La batería es el componente central de un vehículo eléctrico, y su rendimiento determina los indicadores técnicos, como la duración de la batería, el consumo de energía y la vida útil del vehículo eléctrico. La bandeja de la batería en el módulo de la batería es el componente principal que realiza las funciones de transportar, proteger y enfriar. La batería modular está dispuesta en la bandeja de la batería, fijada en el chasis del automóvil a través de la bandeja de la batería, como se muestra en la Figura 1. Dado que está instalado en la parte inferior del cuerpo del vehículo y el entorno de trabajo es duro, la bandeja de la batería Necesita tener la función de evitar el impacto y la punción de piedra para evitar que el módulo de la batería se dañe. La bandeja de la batería es una parte estructural de seguridad importante de los vehículos eléctricos. El siguiente introduce el proceso de formación y el diseño de moho de bandejas de baterías de aleación de aluminio para vehículos eléctricos.
Figura 1 (bandeja de batería de aleación de aluminio)
1 Análisis de procesos y diseño de moho
1.1 Análisis de casting
La bandeja de batería de aleación de aluminio para vehículos eléctricos se muestra en la Figura 2. Las dimensiones generales son 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, el grosor básico de la pared es de 4 mm, la calidad de fundición es de aproximadamente 15.5 kg y la calidad de fundición después del procesamiento es de aproximadamente 12.5 kg. El material es A356-T6, resistencia a la tracción ≥ 290MPa, resistencia al rendimiento ≥ 225MPa, alargamiento ≥ 6%, dureza de Brinell ≥ 75 ~ 90 hbs, necesita cumplir con la opresión del aire y los requisitos IP67 e IP69K.
Figura 2 (bandeja de batería de aleación de aluminio)
1.2 Análisis de procesos
La fundición a baja presión es un método de fundición especial entre la fundición a presión y la fundición por gravedad. No solo tiene las ventajas de usar moldes de metal para ambos, sino que también tiene las características del llenado estable. La fundición a baja presión tiene las ventajas del relleno de baja velocidad de abajo hacia arriba, velocidad fácil de controlar, pequeño impacto y salpicaduras de aluminio líquido, menos escoria de óxido, alta densidad tisular y altas propiedades mecánicas. Bajo fundición a muerte a baja presión, el aluminio líquido se llena suavemente, y la fundición se solidifica y cristaliza bajo presión, y se puede obtener la fundición con una estructura alta y densa, altas propiedades mecánicas y una apariencia hermosa, que es adecuada para formar grandes paredes delgadas de paredes delgadas .
De acuerdo con las propiedades mecánicas requeridas por la fundición, el material de fundición es A356, que puede satisfacer las necesidades de los clientes después del tratamiento con T6, pero la fluidez de vertido de este material generalmente requiere un control razonable de la temperatura del moho para producir fundiciones grandes y delgadas.
1.3 Sistema de vertido
En vista de las características de las fundiciones grandes y delgadas, se deben diseñar múltiples puertas. Al mismo tiempo, para garantizar el relleno suave de aluminio líquido, se agregan canales de llenado en la ventana, que deben eliminarse mediante el procesamiento posterior. Se diseñaron dos esquemas de proceso del sistema de vertido en la etapa inicial, y se comparó cada esquema. Como se muestra en la Figura 3, el esquema 1 organiza 9 puertas y agrega canales de alimentación en la ventana; El esquema 2 organiza 6 puertas que verten desde el lado del casting para formarse. El análisis de simulación CAE se muestra en la Figura 4 y la Figura 5. Use los resultados de la simulación para optimizar la estructura del molde, trate de evitar el impacto adverso del diseño del molde en la calidad de las fundiciones, reducir la probabilidad de defectos de fundición y acortar el ciclo de desarrollo de moldes.
