Батерија је основна компонента електричног возила, а њене перформансе одређују техничке показатеље као што су век трајања батерије, потрошња енергије и радни век електричног возила.Лежиште батерије у модулу батерије је главна компонента која обавља функције ношења, заштите и хлађења.Модуларни пакет батерија је распоређен у лежишту за батерије, фиксиран на шасији аутомобила кроз лежиште за акумулатор, као што је приказано на слици 1. Пошто је инсталиран на дну каросерије возила и радно окружење је сурово, лежиште батерије треба да има функцију спречавања удара камена и бушења како би се спречило оштећење модула батерије.Лежиште за батерије је важан безбедносни структурни део електричних возила.Следеће представља процес формирања и дизајн калупа носача батерија од легуре алуминијума за електрична возила.
Слика 1 (Положај батерије од легуре алуминијума)
1 Анализа процеса и дизајн калупа
1.1 Анализа ливења
Носач акумулатора од легуре алуминијума за електрична возила је приказан на слици 2. Укупне димензије су 1106мм×1029мм×136мм, основна дебљина зида је 4мм, квалитет ливења је око 15,5кг, а квалитет ливења након обраде је око 12,5кг.Материјал је А356-Т6, затезна чврстоћа ≥ 290МПа, граница течења ≥ 225МПа, издужење ≥ 6%, тврдоћа по Бринелу ≥ 75 ~ 90ХБС, потребно је да испуни захтеве за непропусност ваздуха и ИП67 и ИП69К.
Слика 2 (Положај батерије од легуре алуминијума)
1.2 Анализа процеса
Ливење под ниским притиском је посебна метода ливења између ливења под притиском и ливења под притиском.Не само да има предности коришћења металних калупа за оба, већ има и карактеристике стабилног пуњења.Ливење под ниским притиском има предности пуњења при малој брзини одоздо према горе, лако контролисати брзину, мали удар и прскање течног алуминијума, мање оксидне шљаке, велику густину ткива и висока механичка својства.Под ливењем под ниским притиском, течни алуминијум се пуни глатко, а ливење се учвршћује и кристализује под притиском, а може се добити одлив са високом густом структуром, високим механичким својствима и лепим изгледом, што је погодно за формирање великих одливака танких зидова. .
Према механичким особинама које захтева ливење, материјал за ливење је А356, који може задовољити потребе купаца након третмана Т6, али флуидност сипања овог материјала генерално захтева разумну контролу температуре калупа за производњу великих и танких одливака.
1.3 Систем за изливање
С обзиром на карактеристике великих и танких одливака, потребно је дизајнирати више капија.Истовремено, како би се обезбедило несметано пуњење течног алуминијума, на прозору се додају канали за пуњење, које је потребно уклонити накнадном обрадом.У раној фази су пројектоване две процесне шеме система за изливање и свака шема је упоређена.Као што је приказано на слици 3, шема 1 распоређује 9 капија и додаје канале за напајање на прозору;Шема 2 распоређује 6 капија које се изливају са стране одливака који се формира.Анализа ЦАЕ симулације је приказана на слици 4 и слици 5. Користите резултате симулације за оптимизацију структуре калупа, покушајте да избегнете негативан утицај дизајна калупа на квалитет одливака, смањите вероватноћу дефекта ливења и скратите развојни циклус одливака.
Слика 3 (Поређење две шеме процеса за ниски притисак
Слика 4 (Поређење поља температуре током пуњења)
Слика 5 (Поређење дефеката порозности скупљања након очвршћавања)
Резултати симулације горње две шеме показују да се течни алуминијум у шупљини креће нагоре приближно паралелно, што је у складу са теоријом паралелног пуњења течног алуминијума у целини, а симулирани делови порозности скупљања одливака су решено појачаним хлађењем и другим методама.
Предности две шеме: Судећи по температури течног алуминијума током симулираног пуњења, температура дисталног краја одливака формираног по шеми 1 има већу униформност од оне на шеми 2, што погодује пуњењу шупљине .Одливање формирано по шеми 2 нема остатке капије као на шеми 1. порозност скупљања је боља од оне на шеми 1.
Недостаци ове две шеме: Пошто је капија распоређена на одливу да се формира на шеми 1, на одливу ће бити остатка капије, што ће се повећати за око 0,7 ка у поређењу са оригиналним одливом.од температуре течног алуминијума у шеми 2 симулираног пуњења, температура течног алуминијума на дисталном крају је већ ниска, а симулација је под идеалним стањем температуре калупа, тако да капацитет протока течног алуминијума може бити недовољан у стварном стању, и постојаће проблем потешкоће у ливењу калупа.
У комбинацији са анализом различитих фактора, као систем за изливање изабрана је шема 2.С обзиром на недостатке шеме 2, систем за изливање и систем грејања су оптимизовани у дизајну калупа.Као што је приказано на слици 6, додат је преливни успон који је користан за пуњење течног алуминијума и смањује или избегава појаву дефеката на изливеним одливцима.
