De batterij is het kernonderdeel van een elektrisch voertuig en de prestaties ervan bepalen de technische indicatoren zoals de levensduur van de batterij, het energieverbruik en de levensduur van het elektrische voertuig. De batterijhouder in de batterijmodule is het hoofdonderdeel dat de functies vervult van dragen, beschermen en koelen. Het modulaire accupakket is in de accubak geplaatst en via de accubak op het chassis van de auto bevestigd, zoals weergegeven in figuur 1. Omdat het op de bodem van de voertuigcarrosserie is geïnstalleerd en de werkomgeving zwaar is, kan de accubak moet de functie hebben om steenslag en lekke banden te voorkomen om te voorkomen dat de batterijmodule beschadigd raakt. De accubak is een belangrijk structureel veiligheidsonderdeel van elektrische voertuigen. Het volgende introduceert het vormproces en het matrijsontwerp van batterijbakken van aluminiumlegeringen voor elektrische voertuigen.
Afbeelding 1 (batterijhouder van aluminiumlegering)
1 Procesanalyse en matrijsontwerp
1.1 Gietanalyse
De batterijhouder van aluminiumlegering voor elektrische voertuigen wordt weergegeven in figuur 2. De totale afmetingen zijn 1106 mm x 1029 mm x 136 mm, de basiswanddikte is 4 mm, de gietkwaliteit is ongeveer 15,5 kg en de gietkwaliteit na verwerking is ongeveer 12,5 kg. Het materiaal is A356-T6, treksterkte ≥ 290 MPa, vloeigrens ≥ 225 MPa, rek ≥ 6%, Brinell-hardheid ≥ 75 ~ 90HBS, moet voldoen aan de luchtdichtheid en IP67- en IP69K-vereisten.
Afbeelding 2 (batterijhouder van aluminiumlegering)
1.2 Procesanalyse
Lagedrukspuitgieten is een speciale gietmethode tussen drukgieten en zwaartekrachtgieten. Het heeft niet alleen de voordelen van het gebruik van metalen mallen voor beide, maar heeft ook de kenmerken van een stabiele vulling. Lagedrukspuitgieten heeft de voordelen van vullen met lage snelheid van onder naar boven, gemakkelijk te regelen snelheid, kleine impact en spatten van vloeibaar aluminium, minder oxideslakken, hoge weefseldichtheid en hoge mechanische eigenschappen. Bij spuitgieten onder lage druk wordt het vloeibare aluminium soepel gevuld, en het gietstuk stolt en kristalliseert onder druk, en het gietstuk met een hoge dichte structuur, hoge mechanische eigenschappen en een mooi uiterlijk kan worden verkregen, wat geschikt is voor het vormen van grote dunwandige gietstukken .
Volgens de mechanische eigenschappen die vereist zijn voor het gieten, is het gietmateriaal A356, dat kan voldoen aan de behoeften van klanten na een T6-behandeling, maar de gietvloeibaarheid van dit materiaal vereist over het algemeen een redelijke controle van de matrijstemperatuur om grote en dunne gietstukken te produceren.
1.3 Gietsysteem
Gezien de eigenschappen van grote en dunne gietstukken moeten meerdere poorten worden ontworpen. Om een soepele vulling van vloeibaar aluminium te garanderen, worden tegelijkertijd vulkanalen aan het raam toegevoegd, die door nabewerking moeten worden verwijderd. In een vroeg stadium zijn twee processchema’s van het gietsysteem ontworpen, en elk schema is vergeleken. Zoals weergegeven in figuur 3, rangschikt schema 1 9 poorten en voegt voedingskanalen toe aan het raam; schema 2 regelt 6 poorten die uit de zijkant van het te vormen gietstuk stromen. De CAE-simulatieanalyse wordt weergegeven in Figuur 4 en Figuur 5. Gebruik de simulatieresultaten om de matrijsstructuur te optimaliseren, probeer de negatieve impact van matrijsontwerp op de kwaliteit van gietstukken te vermijden, verminder de kans op gietdefecten en verkort de ontwikkelingscyclus van gietstukken.
Figuur 3 (Vergelijking van twee processchema's voor lage druk
Figuur 4 (Vergelijking temperatuurveld tijdens vullen)
Figuur 5 (Vergelijking van krimpporositeitsdefecten na stolling)
De simulatieresultaten van de twee bovenstaande schema's laten zien dat het vloeibare aluminium in de holte ongeveer parallel naar boven beweegt, wat in lijn is met de theorie van parallelle vulling van het vloeibare aluminium als geheel, en dat de gesimuleerde krimpporositeitsdelen van het gietstuk zijn opgelost door het versterken van de koeling en andere methoden.
