Met het toenemende bewustzijn van milieubescherming heeft de ontwikkeling en het wereldwijd promoten van nieuwe energie de promotie en toepassing van energievoertuigen op handen. Tegelijkertijd worden de eisen voor de lichtgewicht ontwikkeling van automaterialen, de veilige toepassing van aluminiumlegeringen en hun oppervlaktekwaliteit, grootte en mechanische eigenschappen steeds hoger. Neem bijvoorbeeld een elektrische auto met een voertuiggewicht van 1,6 ton: het materiaal van de aluminiumlegering is ongeveer 450 kg, goed voor ongeveer 30%. De oppervlaktedefecten die optreden tijdens het extrusieproces, met name het probleem van grove korrels op de binnen- en buitenoppervlakken, hebben ernstige gevolgen voor de productievoortgang van aluminiumprofielen en vormen een knelpunt in de ontwikkeling van hun toepassingen.
Voor geëxtrudeerde profielen zijn het ontwerp en de productie van extrusiematrijzen van het grootste belang. Onderzoek en ontwikkeling van matrijzen voor EV-aluminiumprofielen is daarom essentieel. Het voorstellen van wetenschappelijke en redelijke matrijsoplossingen kan de gekwalificeerde snelheid en extrusieproductiviteit van EV-aluminiumprofielen verder verbeteren om aan de marktvraag te voldoen.
1 Productnormen
(1) De materialen, oppervlaktebehandeling en corrosiewering van onderdelen en componenten moeten voldoen aan de relevante bepalingen van ETS-01-007 “Technische vereisten voor aluminiumlegeringsprofielonderdelen” en ETS-01-006 “Technische vereisten voor anodische oxidatieoppervlaktebehandeling”.
(2) Oppervlaktebehandeling: Anodische oxidatie, het oppervlak mag geen grove korrels bevatten.
(3) Het oppervlak van de onderdelen mag geen gebreken zoals scheuren en rimpels vertonen. De onderdelen mogen na oxidatie niet verontreinigd zijn.
(4) De verboden stoffen in het product voldoen aan de eisen van Q/JL J160001-2017 “Vereisten voor verboden en beperkte stoffen in auto-onderdelen en -materialen”.
(5) Mechanische prestatie-eisen: treksterkte ≥ 210 MPa, vloeigrens ≥ 180 MPa, rek na breuk A50 ≥ 8%.
(6) De eisen aan de samenstelling van aluminiumlegeringen voor nieuwe energievoertuigen staan in tabel 1.
2 Optimalisatie en vergelijkende analyse van de extrusiematrijzenstructuur Er doen zich grootschalige stroomstoringen voor
(1) Traditionele oplossing 1: het ontwerp van de voorste extrusiematrijs verbeteren, zoals weergegeven in figuur 2. Volgens het conventionele ontwerpidee, zoals aangegeven door de pijl in de figuur, worden de positie van de middelste rib en de positie van de sublinguale drainage verwerkt, de bovenste en onderste drainage staan 20° aan één kant en de drainagehoogte H15 mm wordt gebruikt om gesmolten aluminium aan het ribdeel te leveren. Het lege sublinguale mes wordt in een rechte hoek overgebracht en het gesmolten aluminium blijft in de hoek, wat gemakkelijk dode zones met aluminiumslak veroorzaakt. Na de productie wordt door oxidatie vastgesteld dat het oppervlak extreem gevoelig is voor problemen met grove korrels.
Er zijn de volgende voorlopige optimalisaties doorgevoerd in het traditionele matrijzenproductieproces:
a. Op basis van deze mal probeerden we de aluminiumtoevoer naar de ribben te vergroten door middel van voeding.
b. Op basis van de oorspronkelijke diepte wordt de diepte van het sublinguale lege mes verdiept, dat wil zeggen dat er 5 mm wordt toegevoegd aan de oorspronkelijke 15 mm;
c. De breedte van het sublinguale lege mesje is met 2 mm vergroot ten opzichte van de oorspronkelijke 14 mm. Het werkelijke beeld na optimalisatie is weergegeven in Figuur 3.
De verificatieresultaten tonen aan dat er na de bovengenoemde drie voorlopige verbeteringen nog steeds grove korreldefecten in de profielen aanwezig zijn na oxidatiebehandeling en dat deze nog niet afdoende zijn opgelost. Dit toont aan dat het voorlopige verbeteringsplan nog steeds niet kan voldoen aan de productie-eisen van aluminiumlegeringen voor elektrische voertuigen.
(2) Nieuw Schema 2 werd voorgesteld op basis van de voorlopige optimalisatie. Het matrijsontwerp van Nieuw Schema 2 wordt weergegeven in Figuur 4. Volgens het "metaalvloeibaarheidsprincipe" en de "wet van de minste weerstand" neemt de verbeterde matrijs voor auto-onderdelen het ontwerpschema "open achtergat" aan. De ribpositie speelt een rol bij directe impact en vermindert de wrijvingsweerstand; het toevoeroppervlak is ontworpen om "potdekselvormig" te zijn en de brugpositie wordt verwerkt tot een amplitudetype, het doel is om de wrijvingsweerstand te verminderen, de fusie te verbeteren en de extrusiedruk te verminderen; de brug is zoveel mogelijk verzonken om het probleem van grove korrels aan de onderkant van de brug te voorkomen, en de breedte van het lege mes onder de tong van de brugbodem is ≤ 3 mm; het stapverschil tussen de werkband en de werkband van de onderste matrijs is ≤ 1,0 mm; het lege mes onder de tong van de bovenste matrijs is glad en gelijkmatig overgegaan, zonder een stromingsbarrière achter te laten, en het vormgat is zo direct mogelijk geponst; De werkband tussen de twee koppen bij de middelste binnenrib is zo kort mogelijk, doorgaans 1,5 tot 2 keer de wanddikte; de afvoergroef heeft een vloeiende overgang om te voldoen aan de eis van voldoende metaal-aluminiumwater dat in de holte stroomt, een volledig gesmolten toestand vertoont en nergens een dode zone achterlaat (het lege mes achter de bovenste matrijs mag niet groter zijn dan 2 tot 2,5 mm). Figuur 5 toont een vergelijking van de extrusie-matrijsstructuur vóór en na de verbetering.
