnog aluminijuma može biti nedovoljan u stvarnom stanju, a pojavit će se i problem poteškoće u livenju kalupa.
U kombinaciji sa analizom različitih faktora, shema 2 je odabrana kao sistem za izlivanje. S obzirom na nedostatke sheme 2, sistem za izlivanje i sistem grijanja su optimizirani u dizajnu kalupa. Kao što je prikazano na slici 6, dodan je preljevni uspon, koji je koristan za punjenje tekućeg aluminija i smanjuje ili izbjegava pojavu nedostataka u oblikovanim odljevcima.
Slika 6 (Optimizirani sistem za izlivanje)
1.4 Sistem hlađenja
Dijelovi koji podnose naprezanje i područja s visokim zahtjevima mehaničkih performansi odljevaka moraju biti pravilno hlađeni ili napajani kako bi se izbjegla poroznost skupljanja ili termičko pucanje. Osnovna debljina stijenke odljevka je 4mm, a na stvrdnjavanje će utjecati i odvođenje topline samog kalupa. Za njegove važne dijelove postavljen je sistem za hlađenje, kao što je prikazano na slici 7. Nakon što je punjenje završeno, pustite vodu da se ohladi, a potrebno je podesiti specifično vrijeme hlađenja na mjestu izlivanja kako biste osigurali da je redosljed očvršćavanja formiran od kraja od kraja do kraja kapije, a kapija i uspon su očvrsnuti na kraju kako bi se postigao efekat napajanja. Dio sa debljom stijenkom usvaja metodu dodavanja vodenog hlađenja umetku. Ova metoda ima bolji učinak u stvarnom procesu livenja i može izbjeći poroznost skupljanja.
Slika 7 (Sistem hlađenja)
1.5 Izduvni sistem
Budući da je šupljina metala za lijevanje pod niskim pritiskom zatvorena, nema dobru propusnost zraka poput pješčanih kalupa, niti se ispušta kroz uspone kod općeg gravitacijskog livenja, ispuh šupljine za livenje pod niskim pritiskom će utjecati na proces punjenja tekućine aluminijum i kvalitet odlivaka. Kalup za tlačno livenje pod niskim pritiskom može se izvući kroz otvore, ispušne žljebove i ispušne čepove na površini odvajanja, potisnu šipku itd.
Dizajn veličine izduvnih gasova u izduvnom sistemu treba da bude pogodan za ispuštanje bez prelivanja, razuman izduvni sistem može sprečiti odlivke od nedostataka kao što su nedovoljno punjenje, labava površina i mala čvrstoća. Završno područje punjenja tečnog aluminijuma tokom procesa izlivanja, kao što je bočni naslon i uspon gornjeg kalupa, treba da bude opremljen izduvnim gasom. S obzirom na činjenicu da tečni aluminij lako teče u otvor ispušnog čepa u stvarnom procesu tlačnog livenja pod niskim pritiskom, što dovodi do situacije da se zračni čep pri otvaranju kalupa izvlači, usvajaju se tri metode nakon nekoliko pokušaja i poboljšanja: Metoda 1 koristi sinterovani vazdušni čep metalurgije praha, kao što je prikazano na slici 8(a), nedostatak je visok trošak proizvodnje; Metoda 2 koristi ispušni čep sa šavom sa razmakom od 0,1 mm, kao što je prikazano na slici 8(b), nedostatak je što se izduvni šav lako blokira nakon prskanja boje; Metoda 3 koristi ispušni čep odrezan na žicu, razmak je 0,15~0,2 mm, kao što je prikazano na slici 8(c). Nedostaci su niska efikasnost obrade i visoki troškovi proizvodnje. Različite ispušne čepove treba odabrati u skladu sa stvarnom površinom livenja. Općenito, sinterirani i žičani čepovi za ventilaciju se koriste za šupljinu odljevka, a tip šava se koristi za glavu pješčane jezgre.
Slika 8 (3 vrste ispušnih čepova pogodnih za livenje pod niskim pritiskom)
1.6 Sistem grijanja
Odljevak je velikih dimenzija i tanke debljine stijenke. U analizi protoka kalupa, brzina protoka tekućeg aluminijuma na kraju punjenja je nedovoljna. Razlog je taj što tečni aluminij predugo teče, temperatura pada, a tekući aluminij se unaprijed stvrdnjava i gubi sposobnost tečenja, dolazi do hladnog zatvaranja ili nedovoljnog izlivanja, uspon gornje matrice neće moći postići efekat hranjenja. Na osnovu ovih problema, bez promjene debljine stijenke i oblika odljevka, povećati temperaturu tekućeg aluminija i temperaturu kalupa, poboljšati fluidnost tekućeg aluminija i riješiti problem hladnog zatvaranja ili nedovoljnog izlivanja. Međutim, prekomjerna temperatura tekućeg aluminija i temperatura kalupa će proizvesti nove toplinske spojeve ili poroznost skupljanja, što će rezultirati prekomjernim ravnim rupama nakon obrade lijevanja. Stoga je potrebno odabrati odgovarajuću temperaturu tekućeg aluminija i odgovarajuću temperaturu kalupa. Prema iskustvu, temperatura tekućeg aluminijuma se kontroliše na oko 720℃, a temperatura kalupa se kontroliše na 320~350℃.
S obzirom na veliku zapreminu, tanku debljinu zida i malu visinu odlivaka, na gornji deo kalupa je ugrađen sistem grejanja. Kao što je prikazano na slici 9, smjer plamena je okrenut prema dnu i bočnoj strani kalupa za zagrijavanje donje ravnine i strane odljevka. Prema situaciji izlijevanja na licu mjesta, podesite vrijeme zagrijavanja i plamen, kontrolirajte temperaturu gornjeg dijela kalupa na 320~350 ℃, osigurajte fluidnost tekućeg aluminija u razumnom rasponu i učinite da tekući aluminijum ispuni šupljinu and riser. U stvarnoj upotrebi, sistem grejanja može efikasno da obezbedi fluidnost tečnog aluminijuma.
Slika 9 (Sistem grijanja)
2. Struktura kalupa i princip rada
Prema procesu tlačnog livenja pod niskim pritiskom, u kombinaciji sa karakteristikama odlivaka i strukturom opreme, kako bi se osiguralo da formirani odliv ostaje u gornjem kalupu, prednja, zadnja, leva i desna vučne strukture za jezgro su dizajnirano na gornjem kalupu. Nakon što se odljevak formira i očvrsne, prvo se otvaraju gornji i donji kalupi, a zatim se povlači jezgro u 4 smjera i na kraju gornja ploča gornjeg kalupa istiskuje formirani odljevak. Struktura kalupa je prikazana na slici 10.
Slika 10 (struktura kalupa)
Uredio May Jiang iz MAT Aluminium
Vrijeme objave: maj-11-2023
