A bateria é o componente principal de um veículo elétrico e seu desempenho determina os indicadores técnicos como vida útil da bateria, consumo de energia e vida útil do veículo elétrico.A bandeja da bateria no módulo de bateria é o principal componente que desempenha as funções de transporte, proteção e resfriamento.A bateria modular é disposta na bandeja da bateria, fixada no chassi do carro através da bandeja da bateria, conforme mostrado na Figura 1. Por ser instalada na parte inferior da carroceria do veículo e o ambiente de trabalho ser severo, a bandeja da bateria precisa ter a função de evitar impactos e perfurações de pedras para evitar que o módulo da bateria seja danificado.A bandeja da bateria é uma importante parte estrutural de segurança dos veículos elétricos.A seguir é apresentado o processo de formação e o projeto do molde de bandejas de bateria de liga de alumínio para veículos elétricos.
Figura 1 (bandeja de bateria em liga de alumínio)
1 Análise de processo e projeto de molde
1.1 Análise de fundição
A bandeja de bateria de liga de alumínio para veículos elétricos é mostrada na Figura 2. As dimensões gerais são 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, 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, resistência ao escoamento ≥ 225MPa, alongamento ≥ 6%, dureza Brinell ≥ 75 ~ 90HBS, precisa atender à estanqueidade ao ar e aos requisitos IP67 e IP69K.
Figura 2 (bandeja de bateria em liga de alumínio)
1.2 Análise do processo
A fundição sob pressão é um método de fundição especial entre a fundição sob pressão e a fundição por gravidade.Não só tem as vantagens de usar moldes metálicos para ambos, mas também tem as características de enchimento estável.A fundição sob pressão de baixa pressão tem as vantagens de enchimento em baixa velocidade de baixo para cima, velocidade fácil de controlar, pequeno impacto e respingos de alumínio líquido, menos escória de óxido, alta densidade de tecido e altas propriedades mecânicas.Sob fundição sob pressão de baixa pressão, o alumínio líquido é preenchido suavemente e a peça fundida solidifica e cristaliza sob pressão, e a peça fundida com estrutura altamente densa, altas propriedades mecânicas e bela aparência pode ser obtida, o que é adequado para formar grandes peças fundidas de paredes finas .
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 deste material geralmente requer um controle razoável da temperatura do molde para produzir peças fundidas grandes e finas.
1.3 Sistema de vazamento
Tendo em conta as características das peças fundidas grandes e finas, é necessário projetar múltiplas portas.Ao mesmo tempo, para garantir o enchimento suave do alumínio líquido, são adicionados canais de enchimento na janela, que precisam ser removidos no pós-processamento.Dois esquemas de processo do sistema de vazamento foram projetados na fase inicial e cada esquema foi comparado.Conforme mostrado na Figura 3, o esquema 1 dispõe 9 portões e adiciona canais de alimentação na janela;o esquema 2 dispõe de 6 comportas vazando do lado da peça fundida a ser formada.A análise de simulação CAE é mostrada na Figura 4 e Figura 5. Use os resultados da simulação para otimizar a estrutura do molde, tente evitar o impacto adverso do projeto do molde na qualidade das peças fundidas, reduza a probabilidade de defeitos de fundição e encurte o ciclo de desenvolvimento de fundições.
Figura 3 (Comparação de dois esquemas de processo para baixa pressão
Figura 4 (Comparação do campo de temperatura durante o enchimento)
Figura 5 (Comparação de defeitos de porosidade de contração 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 de acordo com a teoria do enchimento paralelo do alumínio líquido como um todo, e as partes simuladas de porosidade de contração da peça fundida são resolvido fortalecendo o 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 peça fundida formada pelo esquema 1 tem maior uniformidade que a do esquema 2, o que favorece o enchimento da cavidade .A peça fundida formada pelo esquema 2 não possui o resíduo de comporta como no esquema 1. a porosidade de retração é melhor que a do esquema 1.
Desvantagens dos dois esquemas: Como a comporta está disposta na peça fundida a ser formada no esquema 1, haverá um resíduo da porta na peça fundida, que aumentará cerca de 0,7ka em comparação com a peça fundida original.a partir da temperatura do alumínio líquido no enchimento simulado do esquema 2, a temperatura do alumínio líquido na extremidade distal já é baixa e a simulação está abaixo do 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 na moldagem por fundição.
Combinado com a análise de vários fatores, o esquema 2 foi escolhido como sistema de vazamento.Tendo em conta as deficiências do esquema 2, o sistema de vazamento e o sistema de aquecimento são otimizados no projeto do molde.Conforme mostrado na Figura 6, é adicionado o riser de transbordamento, o que é benéfico para o enchimento de alumínio líquido e reduz ou evita a ocorrência de defeitos nas peças moldadas.
Figura 6 (Sistema de vazamento otimizado)
1.4 Sistema de refrigeração
As peças que suportam tensões e as áreas com altos requisitos de desempenho mecânico das peças fundidas precisam ser adequadamente resfriadas ou alimentadas para evitar porosidade por contração ou trincas térmicas.A espessura básica da parede da peça fundida é de 4 mm e a solidificação será afetada pela dissipação de calor do próprio molde.Para suas partes importantes, é montado um sistema de resfriamento, conforme mostrado na Figura 7. Após a conclusão do enchimento, passe água para esfriar, e o tempo específico de resfriamento precisa ser ajustado no local de vazamento para garantir que a sequência de solidificação seja formado a partir da extremidade oposta do portão até a extremidade do portão, e o portão e o riser são solidificados na extremidade para obter o efeito de alimentação.A peça com espessura de parede mais espessa adota o método de adicionar resfriamento de água à pastilha.Este método tem um efeito melhor no processo de fundição real e pode evitar a porosidade de contração.
