Met het toenemende bewustzijn van milieubescherming heeft de ontwikkeling en het bepleiten van nieuwe energie over de hele wereld de promotie en toepassing van energievoertuigen op handen gemaakt. Tegelijkertijd worden de eisen voor de lichtgewicht ontwikkeling van automaterialen, de veilige toepassing van aluminiumlegeringen en hun oppervlaktekwaliteit, grootte en mechanische eigenschappen steeds hoger. Als we een EV met een voertuiggewicht van 1,6 ton als voorbeeld nemen, weegt het materiaal van de aluminiumlegering ongeveer 450 kg, goed voor ongeveer 30%. De oppervlaktedefecten die optreden tijdens het extrusieproductieproces, vooral het grove korrelprobleem op de interne en externe oppervlakken, hebben ernstige gevolgen voor de productievoortgang van aluminiumprofielen en worden het knelpunt in de ontwikkeling van hun toepassingen.
Voor geëxtrudeerde profielen zijn het ontwerp en de productie van extrusiematrijzen van het grootste belang, dus het onderzoek en de ontwikkeling van matrijzen voor EV-aluminiumprofielen zijn absoluut noodzakelijk. 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 anticorrosie van onderdelen en componenten moeten voldoen aan de relevante bepalingen van ETS-01-007 “Technische vereisten voor profielonderdelen van aluminiumlegering” en ETS-01-006 “Technische vereisten voor anodische oxidatieoppervlakken Behandeling".
(2) Oppervlaktebehandeling: anodische oxidatie, het oppervlak mag geen grove korrels hebben.
(3) Het oppervlak van de onderdelen mag geen gebreken vertonen zoals scheuren en rimpels. De onderdelen mogen na oxidatie niet vervuild raken.
(4) De verboden stoffen van het product voldoen aan de vereisten 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 vereisten voor de samenstelling van aluminiumlegeringen voor nieuwe energievoertuigen zijn weergegeven in Tabel 1.
2 Optimalisatie en vergelijkende analyse van de structuur van de extrusiematrijs Er kunnen grootschalige stroomstoringen optreden
(1) Traditionele oplossing 1: dat wil zeggen, het verbeteren van het ontwerp van de voorste extrusiematrijs, zoals weergegeven in figuur 2. Volgens het conventionele ontwerpidee, zoals weergegeven door de pijl in de figuur, zijn de positie van de middelste ribbe en de sublinguale drainagepositie verwerkt, de bovenste en onderste drainage zijn aan één kant 20° en de drainagehoogte H15 mm wordt gebruikt om gesmolten aluminium aan het ribdeel toe te voeren. Het sublinguale lege mes wordt in een rechte hoek overgebracht en het gesmolten aluminium blijft in de hoek, waardoor met aluminiumslakken gemakkelijk dode zones kunnen worden geproduceerd. Na productie wordt door oxidatie vastgesteld dat het oppervlak extreem gevoelig is voor grove korrelproblemen.
De volgende voorlopige optimalisaties zijn aangebracht in het traditionele fabricageproces van matrijzen:
A. Op basis van deze mal probeerden we door middel van voeding de aluminiumtoevoer naar de ribben te vergroten.
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 blad is met 2 mm verbreed, vergeleken met de originele 14 mm. Het werkelijke beeld na optimalisatie wordt weergegeven in Figuur 3.
Uit de verificatieresultaten blijkt dat er na de bovengenoemde drie voorlopige verbeteringen nog steeds grove korreldefecten in de profielen bestaan na oxidatiebehandeling, die niet redelijkerwijs zijn opgelost. Hieruit blijkt dat het voorlopige verbeteringsplan nog steeds niet kan voldoen aan de productie-eisen van aluminiumlegeringsmaterialen voor elektrische voertuigen.
(2) Nieuw Schema 2 werd voorgesteld op basis van de voorlopige optimalisatie. Het matrijsontwerp van Nieuw Schema 2 wordt getoond in Figuur 4. Volgens het “metaalvloeibaarheidsprincipe” en de “wet van de minste weerstand” gebruikt de verbeterde matrijs voor auto-onderdelen het “open back hole” ontwerpschema. De ribpositie speelt een rol bij directe impact en vermindert de wrijvingsweerstand; het invoeroppervlak is ontworpen om "potdekselvormig" te zijn en de brugpositie is 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 onderste matrijswerkband is ≤1,0 mm; het lege mes onder de bovenste matrijstong is glad en gelijkmatig overgegaan, zonder een stromingsbarrière achter te laten, en het vormingsgat wordt zo direct mogelijk geponst; de werkband tussen de twee koppen bij de middelste binnenrib is zo kort mogelijk en heeft doorgaans een waarde van 1,5 tot 2 maal de wanddikte; de drainagegroef heeft een vloeiende overgang om te voldoen aan de eis dat er voldoende metaalaluminiumwater in de holte stroomt, een volledig gesmolten toestand vertoont en nergens een dode zone achterlaat (het lege mes achter de bovenste matrijs is niet groter dan 2 tot 2,5 mm ). De vergelijking van de extrusiematrijsstructuur voor en na de verbetering wordt getoond in Figuur 5.
