تصميم قالب الصب المنخفض للضغط المنخفض لعلاج بطارية سبيكة الألومنيوم من المركبات الكهربائية

البطارية هي المكون الأساسي للسيارة الكهربائية ، ويحدد أدائها المؤشرات الفنية مثل عمر البطارية واستهلاك الطاقة وعمر الخدمة للسيارة الكهربائية. تعد صينية البطارية في وحدة البطارية هي المكون الرئيسي الذي يؤدي وظائف حمل وحماية وتبريد. يتم ترتيب حزمة البطارية المعيارية في علبة البطارية ، مثبتة على هيكل السيارة من خلال علبة البطارية ، كما هو موضح في الشكل 1. نظرًا لأنها مثبتة في الجزء السفلي من جسم السيارة وبيئة العمل قاسية ، صينية البطارية يحتاج إلى وظيفة منع تأثير الحجر والثقب لمنع تضرار وحدة البطارية. تعد علبة البطارية جزءًا مهمًا للسيارات الكهربائية. يقدم ما يلي عملية تشكيل وتصميم القالب لصواني بطارية سبيكة الألومنيوم للسيارات الكهربائية.

الشكل 1 (صينية بطارية سبيكة الألومنيوم)
1 تحليل العملية وتصميم العفن
1.1 تحليل الصب
يظهر الشكل 2 صينية بطارية سبيكة الألومنيوم للسيارات الكهربائية. الأبعاد الإجمالية هي 1106 مم × 1029 مم × 136 مم ، وسمك الجدار الأساسي هو 4 مم ، وجودة الصب حوالي 15.5 كجم ، وجودة الصب بعد المعالجة حوالي 12.5 كجم. المادة هي A356-T6 ، قوة الشد ≥ 290mPa ، قوة العائد ≥ 225 ميجا باسا ، استطالة ≥ 6 ٪ ، صلابة برينيل ≥ 75 ~ 90hbs ، تحتاج إلى تلبية ضيق الهواء ومتطلبات IP67 و IP69K.

الشكل 2 (صينية بطارية سبيكة الألومنيوم)
1.2 تحليل العملية
انخفاض الضغط يموت هو طريقة صب خاصة بين صب الضغط وصب الجاذبية. ليس فقط مزايا استخدام القوالب المعدنية لكليهما ، ولكن لديها أيضًا خصائص الحشوة المستقرة. يتمتع الصب المنخفض بالضغط على مزايا الحشوة منخفضة السرعة من أسفل إلى أعلى ، وسهلة التحكم في السرعة ، وتأثير صغير ورذاذ من الألمنيوم السائل ، وخبث أكسيد أقل ، وكثافة الأنسجة العالية والخصائص الميكانيكية العالية. تحت صب الضغط المنخفض ، يتم ملء الألومنيوم السائل بسلاسة ، ويعزز الصب ويتبلور تحت الضغط ، ويمكن الحصول على الصب مع بنية كثيفة عالية ، وخصائص ميكانيكية عالية ومظهر جميل ، وهو مناسب لتشكيل مصبوبات رقيقة كبيرة .
وفقًا للخصائص الميكانيكية التي يتطلبها الصب ، فإن مادة الصب هي A356 ، والتي يمكن أن تلبي احتياجات العملاء بعد علاج T6 ، لكن السيولة التي تصب هذه المادة تتطلب عمومًا تحكمًا معقولًا في درجة حرارة القالب لإنتاج أمراض كبيرة ورقيقة.
1.3 نظام صب
في ضوء خصائص المسبوكات الكبيرة والرقيقة ، يجب تصميم بوابات متعددة. في الوقت نفسه ، من أجل ضمان الملء السلس للألمنيوم السائل ، تتم إضافة قنوات التعبئة في النافذة ، والتي تحتاج إلى إزالتها عن طريق المعالجة بعد المعالجة. تم تصميم مخططين للعملية لنظام صب في المرحلة المبكرة ، وتمت مقارنة كل مخطط. كما هو مبين في الشكل 3 ، يقوم المخطط 1 بترتيب 9 بوابات ويضيف قنوات التغذية في النافذة ؛ يرتب المخطط 2 6 بوابات تتدفق من جانب الصب ليتم تشكيلها. يظهر تحليل محاكاة CAE في الشكل 4 والشكل 5. استخدم نتائج المحاكاة لتحسين بنية القالب ، ومحاولة تجنب التأثير السلبي لتصميم العفن على جودة المسبوكات ، وتقليل احتمال وجود عيوب الصب ، وتقصير دورة التطوير من المسبوكات.