Figura 3 (Comparación de dos esquemas de proceso para baja presión
Figura 4 (comparación de campo de temperatura durante el llenado)
Figura 5 (comparación de defectos de porosidad de contracción después de la solidificación)
Los resultados de la simulación de los dos esquemas anteriores muestran que el aluminio líquido en la cavidad se mueve hacia arriba aproximadamente en paralelo, lo que está en línea con la teoría del llenado paralelo del aluminio líquido en su conjunto, y las partes de porosidad de contracción simuladas de la fundición están resuelto fortaleciendo el enfriamiento y otros métodos.
Ventajas de los dos esquemas: a juzgar por la temperatura del aluminio líquido durante el relleno simulado, la temperatura del extremo distal de la fundición formada por el Esquema 1 tiene una uniformidad más alta que la del esquema 2, que conduce al llenado de la cavidad . El casting formado por el esquema 2 no tiene el residuo de la puerta como el esquema 1. La porosidad de contracción es mejor que la del Esquema 1.
Desventajas de los dos esquemas: Debido a que la puerta está organizada en el fundido para formarse en el Esquema 1, habrá un residuo de puerta en el casting, que aumentará aproximadamente 0.7ka en comparación con el casting original. A partir de la temperatura del aluminio líquido en el relleno simulado del esquema 2, la temperatura del aluminio líquido en el extremo distal ya es baja, y la simulación está bajo el estado ideal de la temperatura del molde, por lo que la capacidad de flujo del aluminio líquido puede ser insuficiente en El estado real, y habrá un problema de dificultad para lanzar el moldeo.
Combinado con el análisis de varios factores, el esquema 2 se eligió como el sistema de vertido. En vista de las deficiencias del esquema 2, el sistema de vertido y el sistema de calefacción están optimizados en el diseño del molde. Como se muestra en la Figura 6, se agrega el elevador de desbordamiento, que es beneficioso para el llenado de aluminio líquido y reduce o evita la ocurrencia de defectos en piezas de fundición moldeadas.
Figura 6 (sistema de vertido optimizado)
1.4 Sistema de enfriamiento
Las piezas y áreas con altos requisitos de rendimiento mecánico de las fundiciones deben enfriarse o alimentarse adecuadamente para evitar la porosidad de contracción o el agrietamiento térmico. El grosor básico de la pared de la fundición es de 4 mm, y la solidificación se verá afectada por la disipación de calor del molde en sí. Para sus piezas importantes, se establece un sistema de enfriamiento, como se muestra en la Figura 7. Después de completar el relleno, pase el agua para enfriar y el tiempo de enfriamiento específico debe ajustarse en el sitio de vertido para garantizar que la secuencia de solidificación sea formado desde el extremo de la puerta lejos del extremo de la puerta, y la puerta y el elevador se solidifican al final para lograr el efecto de alimentación. La parte con un grosor de pared más grueso adopta el método de agregar enfriamiento de agua al inserto. Este método tiene un mejor efecto en el proceso de fundición real y puede evitar la porosidad de contracción.
Figura 7 (sistema de enfriamiento)
1.5 Sistema de escape
Dado que se cierra la cavidad del metal de fundición a baja presión, no tiene una buena permeabilidad al aire como los moldes de arena, ni se agota a través de los elevadores en la fundición general de gravedad, el escape de la cavidad de fundición a baja presión afectará el proceso de llenado del líquido aluminio y la calidad de las piezas fundidas. El molde de fundición a baja presión se puede agotar a través de los huecos, ranuras de escape y tapones de escape en la superficie de separación, varilla de empuje, etc.
