مع تزايد الوعي بحماية البيئة، أصبح تطوير الطاقة الجديدة والترويج لها عالميًا أمرًا حتميًا. في الوقت نفسه، تتزايد متطلبات تطوير مواد السيارات خفيفة الوزن، والاستخدام الآمن لسبائك الألومنيوم، وجودة أسطحها وحجمها وخصائصها الميكانيكية. على سبيل المثال، يبلغ وزن سيارة كهربائية وزنها 1.6 طن حوالي 450 كجم، أي ما يعادل حوالي 30%. تؤثر عيوب السطح التي تظهر في عملية إنتاج البثق، وخاصة مشكلة الحبوب الخشنة على الأسطح الداخلية والخارجية، بشكل خطير على تقدم إنتاج مقاطع الألومنيوم، وتُشكل عقبة أمام تطوير تطبيقاتها.
بالنسبة للمقاطع المبثوقة، يُعد تصميم وتصنيع قوالب البثق أمرًا بالغ الأهمية، لذا يُعد البحث والتطوير في قوالب مقاطع الألمنيوم للسيارات الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية. إن اقتراح حلول علمية ومعقولة للقوالب من شأنه أن يُحسّن معدل جودة وإنتاجية بثق مقاطع الألمنيوم للسيارات الكهربائية لتلبية طلب السوق.
1 معايير المنتج
(1) يجب أن تتوافق المواد والمعالجة السطحية ومقاومة التآكل للأجزاء والمكونات مع الأحكام ذات الصلة في ETS-01-007 "المتطلبات الفنية لأجزاء ملف سبائك الألومنيوم" وETS-01-006 "المتطلبات الفنية لمعالجة سطح الأكسدة الأنودية".
(2) معالجة السطح: الأكسدة الأنودية، يجب ألا يحتوي السطح على حبيبات خشنة.
(3) يجب ألا يكون سطح الأجزاء به عيوب مثل الشقوق والتجاعيد، كما يجب ألا يتعرض للتلوث بعد الأكسدة.
(4) المواد المحظورة في المنتج تلبي متطلبات Q/JL J160001-2017 "متطلبات المواد المحظورة والمقيدة في أجزاء ومواد السيارات".
(5) متطلبات الأداء الميكانيكي: قوة الشد ≥ 210 ميجا باسكال، قوة الخضوع ≥ 180 ميجا باسكال، الاستطالة بعد الكسر A50 ≥ 8%.
(6) متطلبات تركيب سبائك الألومنيوم للمركبات التي تعمل بالطاقة الجديدة موضحة في الجدول 1.
2 تحسين وتحليل مقارن لهيكل قالب البثق تحدث انقطاعات كبيرة في التيار الكهربائي
(1) الحل التقليدي 1: أي لتحسين تصميم قالب البثق الأمامي، كما هو موضح في الشكل 2. وفقًا لفكرة التصميم التقليدية، كما هو موضح بالسهم في الشكل، تتم معالجة موضع الضلع الأوسط وموضع التصريف تحت اللسان، حيث تكون التصريفات العلوية والسفلية 20 درجة على جانب واحد، ويُستخدم ارتفاع التصريف H15 مم لتزويد جزء الضلع بالألمنيوم المنصهر. يتم نقل السكين الفارغ تحت اللسان بزاوية قائمة، ويبقى الألومنيوم المنصهر في الزاوية، مما يسهل إنتاج مناطق ميتة باستخدام خبث الألومنيوم. بعد الإنتاج، يتم التحقق من خلال الأكسدة أن السطح معرض للغاية لمشاكل الحبوب الخشنة.
تم إجراء التحسينات الأولية التالية على عملية تصنيع القالب التقليدية:
أ. بناءً على هذا القالب، حاولنا زيادة إمداد الأضلاع بالألمنيوم عن طريق التغذية.
ب. على أساس العمق الأصلي، يتم تعميق عمق السكين الفارغ تحت اللسان، أي يتم إضافة 5 مم إلى 15 مم الأصلية؛
ج. يُزاد عرض الشفرة الفارغة تحت اللسان بمقدار ٢ مم، بناءً على ١٤ مم الأصلية. الصورة الفعلية بعد التحسين موضحة في الشكل ٣.
