Аккумулятор является основным компонентом электромобиля, и его производительность определяет такие технические показатели, как срок службы аккумулятора, энергопотребление и срок службы электромобиля. Батарейный отсек в аккумуляторном модуле является основным компонентом, выполняющим функции переноски, защиты и охлаждения. Модульный аккумуляторный блок расположен в аккумуляторном отсеке, закрепленном на шасси автомобиля через аккумуляторный лоток, как показано на рисунке 1. Поскольку он установлен в нижней части кузова автомобиля, а рабочая среда является жесткой, аккумуляторный отсек должен иметь функцию предотвращения ударов камней и проколов, чтобы предотвратить повреждение аккумуляторного модуля. Аккумуляторный отсек является важной структурной частью электромобилей, обеспечивающей безопасность. Ниже представлен процесс формования и конструкция пресс-форм для аккумуляторных лотков из алюминиевого сплава для электромобилей.
Рисунок 1 (отсек для батареи из алюминиевого сплава)
1 Анализ процесса и проектирование пресс-форм
1.1 Анализ литья
Лоток аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава для электромобилей показан на рисунке 2. Габаритные размеры составляют 1106×1029×136 мм, основная толщина стенок — 4 мм, качество литья — около 15,5 кг, качество литья после обработки — около 12,5 кг. Материал A356-T6, прочность на разрыв ≥ 290 МПа, предел текучести ≥ 225 МПа, удлинение ≥ 6%, твердость по Бринеллю ≥ 75 ~ 90HBS, должен соответствовать требованиям герметичности и IP67 и IP69K.
Рисунок 2 (Отсек для батареи из алюминиевого сплава)
1.2 Анализ процесса
Литье под низким давлением — это особый метод литья между литьем под давлением и гравитационным литьем. Он не только имеет преимущества использования металлических форм для обоих, но также обладает характеристиками стабильного наполнения. Литье под низким давлением имеет преимущества медленного заполнения снизу вверх, простоты контроля скорости, небольшого удара и разбрызгивания жидкого алюминия, меньшего количества оксидного шлака, высокой плотности ткани и высоких механических свойств. При литье под низким давлением жидкий алюминий равномерно заполняется, а отливка затвердевает и кристаллизуется под давлением, и можно получить отливку с высокой плотной структурой, высокими механическими свойствами и красивым внешним видом, которая подходит для формирования больших тонкостенных отливок. .
В соответствии с механическими свойствами, необходимыми для отливки, литейный материал представляет собой A356, который может удовлетворить потребности клиентов после обработки T6, но текучесть заливки этого материала обычно требует разумного контроля температуры формы для производства больших и тонких отливок.
1.3 Система заливки
Учитывая характеристики больших и тонких отливок, необходимо спроектировать несколько литников. При этом, чтобы обеспечить плавность заливки жидкого алюминия, у окна добавляются заливочные каналы, которые необходимо удалить при постобработке. На начальном этапе были спроектированы две технологические схемы системы розлива и проведено сравнение каждой схемы. Как показано на рисунке 3, схема 1 располагает 9 воротами и добавляет питающие каналы в окне; по схеме 2 устраивают 6 литников, разливающихся со стороны формуемой отливки. Анализ моделирования CAE показан на рисунках 4 и 5. Используйте результаты моделирования для оптимизации конструкции формы, постарайтесь избежать негативного влияния конструкции формы на качество отливок, уменьшите вероятность дефектов отливки и сократите цикл разработки. отливок.
Рисунок 3 (Сравнение двух технологических схем низкого давления)
Рисунок 4 (Сравнение температурного поля во время наполнения)
Рисунок 5 (Сравнение дефектов усадочной пористости после затвердевания)
Результаты моделирования двух приведенных выше схем показывают, что жидкий алюминий в полости движется вверх примерно параллельно, что соответствует теории параллельного заполнения жидким алюминием в целом, а моделируемая усадочная пористость частей отливки имеет вид решается усилением охлаждения и другими методами.
Преимущества двух схем: Судя по температуре жидкого алюминия при моделируемой заливке, температура дистального конца отливки, сформированной по схеме 1, имеет более высокую однородность, чем по схеме 2, что способствует заполнению полости. . Отливка, полученная по схеме 2, не имеет литникового остатка, как по схеме 1. Усадочная пористость лучше, чем по схеме 1.
Недостатки двух схем: Поскольку литник устроен на формируемой отливке по схеме 1, на отливке будет оставаться литниковый остаток, который увеличится примерно на 0,7ка по сравнению с исходной отливкой. Судя по температуре жидкого алюминия в моделируемом заполнении схемы 2, температура жидкого алюминия на дистальном конце уже низкая, а моделирование находится в идеальном состоянии температуры формы, поэтому пропускная способность жидкого алюминия может быть недостаточной в фактическое состояние, и возникнут проблемы с отливкой.
С учетом анализа различных факторов в качестве системы заливки была выбрана схема 2. Ввиду недостатков схемы 2 в конструкции формы оптимизированы система заливки и система подогрева. Как показано на рисунке 6, добавлен переливной стояк, который способствует заполнению жидким алюминием и уменьшает или предотвращает появление дефектов в отлитых отливках.
