Com a crescente conscientização sobre a proteção ambiental, o desenvolvimento e a promoção de novas energias em todo o mundo tornaram iminente a promoção e a aplicação de veículos elétricos. Ao mesmo tempo, os requisitos para o desenvolvimento de materiais automotivos leves, a aplicação segura de ligas de alumínio e sua qualidade de superfície, tamanho e propriedades mecânicas estão se tornando cada vez mais exigentes. Tomando como exemplo um veículo elétrico com peso de 1,6 t, o material de liga de alumínio pesa cerca de 450 kg, representando cerca de 30%. Os defeitos superficiais que surgem no processo de produção por extrusão, especialmente o problema de grãos grossos nas superfícies internas e externas, afetam seriamente o progresso da produção de perfis de alumínio e se tornam o gargalo do desenvolvimento de suas aplicações.
Para perfis extrudados, o projeto e a fabricação de matrizes de extrusão são de extrema importância, portanto, a pesquisa e o desenvolvimento de matrizes para perfis de alumínio EV são essenciais. Propor soluções de matrizes científicas e razoáveis pode melhorar ainda mais a taxa de qualificação e a produtividade da extrusão de perfis de alumínio EV para atender à demanda do mercado.
1 Padrões de produtos
(1) Os materiais, o tratamento de superfície e a anticorrosão das peças e componentes devem estar em conformidade com as disposições relevantes da ETS-01-007 “Requisitos técnicos para peças de perfil de liga de alumínio” e da ETS-01-006 “Requisitos técnicos para tratamento de superfície por oxidação anódica”.
(2) Tratamento de superfície: Oxidação anódica, a superfície não deve apresentar grãos grossos.
(3) A superfície das peças não pode apresentar defeitos como rachaduras e rugas. As peças não podem ser contaminadas após oxidação.
(4) As substâncias proibidas do produto atendem aos requisitos do Q/JL J160001-2017 “Requisitos para substâncias proibidas e restritas em peças e materiais automotivos”.
(5) Requisitos de desempenho mecânico: resistência à tração ≥ 210 MPa, resistência ao escoamento ≥ 180 MPa, alongamento após fratura A50 ≥ 8%.
(6) Os requisitos para a composição da liga de alumínio para veículos de nova energia são apresentados na Tabela 1.
2 Otimização e análise comparativa da estrutura da matriz de extrusão Ocorrem cortes de energia em larga escala
(1) Solução tradicional 1: ou seja, aprimorar o projeto da matriz de extrusão frontal, conforme mostrado na Figura 2. De acordo com a ideia de projeto convencional, conforme mostrado pela seta na figura, a posição da nervura central e a posição de drenagem sublingual são processadas, as drenagens superior e inferior são de 20° em um lado, e a altura de drenagem H15 mm é usada para fornecer alumínio fundido à parte da nervura. A faca vazia sublingual é transferida em ângulo reto, e o alumínio fundido permanece no canto, o que facilita a produção de zonas mortas com escória de alumínio. Após a produção, é verificado por oxidação que a superfície é extremamente propensa a problemas de grãos grossos.
As seguintes otimizações preliminares foram feitas no processo tradicional de fabricação de moldes:
a. Com base neste molde, tentamos aumentar o fornecimento de alumínio para as nervuras por meio da alimentação.
b. Com base na profundidade original, a profundidade da faca vazia sublingual é aprofundada, ou seja, 5 mm são adicionados aos 15 mm originais;
c. A largura da lâmina sublingual vazia é ampliada em 2 mm, em relação aos 14 mm originais. A imagem real após a otimização é mostrada na Figura 3.
Os resultados da verificação mostram que, após as três melhorias preliminares mencionadas, ainda existem defeitos de granulação grossa nos perfis após o tratamento de oxidação, os quais não foram razoavelmente resolvidos. Isso demonstra que o plano de melhoria preliminar ainda não atende aos requisitos de produção de materiais de liga de alumínio para veículos elétricos.
(2) O novo Esquema 2 foi proposto com base na otimização preliminar. O projeto do molde do Novo Esquema 2 é mostrado na Figura 4. De acordo com o “princípio da fluidez do metal” e a “lei da menor resistência”, o molde aprimorado de peças automotivas adota o esquema de projeto de “orifício traseiro aberto”. A posição da nervura desempenha um papel no impacto direto e reduz a resistência ao atrito; a superfície de alimentação é projetada para ser “em forma de tampa de pote” e a posição da ponte é processada em um tipo de amplitude, o objetivo é reduzir a resistência ao atrito, melhorar a fusão e reduzir a pressão de extrusão; a ponte é afundada o máximo possível para evitar o problema de grãos grossos na parte inferior da ponte, e a largura da faca vazia sob a lingueta da parte inferior da ponte é ≤3 mm; a diferença de degrau entre a correia de trabalho e a correia de trabalho da matriz inferior é ≤1,0 mm; a faca vazia sob a lingueta da matriz superior é lisa e uniformemente transitada, sem deixar uma barreira de fluxo, e o furo de conformação é perfurado o mais diretamente possível; A correia de trabalho entre as duas cabeças na nervura interna central é o mais curta possível, geralmente assumindo um valor de 1,5 a 2 vezes a espessura da parede; a ranhura de drenagem possui uma transição suave para atender à necessidade de água de alumínio metálico suficiente fluindo para a cavidade, apresentando um estado totalmente fundido e sem deixar zona morta em nenhum local (a lâmina vazia atrás da matriz superior não excede 2 a 2,5 mm). A comparação da estrutura da matriz de extrusão antes e depois da melhoria é mostrada na Figura 5.