Figura 7 (Sistema de refrigeração)
1.5 Sistema de exaustão
Como a cavidade do metal fundido sob pressão é fechada, ela não tem boa permeabilidade ao ar como os moldes de areia, nem escapa através dos risers na fundição por gravidade em geral, a exaustão 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 sob pressão de baixa pressão pode ser exaurido através das aberturas, ranhuras de exaustão e tampões de exaustão na superfície de partição, haste de pressão, etc.
O projeto do tamanho do escapamento no sistema de escapamento deve ser propício à exaustão sem transbordamento. Um sistema de escapamento razoável pode evitar defeitos nas peças fundidas, como enchimento insuficiente, superfície solta e baixa resistência.A área de enchimento final do alumínio líquido durante o processo de vazamento, como o apoio lateral e o riser do molde superior, precisa ser equipada com gases de exaustão.Tendo em vista o fato de que o alumínio líquido flui facilmente para a abertura do tampão de exaustão no processo real de fundição sob pressão, o que leva à situação em que o tampão de ar é puxado para fora quando o molde é aberto, três métodos são adotados após diversas tentativas e melhorias: O Método 1 utiliza tampão de ar sinterizado por metalurgia do pó, conforme mostrado na Figura 8 (a), a desvantagem é que o custo de fabricação é alto;O método 2 utiliza um tampão de exaustão do tipo costura com folga de 0,1 mm, conforme mostrado na Figura 8 (b), a desvantagem é que a costura de exaustão é facilmente bloqueada após a pulverização da tinta;O Método 3 usa um tampão de exaustão cortado com fio, a folga é de 0,15 ~ 0,2 mm, conforme mostrado na Figura 8 (c).As desvantagens são a baixa eficiência de processamento e o alto custo de fabricação.Diferentes bujões de exaustão precisam ser selecionados de acordo com a área real da peça fundida.Geralmente, os tampões de ventilação sinterizados e cortados com fio são usados para a cavidade da peça fundida, e o tipo de costura é usado para a cabeça do núcleo de areia.
Figura 8 (3 tipos de bujões de exaustão adequados para fundição sob pressão)
1.6 Sistema de aquecimento
A peça fundida é grande em tamanho e fina na espessura da parede.Na análise do fluxo do molde, a vazão do alumínio líquido no final do enchimento é insuficiente.A razão é que o alumínio líquido demora muito para fluir, a temperatura cai e o alumínio líquido solidifica antecipadamente e perde sua capacidade de fluxo, ocorre fechamento a frio ou vazamento insuficiente, o riser da matriz superior não será capaz de atingir o efeito da alimentação.Com base nesses problemas, sem alterar a espessura da parede e o formato da peça fundida, aumente a temperatura do alumínio líquido e a temperatura do molde, melhore a fluidez do alumínio líquido e resolva o problema de fechamento a frio ou vazamento insuficiente.No entanto, a temperatura excessiva do alumínio líquido e a temperatura do molde produzirão novas junções térmicas ou porosidade de contração, resultando em furos planos excessivos após o processamento de fundição.Portanto, é necessário selecionar uma temperatura apropriada para o alumínio líquido e uma temperatura apropriada para o molde.De acordo com a experiência, a temperatura do alumínio líquido é controlada em cerca de 720°C e a temperatura do molde é controlada em 320~350°C.
Tendo em vista o grande volume, a fina espessura da parede e a baixa altura da peça fundida, é instalado um sistema de aquecimento na parte superior do molde.Conforme mostrado na Figura 9, a direção da chama está voltada para o fundo e a lateral do molde para aquecer o plano inferior e a lateral da peça fundida.De acordo com a situação de vazamento no local, ajuste o tempo de aquecimento e a chama, controle a temperatura da parte superior do molde em 320 ~ 350 ℃, garanta a fluidez do alumínio líquido dentro de uma faixa razoável e faça com que o alumínio líquido preencha a cavidade e riser.No uso real, o sistema de aquecimento pode garantir efetivamente a fluidez do alumínio líquido.
Figura 9 (Sistema de aquecimento)
2. Estrutura do molde e princípio de funcionamento
De acordo com o processo de fundição sob pressão de baixa pressão, aliado às características da peça fundida e à estrutura do equipamento, para garantir que a peça fundida formada permaneça no molde superior, as estruturas de extração do núcleo frontal, traseira, esquerda e direita são projetado no molde superior.Depois que a peça fundida é formada e solidificada, os moldes superior e inferior são abertos primeiro e, em seguida, puxam o núcleo em 4 direções e, finalmente, a placa superior do molde superior empurra para fora a peça fundida formada.A estrutura do molde é mostrada na Figura 10.
Figura 10 (Estrutura do molde)
Editado por May Jiang da MAT Aluminium
Horário da postagem: 11 de maio de 2023
