A batteria hè u cumpunente principale di un veiculu elettricu, è e so prestazioni determinanu l'indicatori tecnichi cum'è a durata di a batteria, u cunsumu d'energia è a durata di serviziu di u veiculu elettricu. U vassoio di a batteria in u modulu di batteria hè u cumpunente principale chì svolge e funzioni di trasportu, prutezzione è raffreddamentu. U pacchettu di batterie modulare hè dispostu in u vassoio di a batteria, fissatu nantu à u chassis di a vittura attraversu u vassoio di a batteria, cum'è mostratu in a Figura 1. Siccomu hè installatu nantu à u fondu di a carrozzeria di u veiculu è l'ambiente di travagliu hè duru, u vassoio di a batteria deve avè a funzione di prevene l'impattu di e petre è a perforazione per impedisce chì u modulu di batteria sia dannighjatu. U vassoio di a batteria hè una parte strutturale di sicurezza impurtante di i veiculi elettrichi. Quì sottu hè presentatu u prucessu di furmazione è a cuncepimentu di stampi di vassoi di batteria in lega d'aluminiu per veiculi elettrichi.
Figura 1 (Cassettu di batteria in lega d'aluminiu)
1 Analisi di u prucessu è cuncepimentu di u stampo
1.1 Analisi di u casting
U cassettu di batteria in lega d'aluminiu per i veiculi elettrichi hè mostratu in a Figura 2. E dimensioni generali sò 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, u spessore di u muru di basa hè di 4 mm, a qualità di a fusione hè di circa 15,5 kg, è a qualità di a fusione dopu a trasfurmazione hè di circa 12,5 kg. U materiale hè A356-T6, resistenza à a trazione ≥ 290 MPa, resistenza à u snervamentu ≥ 225 MPa, allungamentu ≥ 6%, durezza Brinell ≥ 75 ~ 90 HBS, deve risponde à i requisiti di tenuta à l'aria è IP67 è IP69K.
Figura 2 (Cassettu di batteria in lega d'aluminiu)
1.2 Analisi di u prucessu
A fusione à bassa pressione hè un metudu di fusione speciale trà a fusione à pressione è a fusione per gravità. Ùn hà micca solu i vantaghji di utilizà stampi metallichi per tramindui, ma hà ancu e caratteristiche di un riempimentu stabile. A fusione à bassa pressione hà i vantaghji di un riempimentu à bassa velocità da u fondu à a cima, una velocità faciule da cuntrullà, un picculu impattu è spruzzi d'aluminiu liquidu, menu scoria d'ossidu, alta densità di tessuti è alte proprietà meccaniche. Sottu a fusione à bassa pressione, l'aluminiu liquidu hè riempitu senza intoppi, è a fusione si solidifica è cristallizza sottu pressione, è si pò ottene a fusione cù una struttura altamente densa, alte proprietà meccaniche è un bellu aspettu, chì hè adatta per furmà grandi getti à pareti sottili.
Sicondu e proprietà meccaniche richieste da a fusione, u materiale di fusione hè A356, chì pò risponde à i bisogni di i clienti dopu u trattamentu T6, ma a fluidità di colata di stu materiale generalmente richiede un cuntrollu raghjonevule di a temperatura di u stampu per pruduce getti grandi è fini.
1.3 Sistema di versamentu
In vista di e caratteristiche di i getti grandi è fini, hè necessariu cuncepisce parechje porte. À u listessu tempu, per assicurà u riempimentu lisciu di l'aluminiu liquidu, i canali di riempimentu sò aghjunti à a finestra, chì devenu esse eliminati da u post-processamentu. Dui schemi di prucessu di u sistema di colata sò stati cuncipiti in a prima fase, è ogni schema hè statu paragunatu. Cum'è mostratu in a Figura 3, u schema 1 organizza 9 porte è aghjusta canali di alimentazione à a finestra; u schema 2 organizza 6 porte chì versanu da u latu di u gettu da furmà. L'analisi di simulazione CAE hè mostrata in a Figura 4 è a Figura 5. Aduprate i risultati di a simulazione per ottimizà a struttura di u stampo, pruvate à evità l'impattu negativu di a cuncepzione di u stampo nantu à a qualità di i getti, riduce a probabilità di difetti di colata è accorcià u ciclu di sviluppu di i getti.