(3) Prestar atenção à melhoria dos detalhes de processamento. A posição da ponte é polida e conectada suavemente, as correias de trabalho da matriz superior e inferior são planas, a resistência à deformação é reduzida e o fluxo de metal é aprimorado para reduzir a deformação irregular. Isso pode suprimir efetivamente problemas como grãos grossos e soldagem, garantindo assim que a posição de descarga da nervura e a velocidade da raiz da ponte sejam sincronizadas com outras peças, e suprimindo de forma razoável e científica problemas de superfície, como soldagem de grãos grossos na superfície do perfil de alumínio. A comparação antes e depois da melhoria da drenagem do molde é mostrada na Figura 6.
3 Processo de extrusão
Para a liga de alumínio 6063-T6 para veículos elétricos, a taxa de extrusão da matriz bipartida é calculada em 20-80, e a taxa de extrusão deste material de alumínio na máquina de 1800 t é de 23, o que atende aos requisitos de desempenho de produção da máquina. O processo de extrusão é mostrado na Tabela 2.
Tabela 2 Processo de produção de extrusão de perfis de alumínio para montagem de vigas de novos conjuntos de baterias de VE
Preste atenção aos seguintes pontos ao extrudar:
(1) É proibido aquecer os moldes no mesmo forno, caso contrário a temperatura do molde será irregular e a cristalização ocorrerá facilmente.
(2) Se ocorrer um desligamento anormal durante o processo de extrusão, o tempo de desligamento não deve exceder 3 minutos, caso contrário, o molde deve ser removido.
(3) É proibido retornar ao forno para aquecimento e então extrudar diretamente após a desmoldagem.
4. Medidas de reparo de mofo e sua eficácia
Após dezenas de reparos de mofo e melhorias experimentais de mofo, o seguinte plano razoável de reparo de mofo é proposto.
(1) Faça a primeira correção e ajuste no molde original:
① Tente afundar a ponte o máximo possível, e a largura da parte inferior da ponte deve ser ≤3 mm;
② A diferença de passo entre a correia de trabalho da cabeça e a correia de trabalho do molde inferior deve ser ≤1,0 mm;
③ Não deixe um bloqueio de fluxo;
④ A correia de trabalho entre as duas cabeças macho nas nervuras internas deve ser o mais curta possível, e a transição da ranhura de drenagem deve ser suave, tão grande e lisa quanto possível;
⑤ A correia de trabalho do molde inferior deve ser o mais curta possível;
⑥ Não deve haver zona morta em nenhum lugar (a faca vazia traseira não deve exceder 2 mm);
⑦ Repare o molde superior com grãos grossos na cavidade interna, reduza a correia de trabalho do molde inferior e achate o bloco de fluxo, ou não tenha um bloco de fluxo e encurte a correia de trabalho do molde inferior.
(2) Com base na modificação e melhoria do molde acima, as seguintes modificações do molde são realizadas:
① Elimine as zonas mortas das duas cabeças masculinas;
② Raspe o bloco de fluxo;
③ Reduza a diferença de altura entre a cabeça e a zona de trabalho da matriz inferior;
④ Encurte a zona de trabalho da matriz inferior.
(3) Após o reparo e melhoria do molde, a qualidade da superfície do produto acabado atinge um estado ideal, com uma superfície brilhante e sem grãos grossos, o que resolve efetivamente os problemas de grãos grossos, soldagem e outros defeitos existentes na superfície dos perfis de alumínio para EVs.
(4) O volume de extrusão aumentou dos 5 t/d originais para 15 t/d, melhorando significativamente a eficiência da produção.
5 Conclusão
Ao otimizar e melhorar repetidamente o molde original, um grande problema relacionado à granulação grossa na superfície e à soldagem de perfis de alumínio para veículos elétricos foi completamente resolvido.
(1) O elo mais fraco do molde original, a linha de posicionamento da nervura central, foi racionalmente otimizado. Ao eliminar as zonas mortas das duas cabeças, achatar o bloco de fluxo, reduzir a diferença de altura entre a cabeça e a zona de trabalho da matriz inferior e encurtar a zona de trabalho da matriz inferior, os defeitos superficiais da liga de alumínio 6063 usada neste tipo de automóvel, como grãos grossos e soldagem, foram superados com sucesso.
(2) O volume de extrusão aumentou de 5 t/d para 15 t/d, melhorando significativamente a eficiência da produção.
(3) Este caso bem-sucedido de projeto e fabricação de matriz de extrusão é representativo e referenciável na produção de perfis semelhantes e merece ser promovido.
Horário da publicação: 16/11/2024
