A bateria é o componente principal de um veículo elétrico e seu desempenho determina os indicadores técnicos, como duração da bateria, consumo de energia e vida útil do veículo elétrico. A bandeja da bateria no módulo da bateria é o componente principal que executa as funções de transporte, proteção e resfriamento. A bateria modular é organizada na bandeja de bateria, fixada no chassi do carro através da bandeja da bateria, como mostrado na Figura 1. Como está instalado na parte inferior do corpo do veículo e o ambiente de trabalho é duro, a bandeja da bateria precisa ter a função de impedir o impacto e a punção da pedra para impedir que o módulo da bateria seja danificado. A bandeja da bateria é uma importante parte estrutural de segurança dos veículos elétricos. A seguir, apresenta o processo de formação e o design do molde de bandejas de bateria de liga de alumínio para veículos elétricos.
Figura 1 (bandeja de bateria de liga de alumínio)
1 Análise de processo e design de molde
1.1 Análise de fundição
A bandeja de bateria da liga de alumínio para veículos elétricos é mostrada na Figura 2. As dimensões gerais são 1106 mm × 1029 mm × 136mm, a espessura básica da parede é de 4 mm, a qualidade da fundição é de cerca de 15,5 kg e a qualidade da fundição após o processamento é de cerca de 12,5 kg. O material é A356-T6, resistência à tração ≥ 290MPa, força de escoamento ≥ 225MPa, alongamento ≥ 6%, dureza Brinell ≥ 75 ~ 90hbs, precisa atender aos requisitos de tensão e IP67 e IP69K.
Figura 2 (bandeja de bateria de liga de alumínio)
1.2 Análise de processo
A fundição de matriz de baixa pressão é um método especial de fundição entre fundição por pressão e fundição por gravidade. Não apenas tem as vantagens de usar moldes de metal para ambos, mas também tem as características do enchimento estável. A fundição da matriz de baixa pressão tem as vantagens do enchimento de baixa velocidade de baixo para cima, fácil de controlar velocidade, pequeno impacto e respingo de alumínio líquido, menos escória de óxido, alta densidade de tecidos e altas propriedades mecânicas. Sob fundição de matriz de baixa pressão, o alumínio líquido é preenchido sem problemas, e a fundição solidifica e cristaliza sob pressão, e a fundição com alta estrutura densa, propriedades mecânicas altas e aparência bonita podem ser obtidas, o que é adequado para formar peças fundidas de paredes finas grandes .
De acordo com as propriedades mecânicas exigidas pela fundição, o material de fundição é A356, que pode atender às necessidades dos clientes após o tratamento T6, mas a fluidez de vazamento desse material geralmente requer controle razoável da temperatura do molde para produzir peças fundidas e finas.
1.3 Sistema de vazamento
Em vista das características de peças fundidas grandes e finas, vários portões precisam ser projetados. Ao mesmo tempo, para garantir o enchimento suave do alumínio líquido, os canais de preenchimento são adicionados na janela, que precisam ser removidos pós-processamento. Dois esquemas de processo do sistema de vazamento foram projetados no estágio inicial e cada esquema foi comparado. Como mostrado na Figura 3, o esquema 1 organiza 9 portões e adiciona canais de alimentação na janela; O esquema 2 organiza 6 portões derramando do lado da fundição a serem formados. A análise de simulação CAE é mostrada na Figura 4 e na Figura 5. Use os resultados da simulação para otimizar a estrutura do molde, tente evitar o impacto adverso do projeto de molde na qualidade das peças fundidas, reduzir a probabilidade de defeitos de fundição e reduzir o ciclo de desenvolvimento de peças fundidas.
Figura 3 (comparação de dois esquemas de processo para baixa pressão
Figura 4 (comparação de campo de temperatura durante o enchimento)
Figura 5 (comparação de defeitos de porosidade de encolhimento após solidificação)
Os resultados da simulação dos dois esquemas acima mostram que o alumínio líquido na cavidade se move para cima aproximadamente em paralelo, o que está alinhado com a teoria do preenchimento paralelo do alumínio líquido como um todo, e a porosidade de encolhimento simulada partes da fundição são Resolvido pelo fortalecimento do resfriamento e outros métodos.
Vantagens dos dois esquemas: a julgar pela temperatura do alumínio líquido durante o enchimento simulado, a temperatura da extremidade distal da fundição formada pelo Esquema 1 tem maior uniformidade que a do esquema 2, que é propício ao enchimento da cavidade . A fundição formada pelo Esquema 2 não possui o resíduo da porta como o esquema 1. A porosidade do encolhimento é melhor que a do esquema 1.
Desvantagens dos dois esquemas: como o portão está organizado no elenco a ser formado no Esquema 1, haverá um resíduo de portão no elenco, que aumentará cerca de 0,7ka em comparação com a fundição original. A partir da temperatura do alumínio líquido no enchimento simulado do Esquema 2, a temperatura do alumínio líquido na extremidade distal já está baixa e a simulação está no estado ideal da temperatura do molde; portanto, a capacidade de fluxo do alumínio líquido pode ser insuficiente em O estado real, e haverá um problema de dificuldade em fundir a moldagem.
Combinado com a análise de vários fatores, o esquema 2 foi escolhido como sistema de vazamento. Em vista das deficiências do Esquema 2, o sistema de vazamento e o sistema de aquecimento são otimizados no design do molde. Como mostrado na Figura 6, o riser de transbordamento é adicionado, o que é benéfico para o preenchimento de alumínio líquido e reduz ou evita a ocorrência de defeitos em peças fundidas moldadas.