Figura 3 (Cunfrontu di dui schemi di prucessu per bassa pressione)
Figura 4 (Cunfrontu di u campu di temperatura durante u riempimentu)
Figura 5 (Cunfrontu di i difetti di porosità di ritiru dopu a solidificazione)
I risultati di simulazione di i dui schemi sopra mostranu chì l'aluminiu liquidu in a cavità si move versu l'altu apprussimativamente in parallelu, ciò chì hè in linea cù a teoria di u riempimentu parallelu di l'aluminiu liquidu in tuttu, è e parte di porosità di ritirata simulata di a fusione sò risolte rinfurzendu u raffreddamentu è altri metudi.
Vantaghji di i dui schemi: À ghjudicà da a temperatura di l'aluminiu liquidu durante u riempimentu simulatu, a temperatura di l'estremità distale di a fusione furmata da u schema 1 hà una uniformità più alta chè quella di u schema 2, ciò chì hè favurevule à u riempimentu di a cavità. A fusione furmata da u schema 2 ùn hà micca u residuu di porta cum'è u schema 1. A porosità di ritirata hè megliu cà quella di u schema 1.
Svantaghji di i dui schemi: Siccomu a porta hè disposta nantu à u casting da furmà in u schema 1, ci serà un residu di porta nantu à u casting, chì aumenterà di circa 0,7ka paragunatu à u casting originale. da a temperatura di l'aluminiu liquidu in u riempimentu simulatu di u schema 2, a temperatura di l'aluminiu liquidu à l'estremità distale hè digià bassa, è a simulazione hè sottu à u statu ideale di a temperatura di u stampu, dunque a capacità di flussu di l'aluminiu liquidu pò esse insufficiente in u statu attuale, è ci serà un prublema di difficultà in u stampaggio di casting.
Cumbinatu cù l'analisi di diversi fattori, u schema 2 hè statu sceltu cum'è sistema di colata. In vista di i difetti di u schema 2, u sistema di colata è u sistema di riscaldamentu sò ottimizzati in u disignu di u stampo. Cum'è mostratu in a Figura 6, hè aghjuntu u riser di sfogu, chì hè beneficu per u riempimentu di l'aluminiu liquidu è riduce o evita l'apparizione di difetti in i getti stampati.
Figura 6 (Sistema di versamentu ottimizatu)
1.4 Sistema di raffreddamentu
E parte è e zone chì sustenenu tensioni cù esigenze di prestazioni meccaniche elevate di e fusioni devenu esse raffreddate o alimentate currettamente per evità a porosità da ritiro o a frattura termica. U spessore di basa di u muru di a fusione hè di 4 mm, è a solidificazione serà influenzata da a dissipazione di u calore di u stampo stessu. Per e so parte impurtanti, hè stallatu un sistema di raffreddamentu, cum'è mostratu in a Figura 7. Dopu chì u riempimentu hè cumpletu, passate l'acqua per raffreddà, è u tempu di raffreddamentu specificu deve esse aghjustatu in u situ di colata per assicurà chì a sequenza di solidificazione sia furmata da l'estremità di a porta à l'estremità di a porta, è a porta è u riser sò solidificati à a fine per ottene l'effettu di alimentazione. A parte cù un spessore di muru più grossu adotta u metudu di aghjunghje raffreddamentu à l'acqua à l'insertu. Stu metudu hà un effettu megliu in u prucessu di fusione attuale è pò evità a porosità da ritiro.
Figura 7 (Sistema di raffreddamentu)
1.5 Sistema di scaricu
Siccomu a cavità di u metallu di fusione à bassa pressione hè chjusa, ùn hà micca una bona permeabilità à l'aria cum'è i stampi di sabbia, nè si scarica per mezu di riser in a fusione per gravità generale, u scaricu di a cavità di fusione à bassa pressione influenzerà u prucessu di riempimentu di l'aluminiu liquidu è a qualità di i getti. U stampu di fusione à bassa pressione pò esse scaricatu per mezu di i spazii, e scanalature di scaricu è i tappi di scaricu in a superficia di separazione, l'asta di spinta ecc.