(3) Besteed aandacht aan de verbetering van de verwerkingsdetails. De brugpositie is gepolijst en soepel verbonden, de bovenste en onderste matrijswerkbanden zijn vlak, de vervormingsweerstand is verminderd en de metaalstroom is verbeterd om ongelijkmatige vervorming te verminderen. Het kan problemen zoals grove korrels en lassen effectief onderdrukken, waardoor de ribontladingspositie en de snelheid van de brugwortel synchroon lopen met andere onderdelen, en oppervlakteproblemen zoals grove korrellassen op het oppervlak van het aluminium profiel op redelijke en wetenschappelijke wijze onderdrukken. De vergelijking vóór en na de verbetering van de matrijsdrainage wordt weergegeven in figuur 6.
3 Extrusieproces
Voor de 6063-T6 aluminiumlegering voor elektrische voertuigen is de extrusieverhouding van de gespleten matrijs berekend op 20:80, en de extrusieverhouding van dit aluminiummateriaal in de 1800t-machine is 23, wat voldoet aan de productieprestatie-eisen van de machine. Het extrusieproces wordt weergegeven in tabel 2.
Tabel 2 Extrusieproductieproces van aluminiumprofielen voor montagebalken van nieuwe EV-batterijpakketten
Let bij het extruderen op de volgende punten:
(1) Het is verboden om de mallen in dezelfde oven te verwarmen, anders zal de temperatuur van de mal ongelijkmatig zijn en zal er gemakkelijk kristallisatie optreden.
(2) Indien er tijdens het extrusieproces een abnormale stilstand optreedt, mag de stilstandtijd niet langer zijn dan 3 minuten, anders moet de mal worden verwijderd.
(3) Het is verboden om het product terug te brengen naar de oven om het te verwarmen en het vervolgens direct na het ontvormen te extruderen.
4. Maatregelen voor schimmelherstel en hun effectiviteit
Na tientallen malreparaties en proefverbeteringen aan de mal, wordt het volgende redelijke malreparatieplan voorgesteld.
(1) Maak de eerste correctie en aanpassing aan de originele mal:
① Probeer de brug zo ver mogelijk te laten zinken, en de breedte van de onderkant van de brug moet ≤3 mm zijn;
② Het stapverschil tussen de werkband van de kop en de werkband van de onderste mal moet ≤1,0 mm zijn;
③ Laat geen stromingsblokkade achter;
4. De werkband tussen de twee mannelijke koppen bij de binnenste ribben moet zo kort mogelijk zijn en de overgang van de afvoergroef moet vloeiend, zo groot en glad mogelijk zijn;
5. De werkband van de onderste mal moet zo kort mogelijk zijn;
⑥ Er mag op geen enkele plaats een dode zone overblijven (het lege achterste mes mag niet dikker zijn dan 2 mm);
⑦ Repareer de bovenste mal met grove korrels in de binnenste holte, verkort de werkband van de onderste mal en maak het vloeiblok vlak, of zorg ervoor dat er geen vloeiblok is en verkort de werkband van de onderste mal.
(2) Op basis van de verdere matrijsmodificatie en verbetering van de bovengenoemde matrijs worden de volgende matrijsmodificaties uitgevoerd:
① Verwijder de dode zones van de twee mannelijke hoofden;
2 Schraap het stromingsblok eraf;
③ Verminder het hoogteverschil tussen de kop en de onderste werkzone van de matrijs;
④ Verkort het werkgebied van de onderste matrijs.
(3) Nadat de mal is gerepareerd en verbeterd, bereikt de oppervlaktekwaliteit van het eindproduct een ideale staat, met een glanzend oppervlak en zonder grove korrels, wat effectief de problemen oplost van grove korrels, lassen en andere defecten die bestaan op het oppervlak van aluminiumprofielen voor elektrische voertuigen.
(4) Het extrusievolume steeg van de oorspronkelijke 5 ton/dag naar 15 ton/dag, waardoor de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeterde.
5 Conclusie
Door het herhaaldelijk optimaliseren en verbeteren van de originele mal werd een groot probleem met betrekking tot de grove korrel op het oppervlak en het lassen van aluminiumprofielen voor elektrische auto's volledig opgelost.
(1) De zwakke schakel van de oorspronkelijke mal, de positielijn van de middelste rib, werd rationeel geoptimaliseerd. Door de dode zones van de twee koppen te elimineren, het vloeiblok af te vlakken, het hoogteverschil tussen de kop en de werkzone van de onderste matrijs te verkleinen en de werkzone van de onderste matrijs te verkorten, werden de oppervlaktedefecten van de 6063 aluminiumlegering die in dit type auto wordt gebruikt, zoals grove korrels en lasnaden, succesvol overwonnen.
(2) Het extrusievolume steeg van 5 ton/dag naar 15 ton/dag, waardoor de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeterde.
(3) Dit succesvolle voorbeeld van het ontwerpen en vervaardigen van extrusiematrijzen is representatief en referentieel voor de productie van soortgelijke profielen en verdient promotie.
Plaatsingstijd: 16-11-2024