Рисунок 6 (Оптимизированная система заливки)
1.4 Система охлаждения
Детали, подвергающиеся нагрузкам, и участки отливок, к которым предъявляются высокие требования к механическим характеристикам, необходимо должным образом охлаждать или подавать, чтобы избежать усадочной пористости или термического растрескивания. Базовая толщина стенок отливки составляет 4 мм, а на затвердевание влияет рассеивание тепла самой формы. Для его важных частей установлена система охлаждения, как показано на рисунке 7. После завершения наполнения пропустите воду для охлаждения, а конкретное время охлаждения необходимо отрегулировать на месте разливки, чтобы обеспечить правильную последовательность затвердевания. формируется от дальнего конца ворот до конца ворот, а ворота и стояк затвердевают на конце для достижения эффекта подачи. В детали с более толстой стенкой применяется метод дополнительного водяного охлаждения вставки. Этот метод дает лучший эффект в реальном процессе литья и позволяет избежать усадочной пористости.
Рисунок 7 (Система охлаждения)
1.5 Выхлопная система
Поскольку полость металла, отлитого под низким давлением, закрыта, он не обладает хорошей воздухопроницаемостью, как песчаные формы, и не выбрасывается через стояки при обычном гравитационном литье, выхлоп из полости литья под низким давлением будет влиять на процесс заполнения жидкостью. алюминия и качество литья. Пресс-форма для литья под низким давлением может выпускать воздух через зазоры, выпускные канавки и выпускные пробки на разделительной поверхности, толкателе и т. д.
Конструкция размера выхлопа в выхлопной системе должна способствовать выхлопу без перелива, разумная выхлопная система может предотвратить такие дефекты отливок, как недостаточное наполнение, рыхлая поверхность и низкая прочность. Зона окончательного заполнения жидким алюминием во время процесса заливки, такая как боковая опора и стояк верхней формы, должна быть оборудована системой отвода выхлопных газов. Ввиду того, что жидкий алюминий легко течет в зазор выпускной пробки в реальном процессе литья под низким давлением, что приводит к ситуации, когда воздушная пробка вытягивается при открытии формы, после этого применяются три метода. несколько попыток и улучшений: В методе 1 используется спеченная воздушная пробка, полученная порошковой металлургией, как показано на рисунке 8 (а), недостатком является высокая стоимость производства; В методе 2 используется выпускная заглушка фальцевого типа с зазором 0,1 мм, как показано на рисунке 8(b), недостатком является то, что выпускной шов легко блокируется после распыления краски; В методе 3 используется выхлопная заглушка, вырезанная из проволоки, зазор составляет 0,15–0,2 мм, как показано на рисунке 8 (c). Недостатками являются низкая эффективность обработки и высокая себестоимость производства. Различные выпускные заглушки необходимо выбирать в зависимости от фактической площади отливки. Обычно для полости отливки используются спеченные и нарезанные проволокой вентиляционные пробки, а для головки песчаного стержня используется шовный тип.
Рисунок 8 (3 типа выпускных заглушек, подходящих для литья под низким давлением)
1.6 Система отопления
Отливка имеет большие размеры и тонкую толщину стенок. При анализе течения формы скорость потока жидкого алюминия в конце заполнения недостаточна. Причина в том, что жидкий алюминий слишком долго не течет, температура падает, жидкий алюминий заранее затвердевает и теряет текучесть, происходит холодное закрытие или недостаточная заливка, стояк верхней матрицы не сможет достичь Эффект от кормления. На основе этих проблем, не изменяя толщину стенок и форму отливки, повысить температуру жидкого алюминия и температуру формы, улучшить текучесть жидкого алюминия и решить проблему холодного закрытия или недостаточной разливки. Однако чрезмерная температура жидкого алюминия и температура формы приводят к образованию новых тепловых спаев или усадочной пористости, что приводит к образованию чрезмерных плоских отверстий после отливки. Поэтому необходимо выбрать подходящую температуру жидкого алюминия и соответствующую температуру пресс-формы. Согласно опыту, температура жидкого алюминия поддерживается на уровне около 720 ℃, а температура формы — на уровне 320–350 ℃.
Ввиду большого объема, малой толщины стенок и небольшой высоты отливки в верхней части формы устанавливают систему подогрева. Как показано на рисунке 9, направление пламени обращено ко дну и боковым сторонам формы для нагрева нижней плоскости и боковых сторон отливки. В зависимости от ситуации с заливкой на месте отрегулируйте время нагрева и пламя, контролируйте температуру верхней части формы на уровне 320 ~ 350 ℃, обеспечьте текучесть жидкого алюминия в разумных пределах и заполните полость жидким алюминием. и стояк. В реальных условиях система нагрева может эффективно обеспечивать текучесть жидкого алюминия.
Рисунок 9 (Система отопления)
2. Структура пресс-формы и принцип работы.
В соответствии с процессом литья под низким давлением в сочетании с характеристиками отливки и конструкцией оборудования, чтобы гарантировать, что сформированная отливка остается в верхней форме, передняя, задняя, левая и правая конструкции для вытягивания стержня спроектирован на верхней форме. После того, как отливка сформирована и затвердела, сначала открываются верхняя и нижняя формы, затем тянут стержень в 4 направлениях и, наконец, верхняя пластина верхней формы выталкивает сформированную отливку. Конструкция пресс-формы показана на рисунке 10.
Рисунок 10 (Структура пресс-формы)
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 11 мая 2023 г.