El diseño del tamaño de la escape en el sistema de escape debe ser propicio para el escape sin desbordarse, un sistema de escape razonable puede evitar que las fundiciones sean defectos como el relleno insuficiente, la superficie suelta y la baja resistencia. El área de llenado final del aluminio líquido durante el proceso de vertido, como el descanso lateral y el elevador del molde superior, debe equiparse con gases de escape. En vista del hecho de que el aluminio líquido fluye fácilmente hacia el espacio del tapón de escape en el proceso real de fundición a baja presión, lo que conduce a la situación de que el enchufe de aire se extrae cuando se abre el molde, se adoptan tres métodos después. Varios intentos y mejoras: el método 1 utiliza un enchufe de aire sinterizado de metalurgia en polvo, como se muestra en la Figura 8 (a), la desventaja es que el costo de fabricación es alto; El método 2 utiliza un tapón de escape de tipo costura con un espacio de 0.1 mm, como se muestra en la Figura 8 (b), la desventaja es que la costura de escape se bloquea fácilmente después de rociar pintura; El método 3 usa un tapón de escape de corte de cable, el espacio es 0.15 ~ 0.2 mm, como se muestra en la Figura 8 (c). Las desventajas son la baja eficiencia de procesamiento y el alto costo de fabricación. Se deben seleccionar diferentes enchufes de escape de acuerdo con el área real del casting. En general, los tapones de ventilación sinterizados y cortados con alambre se utilizan para la cavidad de la fundición, y el tipo de costura se usa para la cabeza del núcleo de arena.
Figura 8 (3 tipos de enchufes de escape adecuados para fundición de troqueles de baja presión)
1.6 Sistema de calefacción
La fundición es de gran tamaño y delgada en el grosor de la pared. En el análisis de flujo de moho, la velocidad de flujo del aluminio líquido al final del relleno es insuficiente. La razón es que el aluminio líquido es demasiado largo para fluir, la temperatura cae y el aluminio líquido se solidifica de antemano y pierde su capacidad de flujo, se produce un vertido en frío o un vertido insuficiente, el ascensor de la matriz superior no podrá lograr el efecto de la alimentación. En base a estos problemas, sin cambiar el grosor y la forma de la pared de la fundición, aumente la temperatura del aluminio líquido y la temperatura del moho, mejore la fluidez del aluminio líquido y resuelva el problema del cierre en frío o el vertido insuficiente. Sin embargo, la temperatura excesiva del aluminio líquido y la temperatura del moho producirán nuevas uniones térmicas o porosidad de contracción, lo que resulta en un agujeros de plano excesivos después del procesamiento de fundición. Por lo tanto, es necesario seleccionar una temperatura de aluminio líquido apropiada y una temperatura de moho apropiada. Según la experiencia, la temperatura del aluminio líquido se controla a aproximadamente 720 ℃, y la temperatura del molde se controla a 320 ~ 350 ℃.
En vista del gran volumen, el grosor de la pared delgada y la baja altura del fundición, se instala un sistema de calefacción en la parte superior del molde. Como se muestra en la Figura 9, la dirección de la llama se enfrenta al fondo y al lado del molde para calentar el plano inferior y el lado de la fundición. Según la situación de vertido en el sitio, ajuste el tiempo de calentamiento y la llama, controle la temperatura de la parte del molde superior a 320 ~ 350 ℃, asegure la fluidez del aluminio líquido dentro de un rango razonable y haga que el aluminio líquido llene la cavidad de la cavidad y Riser. En uso real, el sistema de calentamiento puede garantizar efectivamente la fluidez del aluminio líquido.
Figura 9 (sistema de calefacción)
2. Estructura de moho y principio de trabajo
De acuerdo con el proceso de fundición a baja presión, combinado con las características de la fundición y la estructura del equipo, para garantizar que la fundición formada permanezca en el molde superior, las estructuras de empuje del núcleo delantero, trasero, izquierdo y derecho diseñado en el molde superior. Después de formar y solidificar la fundición, los moldes superior e inferior se abren primero, y luego tiran del núcleo en 4 direcciones, y finalmente la placa superior del molde superior empuja la fundición formada. La estructura del molde se muestra en la Figura 10.
Figura 10 (estructura del molde)
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Tiempo de publicación: mayo-11-2023