الشكل 3 (مقارنة مخططين للعملية للضغط المنخفض

الشكل 4 (مقارنة حقل درجة الحرارة أثناء الملء)

الشكل 5 (مقارنة عيوب مسامية الانكماش بعد التصلب)
تظهر نتائج المحاكاة للمخططين أعلاه أن الألمنيوم السائل في التجويف يتحرك للأعلى تقريبًا بالتوازي ، وهو ما يتماشى مع نظرية الحشوة الموازية للألمنيوم السائل ككل ، وأجزاء مسامية تقلص محاكاة من الصب حل عن طريق تعزيز التبريد وطرق أخرى.
مزايا المخططين: انطلاقًا من درجة حرارة الألومنيوم السائل أثناء التعبئة المحاكاة ، فإن درجة حرارة الطرف البعيد للصب الذي تشكله المخطط 1 لهما توحيد أعلى من مخطط 2 ، والذي يفضي إلى ملء التجويف . لا يحتوي الصب الذي تم تشكيله بواسطة المخطط 2 على بقايا البوابة مثل المخطط 1. مسامية الانكماش أفضل من مخطط 1.
عيوب المخططين: نظرًا لأن البوابة مرتبة على الصب ليتم تشكيلها في المخطط 1 ، سيكون هناك بقايا بوابة على الصب ، والتي ستزيد حوالي 0.7KA مقارنة مع الصب الأصلي. من درجة حرارة الألمنيوم السائل في المخطط 2 المحاكاة ، تكون درجة حرارة الألومنيوم السائل في النهاية البعيدة منخفضة بالفعل ، والمحاكاة تحت الحالة المثالية لدرجة حرارة القالب ، وبالتالي فإن سعة تدفق الألمنيوم السائل غير كافية في الحالة الفعلية ، وستكون هناك مشكلة في الصعوبة في صب القولبة.
جنبا إلى جنب مع تحليل العوامل المختلفة ، تم اختيار المخطط 2 كنظام صب. في ضوء أوجه القصور في المخطط 2 ، يتم تحسين نظام صب ونظام التسخين في تصميم القالب. كما هو مبين في الشكل 6 ، تتم إضافة نسخ الفائض ، وهو مفيد لملء الألومنيوم السائل ويقلل أو يتجنب حدوث العيوب في المسبوكات المقولبة.

الشكل 6 (نظام صب محسّن)
1.4 نظام التبريد
يجب تبريد الأجزاء الحاملة للضغط والمناطق ذات المتطلبات الميكانيكية العالية من المسبوكات بشكل صحيح لتجنب مسامية الانكماش أو التكسير الحراري. سمك الجدار الأساسي للصب هو 4 مم ، وسيتأثر التصلب بتبديد الحرارة للقالب نفسه. بالنسبة لأجزائه المهمة ، يتم إعداد نظام التبريد ، كما هو موضح في الشكل 7. بعد اكتمال الحشوة ، تمرير الماء إلى التبريد ، ويجب ضبط وقت التبريد المحدد في موقع صب لضمان أن تسلسل التصلب تتشكل من نهاية البوابة إلى نهاية البوابة ، ويتم ترسيخ البوابة والنسر في النهاية لتحقيق تأثير التغذية. يتبنى الجزء ذو سمك الجدار السميك طريقة إضافة تبريد الماء إلى الإدراج. هذه الطريقة لها تأثير أفضل في عملية الصب الفعلية ويمكنها تجنب مسامية الانكماش.