تُظهر نتائج التحقق أنه بعد التحسينات الأولية الثلاثة المذكورة أعلاه، لا تزال عيوب الحبيبات الخشنة موجودة في المقاطع بعد معالجة الأكسدة، ولم يتم حلها بشكل معقول. وهذا يُظهر أن خطة التحسين الأولية لا تزال غير قادرة على تلبية متطلبات إنتاج مواد سبائك الألومنيوم للسيارات الكهربائية.
(2) تم اقتراح المخطط الجديد 2 بناءً على التحسين الأولي. يظهر تصميم قالب المخطط الجديد 2 في الشكل 4. وفقًا "لمبدأ سيولة المعدن" و "قانون أقل مقاومة"، يتبنى قالب أجزاء السيارات المحسن مخطط تصميم "الفتحة الخلفية المفتوحة". يلعب موضع الضلع دورًا في التأثير المباشر ويقلل من مقاومة الاحتكاك؛ تم تصميم سطح التغذية ليكون "على شكل غطاء وعاء" ويتم معالجة موضع الجسر إلى نوع السعة، والغرض من ذلك هو تقليل مقاومة الاحتكاك وتحسين الاندماج وتقليل ضغط البثق؛ يتم غمر الجسر قدر الإمكان لمنع مشكلة الحبوب الخشنة في أسفل الجسر، وعرض السكين الفارغة أسفل لسان أسفل الجسر هو ≤3 مم؛ فرق الخطوة بين حزام العمل وحزام عمل القالب السفلي هو ≤1.0 مم؛ السكين الفارغة أسفل لسان القالب العلوي ناعمة ومتحولة بالتساوي، دون ترك حاجز تدفق، ويتم ثقب ثقب التشكيل بشكل مباشر قدر الإمكان؛ سير العمل بين الرأسين عند الضلع الداخلي الأوسط قصير قدر الإمكان، وعادةً ما تكون قيمته 1.5 إلى 2 ضعف سمك الجدار. يتميز أخدود التصريف بانسيابية انتقاله لتلبية متطلبات تدفق كمية كافية من ماء الألمنيوم المعدني إلى التجويف، مما يُحقق حالة انصهار كاملة، دون ترك أي منطقة ميتة (لا يتجاوز حجم السكين الفارغ خلف القالب العلوي 2 إلى 2.5 مم). يوضح الشكل 5 مقارنة بين هيكل قالب البثق قبل التحسين وبعده.
(3) انتبه إلى تحسين تفاصيل المعالجة. تم صقل موضع الجسر وتوصيله بسلاسة، وتم تسطيح أحزمة العمل العلوية والسفلية للقالب، مما أدى إلى تقليل مقاومة التشوه، وتحسين تدفق المعدن للحد من التشوه غير المتساوي. ويمكن لهذا أن يحل بفعالية مشاكل مثل الحبيبات الخشنة واللحام، مما يضمن تزامن موضع تفريغ الضلع وسرعة جذر الجسر مع الأجزاء الأخرى، ويحل بشكل منطقي وعلمي مشاكل السطح مثل لحام الحبيبات الخشنة على سطح مقطع الألومنيوم. يوضح الشكل 6 المقارنة قبل وبعد تحسين تصريف القالب.
3 عملية البثق
بالنسبة لسبائك الألومنيوم 6063-T6 للسيارات الكهربائية، حُسبت نسبة البثق للقالب المنقسم لتكون 20-80، ونسبة البثق لهذه المادة الألومنيومية في آلة 1800 طن هي 23، مما يُلبي متطلبات أداء الإنتاج الخاصة بالآلة. عملية البثق موضحة في الجدول 2.
الجدول 2 عملية إنتاج البثق لمقاطع الألومنيوم لتركيب عوارض مجموعات بطاريات السيارات الكهربائية الجديدة
انتبه إلى النقاط التالية عند البثق:
(1) يمنع تسخين القوالب في نفس الفرن، وإلا فإن درجة حرارة القالب ستكون غير متساوية وسيحدث التبلور بسهولة.
