הסבר מעשי על הפתרונות לבעיות כמו גרגירים גסים על פני השטח וריתוך קשה של פרופילי אלומיניום עבור EV

עם הגברת המודעות להגנת הסביבה, הפיתוח וההסברה של אנרגיה חדשה ברחבי העולם הפכו את הקידום והיישום של רכבי אנרגיה קרובים. במקביל, הדרישות לפיתוח קל משקל של חומרי רכב, יישום בטוח של סגסוגות אלומיניום ואיכות פני השטח, גודלם ותכונותיהם המכניות הולכות וגדלות. אם ניקח לדוגמה רכב חשמלי במשקל של 1.6 ט', חומר סגסוגת האלומיניום הוא כ-450 ק"ג, המהווה כ-30%. פגמי פני השטח המופיעים בתהליך ייצור האקסטרוזיה, במיוחד בעיית הגרגירים הגסים על המשטחים הפנימיים והחיצוניים, משפיעים קשות על התקדמות הייצור של פרופילי אלומיניום והופכים לצוואר הבקבוק של פיתוח היישום שלהם.

עבור פרופילים שחולפים, התכנון והייצור של כדורי אקסטרוזיה הם בעלי חשיבות עליונה, ולכן מחקר ופיתוח קוביות עבור פרופילי אלומיניום EV הם הכרחי. הצעת פתרונות מדעיים והגיוניים יכולים לשפר עוד יותר את הקצב המותאם ואת תפוקת האקסטרוזיה של פרופילי אלומיניום EV כדי לענות על ביקוש השוק.

1 תקני מוצר

(1) החומרים, טיפול פני השטח ואנטי קורוזיה של חלקים ורכיבים יתאימו להוראות הרלוונטיות של ETS-01-007 "דרישות טכניות לחלקי פרופיל סגסוגת אלומיניום" ו-ETS-01-006 "דרישות טכניות למשטחי חמצון אנודיים יַחַס".

(2) טיפול פני השטח: חמצון אנודי, אסור שהמשטח יהיה בעל גרגירים גסים.

(3) אסור שיהיו בשטח החלקים פגמים כגון סדקים וקמטים. החלקים אינם רשאים להיות מזוהמים לאחר חמצון.

(4) החומרים האסורים של המוצר עומדים בדרישות של Q/JL J160001-2017 "דרישות לחומרים אסורים ומוגבלים בחלקים וחומרי רכב".

(5) דרישות ביצועים מכניים: חוזק מתיחה ≥ 210 MPa, חוזק תפוקה ≥ 180 MPa, התארכות לאחר שבר A50 ≥ 8%.

(6) הדרישות להרכב סגסוגת אלומיניום עבור רכבי אנרגיה חדשים מוצגות בטבלה 1.

2 אופטימיזציה וניתוח השוואתי של מבנה קוביות האקסטרוזיה מתרחשות הפסקות חשמל בקנה מידה גדול

(1) פתרון מסורתי 1: כלומר, לשפר את עיצוב תבנית האקסטרוזיה הקדמית, כפי שמוצג באיור 2. על פי רעיון העיצוב הקונבנציונלי, כפי שמוצג על ידי החץ באיור, מיקום הצלעות האמצעי ומיקום הניקוז התת לשוני הם מעובד, הניקוז העליון והתחתון הם 20° בצד אחד, וגובה הניקוז H15 מ"מ משמש לאספקת אלומיניום מותך לחלק הצלעות. הסכין הריקה התת-לשונית מועברת בזווית ישרה, והאלומיניום המותך נשאר בפינה, שקל לייצר אזורים מתים עם סיגים מאלומיניום. לאחר הייצור, מאומת על ידי חמצון שהמשטח נוטה מאוד לבעיות גרגיר גס.

האופטימיזציות הראשוניות הבאות נעשו לתהליך ייצור התבניות המסורתי:

א. על סמך תבנית זו, ניסינו להגדיל את אספקת האלומיניום לצלעות על ידי האכלה.

ב. על בסיס העומק המקורי, מעמיקים את עומק הסכין הריק התת-לשוני, כלומר מתווספים 5 מ"מ ל-15 מ"מ המקוריים;

ג. רוחב הלהב הריק התת-לשוני מורחב ב-2 מ"מ בהתבסס על ה-14 מ"מ המקורי. התמונה בפועל לאחר אופטימיזציה מוצגת באיור 3.

תוצאות האימות מראות כי לאחר שלושת השיפורים המקדימים לעיל, פגמי גרגר גס עדיין קיימים בפרופילים לאחר טיפול חמצון ולא נפתרו באופן סביר. זה מראה שתוכנית השיפור המקדימה עדיין לא יכולה לעמוד בדרישות הייצור של חומרי סגסוגת אלומיניום עבור רכבי EV.