Figura 6 (sistema de vazamento otimizado)
1.4 Sistema de refrigeração
As peças e as áreas com tensão com altos requisitos de desempenho mecânico das peças fundidas precisam ser resfriadas ou alimentadas adequadamente para evitar porosidade de encolhimento ou rachaduras térmicas. A espessura básica da parede da fundição é de 4 mm e a solidificação será afetada pela dissipação de calor do próprio molde. Para suas partes importantes, um sistema de resfriamento é configurado, como mostra a Figura 7. Após a conclusão do enchimento, passe a água para esfriar e o tempo de resfriamento específico precisa ser ajustado no local de vazamento para garantir que a sequência de solidificação seja Formado a partir da extremidade do portão até a extremidade do portão, e o portão e o riser são solidificados no final para alcançar o efeito da alimentação. A parte com espessura mais espessa da parede adota o método de adicionar resfriamento de água à inserção. Este método tem um efeito melhor no processo de fundição real e pode evitar a porosidade do encolhimento.
Figura 7 (sistema de refrigeração)
1.5 Sistema de exaustão
Como a cavidade do metal de fundição de matriz de baixa pressão está fechada, ele não possui boa permeabilidade ao ar como moldes de areia, nem esgota através de risers no elenco de gravidade geral, o escape da cavidade de fundição de baixa pressão afetará o processo de enchimento do líquido alumínio e a qualidade das peças fundidas. O molde de fundição de matriz de baixa pressão pode ser esgotado através das lacunas, ranhuras de escape e plugues de escape na superfície de despedida, haste de push etc.
O projeto do tamanho do escape no sistema de escape deve ser propício ao escape sem transbordar, um sistema de escape razoável pode impedir que os fundos de defeitos, como enchimento insuficiente, superfície solta e baixa resistência. A área de enchimento final do alumínio líquido durante o processo de vazamento, como o repouso lateral e o riser do molde superior, precisa ser equipado com gases de escape. Em vista do fato de que o alumínio líquido flui facilmente para a lacuna do plugue de escape no processo real de fundição de matriz de baixa pressão, o que leva à situação em que o plugue de ar é retirado quando o molde é aberto, três métodos são adotados após Várias tentativas e melhorias: o método 1 usa o plugue de ar sinterizado em metalurgia em pó, como mostrado na Figura 8 (a), a desvantagem é que o custo de fabricação é alto; O método 2 usa um plugue de escape do tipo costura com um intervalo de 0,1 mm, como mostrado na Figura 8 (b), a desvantagem é que a costura de escape é facilmente bloqueada após a pulverização da tinta; O método 3 usa um plugue de escape de corte de fio, a lacuna é de 0,15 ~ 0,2 mm, como mostrado na Figura 8 (c). As desvantagens são baixa eficiência de processamento e alto custo de fabricação. Plugues de escape diferentes precisam ser selecionados de acordo com a área real da fundição. Geralmente, os plugues de ventilação sinterizados e cortados de arame são usados para a cavidade da fundição, e o tipo de costura é usado para a cabeça do núcleo de areia.
Figura 8 (3 tipos de tampões de escape adequados para fundição de matriz de baixa pressão)
1.6 Sistema de aquecimento
A fundição é grande em tamanho e fina na espessura da parede. Na análise do fluxo de molde, a taxa de fluxo do alumínio líquido no final do enchimento é insuficiente. O motivo é que o alumínio líquido é muito longo para fluir, a temperatura cai e o alumínio líquido solidifica com antecedência e perde sua capacidade de fluxo, ocorre o fechamento frio ou o vazamento insuficiente, o riser do dado superior não será capaz de alcançar o Efeito da alimentação. Com base nesses problemas, sem alterar a espessura e a forma da parede da fundição, aumente a temperatura do alumínio líquido e a temperatura do molde, melhore a fluidez do alumínio líquido e resolva o problema de fechado a frio ou vazamento insuficiente. No entanto, a temperatura excessiva de alumínio líquido e a temperatura do molde produzirá novas junções térmicas ou porosidade de encolhimento, resultando em poços de planos excessivos após o processamento da fundição. Portanto, é necessário selecionar uma temperatura de alumínio líquido apropriada e uma temperatura apropriada do molde. De acordo com a experiência, a temperatura do alumínio líquido é controlada em cerca de 720 ℃, e a temperatura do molde é controlada em 320 ~ 350 ℃.
Em vista do grande volume, espessura da parede fina e baixa altura da fundição, um sistema de aquecimento é instalado na parte superior do molde. Como mostrado na Figura 9, a direção da chama fica de frente para o fundo e o lado do molde para aquecer o plano inferior e o lado da fundição. De acordo com a situação de vazamento no local, ajuste o tempo e a chama de aquecimento, controlem a temperatura da parte superior do molde a 320 ~ 350 ℃, verifique se a fluidez do alumínio líquido dentro de uma faixa razoável e faça com que o alumínio líquido preencha a cavidade da cavidade e riser. No uso real, o sistema de aquecimento pode efetivamente garantir a fluidez do alumínio líquido.
Figura 9 (sistema de aquecimento)
2. Estrutura do molde e princípio de trabalho
De acordo com o processo de fundição de matriz de baixa pressão, combinado com as características do elenco e a estrutura do equipamento, a fim de garantir que as estruturas de fundição formadas permaneçam no molde superior, nas estruturas de puxar núcleo frontal, traseiro, esquerda e direita sejam projetado no molde superior. Depois que a fundição é formada e solidificada, os moldes superior e inferior são abertos primeiro e depois puxam o núcleo em 4 direções e, finalmente, a placa superior do molde superior empurra a fundição formada. A estrutura do molde é mostrada na Figura 10.
Figura 10 (estrutura do molde)
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Hora de postagem: maio-11-2023