(2) إذا حدث إيقاف تشغيل غير طبيعي أثناء عملية البثق، يجب ألا يتجاوز وقت الإيقاف 3 دقائق، وإلا فيجب إزالة القالب.
(3) يمنع الرجوع إلى الفرن للتسخين ثم البثق مباشرة بعد إزالة القالب.
4. إجراءات إصلاح العفن وفعاليتها
بعد عشرات من إصلاحات العفن وتحسينات العفن التجريبية، تم اقتراح خطة إصلاح العفن المعقولة التالية.
(1) قم بإجراء التصحيح والتعديل الأول على القالب الأصلي:
① حاول غرق الجسر قدر الإمكان، ويجب أن يكون عرض الجزء السفلي من الجسر ≤3 مم؛
② يجب أن يكون فرق الخطوة بين حزام العمل للرأس وحزام العمل للقالب السفلي ≤1.0 مم؛
③ لا تترك انسدادًا في التدفق؛
④ يجب أن يكون حزام العمل بين الرأسين الذكريين عند الأضلاع الداخلية قصيرًا قدر الإمكان، ويجب أن يكون انتقال أخدود الصرف سلسًا وكبيرًا وسلسًا قدر الإمكان؛
⑤ يجب أن يكون حزام العمل للقالب السفلي قصيرًا قدر الإمكان؛
⑥ لا ينبغي ترك منطقة ميتة في أي مكان (يجب ألا يتجاوز السكين الفارغ الخلفي 2 مم)؛
⑦ قم بإصلاح القالب العلوي بحبيبات خشنة في التجويف الداخلي، وقم بتقليل حزام العمل للقالب السفلي وتسطيح كتلة التدفق، أو لا يوجد كتلة تدفق وقم بتقصير حزام العمل للقالب السفلي.
(2) بناءً على التعديل الإضافي للقالب وتحسين القالب أعلاه، يتم إجراء تعديلات القالب التالية:
① إزالة المناطق الميتة في الرأسين الذكريين؛
② اكشط كتلة التدفق؛
③ تقليل فرق الارتفاع بين الرأس ومنطقة العمل بالقالب السفلي؛
④ قم بتقصير منطقة عمل القالب السفلي.
(3) بعد إصلاح القالب وتحسينه، تصل جودة سطح المنتج النهائي إلى حالة مثالية، مع سطح لامع وخالٍ من الحبوب الخشنة، مما يحل بشكل فعال مشاكل الحبوب الخشنة واللحام والعيوب الأخرى الموجودة على سطح مقاطع الألومنيوم للسيارات الكهربائية.
(4) تم زيادة حجم البثق من 5 طن/يوم الأصلي إلى 15 طن/يوم، مما أدى إلى تحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير.
5 الخاتمة
من خلال التحسين والتطوير المتكرر للقالب الأصلي، تم حل مشكلة رئيسية تتعلق بالحبوب الخشنة على السطح ولحام مقاطع الألومنيوم للسيارات الكهربائية بشكل كامل.
(1) تم تحسين نقطة الضعف في القالب الأصلي، وهي خط موضع الضلع الأوسط، بشكل عقلاني. من خلال إزالة المناطق الميتة للرأسين، وتسطيح كتلة التدفق، وتقليل فرق الارتفاع بين الرأس ومنطقة عمل القالب السفلي، وتقصير منطقة عمل القالب السفلي، تم التغلب بنجاح على عيوب سطح سبيكة الألومنيوم 6063 المستخدمة في هذا النوع من السيارات، مثل الحبوب الخشنة واللحام.
(2) تم زيادة حجم البثق من 5 طن/يوم إلى 15 طن/يوم، مما أدى إلى تحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير.
(3) هذه الحالة الناجحة لتصميم وتصنيع قالب البثق تمثل نموذجًا جديرًا بالإشارة إليه في إنتاج مقاطع مماثلة وتستحق الترويج.
وقت النشر: ١٦ نوفمبر ٢٠٢٤