الشكل 7 (نظام التبريد)
1.5 نظام العادم
نظرًا لأن تجويف المعدن الصب المنخفض للضغط المنخفض ، فإنه لا يحتوي على نفاذية الهواء الجيدة مثل قوالب الرمل ، كما أنه لا يستنفد من خلال الناهضين في صب الجاذبية العامة ، فإن عادم تجويف صب الضغط المنخفض سيؤثر على عملية ملء السائل الألومنيوم وجودة المسبوكات. يمكن استنفاد قالب الصب المنخفض للضغط من خلال الفجوات وأخاديد العادم وقابس العادم في سطح الفراق ، وقضيب الدفع ، إلخ.
يجب أن يكون تصميم حجم العادم في نظام العادم مفضيًا إلى العادم دون أن يتدفق ، يمكن أن يمنع نظام العادم المعقول المسبوكات من عيوب مثل الحشوة غير الكافية والسطح الفضفاض والقوة المنخفضة. يجب أن تكون منطقة التعبئة النهائية للألمنيوم السائل أثناء عملية صب ، مثل الراحة الجانبية وناهض القالب العلوي ، مزودة بغاز العادم. في ضوء حقيقة أن الألومنيوم السائل يتدفق بسهولة إلى فجوة قابس العادم في العملية الفعلية لالتقاط القالب المنخفض ، مما يؤدي إلى الموقف الذي يتم سحب قابس الهواء عند فتح القالب ، يتم اعتماد ثلاث طرق بعد ذلك العديد من المحاولات والتحسينات: تستخدم الطريقة 1 توصيل الهواء المعدني للمسحوق ، كما هو موضح في الشكل 8 (أ) ، العيب هو أن تكلفة التصنيع مرتفعة ؛ تستخدم الطريقة 2 قابس العادم من نوع التماس مع فجوة قدرها 0.1 مم ، كما هو موضح في الشكل 8 (ب) ، العيب هو أن تماس العادم يتم حظره بسهولة بعد رش الطلاء ؛ تستخدم الطريقة 3 قابس العادم المقطوع بالأسلاك ، والفجوة هي 0.15 ~ 0.2 مم ، كما هو موضح في الشكل 8 (ج). العيوب منخفضة كفاءة المعالجة وارتفاع تكلفة التصنيع. يجب تحديد سدادات العادم المختلفة وفقًا للمساحة الفعلية للصب. بشكل عام ، يتم استخدام سدادات التهوية المذابحة والأسلاك لتجويف الصب ، ويستخدم نوع التماس لرأس Core Sand.

الشكل 8 (3 أنواع من سدادات العادم المناسبة لالتقاط الضغط المنخفض)
1.6 نظام التدفئة
الصب كبير في الحجم ورقيق في سمك الجدار. في تحليل تدفق القالب ، لا يكفي معدل تدفق الألمنيوم السائل في نهاية الملء. والسبب هو أن الألومنيوم السائل طويل جدًا لتدفق ، وانخفاض درجة الحرارة ، وأن الألومنيوم السائل يعزز مسبقًا ويفقد قدرته على التدفق ، ويحدث الإغلاق البارد أو عدم الكفاية. تأثير التغذية. استنادًا إلى هذه المشكلات ، دون تغيير سمك الجدار وشكل الصب ، تزيد من درجة حرارة الألمنيوم السائل ودرجة حرارة القالب ، وتحسين سيولة الألمنيوم السائل ، وحل مشكلة الغلق البارد أو دون كافية. ومع ذلك ، فإن درجة حرارة الألومنيوم السائلة المفرطة ودرجة حرارة القالب ستنتج تقاطعات حرارية جديدة أو مسامية انكماش ، مما يؤدي إلى فتحات دبوسة مستوية بعد معالجة الصب. لذلك ، من الضروري اختيار درجة حرارة الألومنيوم السائلة ودرجة حرارة القالب المناسبة. وفقًا للتجربة ، يتم التحكم في درجة حرارة الألمنيوم السائل عند حوالي 720 ℃ ، ويتم التحكم في درجة حرارة القالب في 320 ~ 350 ℃.
في ضوء الحجم الكبير ، سمك الجدار الرفيع وارتفاع منخفض من الصب ، يتم تثبيت نظام التدفئة في الجزء العلوي من القالب. كما هو مبين في الشكل 9 ، يواجه اتجاه اللهب أسفل وجانب القالب لتسخين الطائرة السفلية وجانب الصب. وفقًا للوضع المصب في الموقع ، اضبط وقت التدفئة واللهب ، والتحكم في درجة حرارة الجزء العلوي في 320 ~ 350 ℃ ، وضمان سيولة الألمنيوم السائل في نطاق معقول ، وجعل الألومنيوم السائل يملأ التجويف و Riser. في الاستخدام الفعلي ، يمكن أن يضمن نظام التدفئة بشكل فعال سيولة الألمنيوم السائل.

الشكل 9 (نظام التدفئة)
2. هيكل العفن ومبدأ العمل
وفقًا لعملية الصب المنخفض للضغط ، جنبًا إلى جنب مع خصائص الصب وهيكل المعدات ، من أجل ضمان أن يبقى الصب المتشكل في القالب العلوي ، والخلف ، والخلف ، واليسار واليسر مصمم على القالب العلوي. بعد تشكيل الصب وتوطيدها ، يتم فتح القوالب العلوية والسفلية أولاً ، ثم سحب النواة في 4 اتجاهات ، وأخيراً تدفع اللوحة العلوية من القالب العلوي من الصب المكون. يظهر هيكل القالب في الشكل 10.

الشكل 10 (بنية القالب)
حرره ماي جيانغ من Mat Aluminium