(3) Besteed aandacht aan de verbetering van verwerkingsdetails. De brugpositie is gepolijst en soepel verbonden, de bovenste en onderste matrijswerkriemen zijn vlak, de vervormingsweerstand is verminderd en de metaalstroom is verbeterd om de ongelijkmatige vervorming te verminderen. Het kan problemen zoals grove korrels en lassen effectief onderdrukken, waardoor ervoor wordt gezorgd dat de ribontladingspositie en de snelheid van de brugwortel worden gesynchroniseerd met andere onderdelen, en oppervlakteproblemen zoals grofkorrelig lassen op het oppervlak van het aluminium redelijk en wetenschappelijk worden onderdrukt. profiel. De vergelijking voor en na de verbetering van de schimmeldrainage wordt getoond in Figuur 6.
3 Extrusieproces
Voor de 6063-T6 aluminiumlegering voor EV's wordt 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 getoond 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 maltemperatuur ongelijkmatig zijn en zal kristallisatie gemakkelijk optreden.
(2) Als er tijdens het extrusieproces een abnormale uitschakeling optreedt, mag de uitschakeltijd niet langer zijn dan 3 minuten, anders moet de mal worden verwijderd.
(3) Het is verboden om terug te keren naar de oven om te verwarmen en vervolgens direct na het ontvormen te extruderen.
4. Maatregelen voor schimmelherstel en hun effectiviteit
Na tientallen matrijsreparaties en proefmatrijsverbeteringen wordt het volgende redelijke matrijsreparatieplan voorgesteld.
(1) Voer de eerste correctie en aanpassing uit op de originele mal:
① Probeer de brug zoveel mogelijk te laten zinken, en de breedte van de brugbodem moet ≤3 mm zijn;
② Het stapverschil tussen de werkriem van het hoofd en de werkriem van de onderste mal moet ≤1,0 mm zijn;
③ Laat geen stroomblokkering achter;
④ De werkband tussen de twee mannelijke koppen bij de binnenribben moet zo kort mogelijk zijn en de overgang van de drainagegroef moet glad, zo groot en glad mogelijk zijn;
⑤ De werkband van de onderste mal moet zo kort mogelijk zijn;
⑥ Er mag nergens een dode zone worden achtergelaten (het lege mes aan de achterkant mag niet groter zijn dan 2 mm);
⑦ Repareer de bovenste mal met grove korrels in de binnenholte, verklein de werkriem van de onderste mal en maak het stroomblok plat, of heb geen stroomblok en verkort de werkriem van de onderste mal.
(2) Op basis van de verdere matrijsmodificatie en verbetering van de bovenstaande matrijs worden de volgende matrijsmodificaties uitgevoerd:
① Elimineer de dode zones van de twee mannelijke hoofden;
② Schraap het stroomblok eraf;
③ Verklein het hoogteverschil tussen de kop en de werkzone van de onderste matrijs;
④ Verkort de werkzone van de onderste matrijs.
(3) Nadat de mal is gerepareerd en verbeterd, bereikt de oppervlaktekwaliteit van het eindproduct een ideale staat, met een helder oppervlak en geen grove korrels, wat effectief de problemen van grove korrels, lassen en andere defecten op het oppervlak oplost aluminium profielen voor elektrische voertuigen.
(4) Het extrusievolume nam toe van de oorspronkelijke 5 t/d naar 15 t/d, waardoor de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeterde.
5 Conclusie
Door herhaaldelijk de originele mal te optimaliseren en te verbeteren, werd een groot probleem met betrekking tot de grove korrel op het oppervlak en het lassen van aluminium profielen voor EV’s volledig opgelost.
(1) De zwakke schakel van de oorspronkelijke mal, de middelste ribpositielijn, werd rationeel geoptimaliseerd. Door de dode zones van de twee koppen te elimineren, het stroomblok plat te maken, het hoogteverschil tussen de kop en de werkzone van de onderste matrijs te verkleinen en de werkzone van de onderste matrijs te verkorten, worden de oppervlaktedefecten van de 6063 aluminiumlegering die in dit type wordt gebruikt auto-industrie, zoals grove korrels en lassen, werden met succes overwonnen.
(2) Het extrusievolume nam toe van 5 t/d naar 15 t/d, waardoor de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeterde.
(3) Dit succesvolle voorbeeld van het ontwerpen en vervaardigen van extrusiematrijzen is representatief en referentiegericht bij de productie van soortgelijke profielen en verdient promotie.
Posttijd: 16 november 2024