U disignu di a dimensione di u scaricu in u sistema di scaricu deve esse favurevule à un scaricu senza traboccamentu, un sistema di scaricu ragiunevule pò impedisce à i getti di difetti cum'è un riempimentu insufficiente, una superficia allentata è una bassa resistenza. L'area di riempimentu finale di l'aluminiu liquidu durante u prucessu di colata, cum'è u riposu laterale è u riser di u stampu superiore, deve esse dotata di gas di scaricu. In vista di u fattu chì l'aluminiu liquidu scorri facilmente in u spaziu di u tappu di scaricu in u prucessu attuale di fusione à bassa pressione, ciò chì porta à a situazione chì u tappu d'aria hè tiratu fora quandu u stampu hè apertu, trè metudi sò aduttati dopu parechji tentativi è miglioramenti: U metudu 1 usa un tappu d'aria sinterizatu da metallurgia di polveri, cum'è mostratu in a Figura 8 (a), u svantaghju hè chì u costu di fabricazione hè altu; U metudu 2 usa un tappu di scaricu di tipu cucitura cù un spaziu di 0,1 mm, cum'è mostratu in a Figura 8 (b), u svantaghju hè chì a cucitura di scaricu hè facilmente bluccata dopu a spruzzatura di pittura; U metudu 3 usa un tappu di scaricu tagliatu à filu, u spaziu hè 0,15 ~ 0,2 mm, cum'è mostratu in a Figura 8 (c). I svantaghji sò una bassa efficienza di trasfurmazione è un costu di fabricazione elevatu. Diversi tappi di scaricu devenu esse scelti secondu l'area attuale di a fusione. In generale, i tappi di ventilazione sinterizzati è tagliati à filu sò usati per a cavità di a fusione, è u tipu di cucitura hè adupratu per a testa di u core di sabbia.
Figura 8 (3 tipi di tappi di scaricu adatti per a fusione à bassa pressione)
1.6 Sistema di riscaldamentu
A fusione hè di grande dimensione è di spessore di parete sottile. In l'analisi di u flussu di u stampu, a velocità di flussu di l'aluminiu liquidu à a fine di u riempimentu hè insufficiente. A ragione hè chì l'aluminiu liquidu hè troppu longu per scorrere, a temperatura cala, è l'aluminiu liquidu si solidifica in anticipu è perde a so capacità di flussu, si verifica una chjusura à fretu o un versamentu insufficiente, u riser di a matrice superiore ùn serà micca capace di ottene l'effettu di alimentazione. Basatu annantu à questi prublemi, senza cambià u spessore di u muru è a forma di a fusione, aumentate a temperatura di l'aluminiu liquidu è a temperatura di u stampu, migliurate a fluidità di l'aluminiu liquidu è risolvete u prublema di a chjusura à fretu o di u versamentu insufficiente. Tuttavia, una temperatura eccessiva di l'aluminiu liquidu è a temperatura di u stampu produrranu nuove giunzioni termiche o porosità di ritiro, risultendu in fori di spillo eccessivi dopu à u trattamentu di a fusione. Dunque, hè necessariu selezziunà una temperatura adatta di l'aluminiu liquidu è una temperatura adatta di u stampu. Sicondu l'esperienza, a temperatura di l'aluminiu liquidu hè cuntrullata à circa 720 ℃, è a temperatura di u stampu hè cuntrullata à 320 ~ 350 ℃.
In vista di u grande vulume, u spessore di u muru finu è a bassa altezza di a fusione, un sistema di riscaldamentu hè stallatu nantu à a parte superiore di u stampu. Cum'è mostratu in a Figura 9, a direzzione di a fiamma hè rivolta versu u fondu è u latu di u stampu per riscaldà u pianu inferiore è u latu di a fusione. Sicondu a situazione di colata in situ, aghjustate u tempu di riscaldamentu è a fiamma, cuntrullate a temperatura di a parte superiore di u stampu à 320 ~ 350 ℃, assicurate a fluidità di l'aluminiu liquidu in un intervallu ragiunevule, è fate chì l'aluminiu liquidu riempia a cavità è u riser. In usu reale, u sistema di riscaldamentu pò assicurà efficacemente a fluidità di l'aluminiu liquidu.
Figura 9 (Sistema di riscaldamentu)
2. Struttura di u stampu è principiu di funziunamentu
Sicondu u prucessu di fusione à bassa pressione, cumminatu cù e caratteristiche di a fusione è a struttura di l'attrezzatura, per assicurà chì a fusione furmata resti in u stampu superiore, e strutture di trazione di u core anteriore, posteriore, sinistra è destra sò cuncepite nantu à u stampu superiore. Dopu chì a fusione hè furmata è solidificata, i stampi superiore è inferiore sò aperti prima, è dopu tiranu u core in 4 direzzioni, è infine a piastra superiore di u stampu superiore spinge fora a fusione furmata. A struttura di u stampu hè mostrata in a Figura 10.
Figura 10 (Struttura di u stampo)
Editatu da May Jiang da MAT Aluminum
Data di publicazione: 11 di maghju 2023