Voordelen van de twee schema's: Afgaande op de temperatuur van het vloeibare aluminium tijdens het gesimuleerde vullen, heeft de temperatuur van het distale uiteinde van het gietstuk gevormd door schema 1 een hogere uniformiteit dan die van schema 2, wat bevorderlijk is voor het vullen van de holte . Het gietstuk gevormd door schema 2 heeft niet het poortresidu zoals schema 1. De krimpporositeit is beter dan die van schema 1.
Nadelen van de twee schema's: Omdat de poort is aangebracht op het te vormen gietstuk in schema 1, zal er een poortresidu op het gietstuk achterblijven, dat ongeveer 0,7ka zal toenemen in vergelijking met het oorspronkelijke gietstuk. van de temperatuur van vloeibaar aluminium in de gesimuleerde vulling van schema 2, is de temperatuur van vloeibaar aluminium aan het distale uiteinde al laag en bevindt de simulatie zich onder de ideale staat van de matrijstemperatuur, dus de stroomcapaciteit van het vloeibare aluminium kan onvoldoende zijn in de werkelijke staat, en er zal een probleem zijn van moeilijkheden bij het gieten.
Gecombineerd met de analyse van diverse factoren werd als schenksysteem gekozen voor schema 2. Met het oog op de tekortkomingen van schema 2 zijn in het matrijsontwerp het gietsysteem en het verwarmingssysteem geoptimaliseerd. Zoals weergegeven in figuur 6 is de overloopstijgbuis toegevoegd, wat gunstig is voor het vullen van vloeibaar aluminium en het optreden van defecten in gegoten gietstukken vermindert of vermijdt.
Figuur 6 (Geoptimaliseerd schenksysteem)
1.4 Koelsysteem
De spanningsdragende delen en gebieden met hoge mechanische prestatie-eisen van gietstukken moeten op de juiste manier worden gekoeld of gevoed om krimpporositeit of thermische scheuren te voorkomen. De basiswanddikte van het gietstuk is 4 mm en het stollen wordt beïnvloed door de warmteafvoer van de mal zelf. Voor de belangrijkste onderdelen is er een koelsysteem opgezet, zoals weergegeven in figuur 7. Nadat het vullen is voltooid, laat u water door om af te koelen en moet de specifieke koeltijd op de stortplaats worden aangepast om ervoor te zorgen dat de volgorde van stollen correct is. gevormd vanaf het poortuiteinde tot het poortuiteinde, en de poort en de stijgbuis zijn aan het einde gestold om het voedingseffect te bereiken. Het onderdeel met een dikkere wanddikte maakt gebruik van de methode om waterkoeling aan het inzetstuk toe te voegen. Deze methode heeft een beter effect in het daadwerkelijke gietproces en kan krimpporositeit voorkomen.
Figuur 7 (Koelsysteem)
1.5 Uitlaatsysteem
Omdat de holte van lagedrukgietmetaal gesloten is, heeft deze geen goede luchtdoorlaatbaarheid zoals zandvormen, en wordt deze ook niet afgevoerd via stijgbuizen bij algemeen zwaartekrachtgieten. De uitlaat van de lagedrukgietholte zal het vulproces van vloeistof beïnvloeden. aluminium en de kwaliteit van gietstukken. De lagedrukspuitgietmatrijs kan worden afgevoerd via de gaten, uitlaatgroeven en uitlaatpluggen in het scheidingsoppervlak, duwstang enz.