Слика 6 (Оптимизовани систем за изливање)
1.4 Систем хлађења
Делови и подручја са високим механичким перформансама одливака морају бити правилно хлађени или напајани да би се избегла порозност скупљања или термичко пуцање.Основна дебљина зида одливака је 4мм, а на очвршћавање ће утицати расипање топлоте самог калупа.За његове важне делове, постављен је систем за хлађење, као што је приказано на слици 7. Након што је пуњење завршено, пустите воду да се охлади, а одређено време хлађења треба да се подеси на месту сипања како би се обезбедио редослед очвршћавања. формирани од краја од краја до краја капије, а капија и успон су очвршћени на крају да би се постигао ефекат напајања.Део дебљине зида усваја методу додавања воденог хлађења уметку.Ова метода има бољи ефекат у стварном процесу ливења и може избећи порозност скупљања.
Слика 7 (Систем за хлађење)
1.5 Издувни систем
Пошто је шупљина метала за ливење под ниским притиском затворена, нема добру пропусност ваздуха као пешчани калупи, нити се издувава кроз успоне у општем гравитационом ливењу, издув шупљине за ливење под ниским притиском ће утицати на процес пуњења течности алуминијума и квалитета одливака.Калуп за ливење под ниским притиском може се извући кроз празнине, издувне жлебове и издувне чепове на површини за раздвајање, потисну шипку итд.
Дизајн величине издувних гасова у издувном систему треба да буде погодан за издувавање без преливања, разуман издувни систем може спречити одливке од дефеката као што су недовољно пуњење, лабава површина и мала чврстоћа.Завршна област пуњења течног алуминијума током процеса сипања, као што су бочни наслон и успон горњег калупа, треба да буде опремљена издувним гасом.С обзиром на чињеницу да течни алуминијум лако тече у отвор издувног чепа у стварном процесу ливења под ниским притиском, што доводи до ситуације да се ваздушни чеп извлачи када се калуп отвори, усвајају се три методе након неколико покушаја и побољшања: Метод 1 користи синтеровани ваздушни чеп металургијом праха, као што је приказано на слици 8(а), недостатак је што је цена производње висока;Метода 2 користи издувни чеп са шавом са размаком од 0,1 мм, као што је приказано на слици 8(б), недостатак је што се издувни шав лако блокира након прскања боје;Метода 3 користи издувни чеп одрезан од жице, размак је 0,15~0,2 мм, као што је приказано на слици 8(ц).Недостаци су ниска ефикасност обраде и висока цена производње.Различите издувне чепове треба изабрати у складу са стварном површином ливења.Генерално, синтеровани и жичани чепови за вентилацију се користе за шупљину ливења, а тип шава се користи за главу пешчаног језгра.
Слика 8 (3 типа издувних чепова погодних за ливење под ниским притиском)
1.6 Систем грејања
Одлив је великих димензија и танке дебљине зида.У анализи протока калупа, брзина протока течног алуминијума на крају пуњења је недовољна.Разлог је тај што је течни алуминијум предуго да тече, температура пада, а течни алуминијум се унапред стврдњава и губи способност течења, долази до хладног затварања или недовољног изливања, подизач горње матрице неће моћи да постигне ефекат храњења.На основу ових проблема, без промене дебљине зида и облика одливака, повећати температуру течног алуминијума и температуру калупа, побољшати флуидност течног алуминијума и решити проблем хладног затварања или недовољног изливања.Међутим, прекомерна температура течног алуминијума и температура калупа ће произвести нове термичке спојеве или порозност скупљања, што ће резултирати прекомерним равним рупама након обраде ливења.Због тога је неопходно одабрати одговарајућу температуру течног алуминијума и одговарајућу температуру калупа.Према искуству, температура течног алуминијума се контролише на око 720 ℃, а температура калупа се контролише на 320 ~ 350 ℃.
С обзиром на велику запремину, танку дебљину зида и малу висину одливака, на горњи део калупа је уграђен систем грејања.Као што је приказано на слици 9, смер пламена је окренут према дну и бочној страни калупа да би се загрејала доња равнина и бочна страна одливака.Према ситуацији изливања на лицу места, подесите време загревања и пламен, контролишите температуру горњег дела калупа на 320 ~ 350 ℃, обезбедите флуидност течног алуминијума у разумном опсегу и учините да течни алуминијум испуни шупљину и успон.У стварној употреби, систем грејања може ефикасно да обезбеди флуидност течног алуминијума.
Слика 9 (Систем грејања)
2. Структура калупа и принцип рада
Према процесу ливења под ниским притиском, у комбинацији са карактеристикама ливења и структуром опреме, како би се обезбедило да формирани одлив остаје у горњем калупу, предња, задња, лева и десна вучне структуре за језгро су дизајниран на горњем калупу.Након што се ливење формира и очврсне, прво се отварају горњи и доњи калупи, а затим повлаче језгро у 4 правца, да би на крају горња плоча горњег калупа изгурала формирани одлив.Структура калупа је приказана на слици 10.
Слика 10 (структура калупа)
Уредио Маи Јианг из МАТ Алуминиум
Време поста: 11. мај 2023