Het ontwerp van de uitlaatgrootte in het uitlaatsysteem moet bevorderlijk zijn voor uitlaatgassen zonder overlopen, een redelijk uitlaatsysteem kan gietstukken voorkomen van defecten zoals onvoldoende vulling, los oppervlak en lage sterkte. Het laatste vulgebied van het vloeibare aluminium tijdens het gietproces, zoals de zijsteun en de stijgbuis van de bovenmal, moet worden voorzien van uitlaatgas. Met het oog op het feit dat vloeibaar aluminium gemakkelijk in de opening van de uitlaatplug stroomt tijdens het eigenlijke proces van spuitgieten onder lage druk, wat leidt tot de situatie dat de luchtplug eruit wordt getrokken wanneer de matrijs wordt geopend, worden drie methoden gevolgd nadat verschillende pogingen en verbeteringen: Methode 1 maakt gebruik van gesinterde luchtpluggen met poedermetallurgie, zoals weergegeven in figuur 8(a). Het nadeel is dat de productiekosten hoog zijn; Bij methode 2 wordt gebruik gemaakt van een uitlaatplug van het naadtype met een opening van 0,1 mm, zoals weergegeven in figuur 8(b). Het nadeel is dat de uitlaatnaad gemakkelijk verstopt raakt na het spuiten van verf; Bij methode 3 wordt gebruik gemaakt van een draadgesneden uitlaatplug, de opening is 0,15~0,2 mm, zoals weergegeven in figuur 8(c). De nadelen zijn een lage verwerkingsefficiëntie en hoge productiekosten. Er moeten verschillende uitlaatpluggen worden geselecteerd op basis van het werkelijke gebied van het gietstuk. Over het algemeen worden de gesinterde en draadgesneden ontluchtingspluggen gebruikt voor de holte van het gietstuk, en het naadtype wordt gebruikt voor de zandkernkop.
Figuur 8 (3 soorten uitlaatpluggen geschikt voor spuitgieten onder lage druk)
1.6 Verwarmingssysteem
Het gietstuk is groot van formaat en dun van wanddikte. Bij de matrijsstroomanalyse is de stroomsnelheid van het vloeibare aluminium aan het einde van de vulling onvoldoende. De reden is dat het vloeibare aluminium te lang duurt om te stromen, de temperatuur daalt en het vloeibare aluminium vooraf stolt en zijn vloeivermogen verliest, koude afsluiting of onvoldoende gieten optreedt, de stijgbuis van de bovenste matrijs zal niet in staat zijn om de effect van voeding. Op basis van deze problemen, zonder de wanddikte en vorm van het gietstuk te veranderen, verhoogt u de temperatuur van het vloeibare aluminium en de matrijstemperatuur, verbetert u de vloeibaarheid van het vloeibare aluminium en lost u het probleem van koud sluiten of onvoldoende gieten op. Een te hoge temperatuur van vloeibaar aluminium en een te hoge matrijstemperatuur zullen echter nieuwe thermische verbindingen of krimpporositeit veroorzaken, wat resulteert in overmatige vlakke gaatjes na het gieten. Daarom is het noodzakelijk om een geschikte temperatuur voor vloeibaar aluminium en een geschikte vormtemperatuur te kiezen. Volgens ervaring wordt de temperatuur van het vloeibare aluminium geregeld op ongeveer 720 ℃ en wordt de matrijstemperatuur geregeld op 320 ~ 350 ℃.
Gezien het grote volume, de dunne wanddikte en de lage hoogte van het gietstuk is er een verwarmingssysteem op het bovenste deel van de mal geïnstalleerd. Zoals weergegeven in figuur 9 is de richting van de vlam naar de onderkant en zijkant van de mal gericht om het bodemvlak en de zijkant van het gietstuk te verwarmen. Afhankelijk van de gietsituatie ter plaatse, past u de verwarmingstijd en vlam aan, regelt u de temperatuur van het bovenste maldeel op 320 ~ 350 ℃, zorgt u ervoor dat het vloeibare aluminium binnen een redelijk bereik vloeibaar is en laat u het vloeibare aluminium de holte vullen en stijger. Bij feitelijk gebruik kan het verwarmingssysteem effectief de vloeibaarheid van het vloeibare aluminium garanderen.
Figuur 9 (Verwarmingssysteem)
2. Vormstructuur en werkingsprincipe
Volgens het lagedrukspuitgietproces, gecombineerd met de kenmerken van het gietstuk en de structuur van de apparatuur, om ervoor te zorgen dat het gevormde gietstuk in de bovenste mal blijft, worden de kerntrekkende structuren voor, achter, links en rechts ontworpen op de bovenste mal. Nadat het gietstuk is gevormd en gestold, worden eerst de bovenste en onderste mallen geopend en vervolgens de kern in 4 richtingen getrokken, en uiteindelijk duwt de bovenplaat van de bovenste mal het gevormde gietstuk naar buiten. De malstructuur wordt getoond in Figuur 10.
Figuur 10 (Schimmelstructuur)
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminium
Posttijd: 11 mei 2023