(2) תכנית 2 חדשה הוצעה על סמך האופטימיזציה הראשונית. עיצוב התבנית של New Scheme 2 מוצג באיור 4. על פי "עקרון נזילות המתכת" ו"חוק ההתנגדות הקטנה ביותר", תבנית חלקי הרכב המשופרת מאמצת את ערכת העיצוב של "חור אחורי פתוח". מיקום הצלעות משחק תפקיד בהשפעה ישירה ומפחית את התנגדות החיכוך; משטח ההזנה מתוכנן להיות "בצורת מכסה סיר" ומיקום הגשר מעובד לסוג משרעת, המטרה היא להפחית את התנגדות החיכוך, לשפר את היתוך ולהפחית את לחץ האקסטרוזיה; הגשר שקוע ככל האפשר כדי למנוע בעיית גרגירים גסים בתחתית הגשר, ורוחב הסכין הריקה מתחת ללשון תחתית הגשר הוא ≤3 מ"מ; הפרש הצעדים בין חגורת העבודה לחגורת העבודה התחתונה הוא ≤1.0 מ"מ; הסכין הריקה מתחת ללשונית התבנית העליונה חלקה ומועברת באופן שווה, מבלי להשאיר מחסום זרימה, והחור היוצר מחורר בצורה ישירה ככל האפשר; חגורת העבודה בין שני הראשים בצלע הפנימית האמצעית קצרה ככל האפשר, בדרך כלל לוקחת ערך של פי 1.5 עד 2 מעובי הדופן; לחריץ הניקוז יש מעבר חלק כדי לעמוד בדרישה של כמות מספקת של מי אלומיניום ממתכת הזורמים לתוך החלל, מציגים מצב מאוחה לחלוטין, ולא משאירים אזור מת בשום מקום (הסכין הריקה מאחורי התבנית העליונה אינה עולה על 2 עד 2.5 מ"מ ). ההשוואה של מבנה תבנית האקסטרוזיה לפני ואחרי השיפור מוצגת באיור 5.

(3) שימו לב לשיפור פרטי העיבוד. מיקום הגשר מלוטש ומחובר בצורה חלקה, חגורות העבודה העליונות והתחתונות של התבנית שטוחות, התנגדות העיוות מופחתת וזרימת המתכת משופרת כדי להפחית את העיוות הלא אחיד. זה יכול לדכא ביעילות בעיות כמו גרגירים גסים וריתוך, ובכך להבטיח שמיקום פריקת הצלעות ומהירות שורש הגשר מסונכרנים עם חלקים אחרים, ולדכא בצורה סבירה ומדעית בעיות משטח כגון ריתוך גרגר גס על פני האלומיניום פרופיל . ההשוואה לפני ואחרי שיפור ניקוז העובש מוצגת באיור 6.

3 תהליך שחול

עבור סגסוגת האלומיניום 6063-T6 עבור EVs, יחס האקסטרוזיה של התבנית המפוצלת מחושב להיות 20-80, ויחס האקסטרוזיה של חומר אלומיניום זה במכונת 1800t הוא 23, מה שעומד בדרישות ביצועי הייצור של המכונה. תהליך האקסטרוזיה מוצג בטבלה 2.

טבלה 2 תהליך ייצור שחול של פרופילי אלומיניום להרכבת קורות של חבילות סוללות EV חדשות

שימו לב לנקודות הבאות בעת האקסטרוזיה:

(1) אסור לחמם את התבניות באותו תנור, אחרת טמפרטורת התבנית תהיה לא אחידה ותתרחש התגבשות בקלות.

(2) אם מתרחשת כיבוי חריג במהלך תהליך האקסטרוזיה, זמן הכיבוי לא יעלה על 3 דקות, אחרת יש להסיר את העובש.

(3) אסור לחזור לכבשן לחימום ולאחר מכן להוציא ישירות לאחר פירוק התבנית.

4. אמצעי תיקון עובש ויעילותם

לאחר עשרות תיקוני עובש ושיפורי עובש בניסיון, מוצעת תוכנית תיקון העובש הסבירה הבאה.

(1) בצע את התיקון וההתאמה הראשונים לתבנית המקורית:

① נסה להטביע את הגשר ככל האפשר, והרוחב של תחתית הגשר צריך להיות ≤3 מ"מ;

② הפרש השלבים בין חגורת העבודה של הראש לחגורת העבודה של התבנית התחתונה צריך להיות ≤1.0 מ"מ;

③ אל תשאיר בלוק זרימה;

④ חגורת העבודה בין שני ראשי הזכר בצלעות הפנימיות צריכה להיות קצרה ככל האפשר, והמעבר של חריץ הניקוז צריך להיות חלק, גדול וחלק ככל האפשר;

⑤ חגורת העבודה של התבנית התחתונה צריכה להיות קצרה ככל האפשר;

⑥ אין להשאיר אזור מת בשום מקום (הסכין הריקה האחורית לא תעלה על 2 מ"מ);

⑦ תקן את התבנית העליונה עם גרגירים גסים בחלל הפנימי, צמצם את חגורת העבודה של התבנית התחתונה ושטח את גוש הזרימה, או שאין בלוק זרימה וקצר את חגורת העבודה של התבנית התחתונה.

(2) בהתבסס על שינוי העובש הנוסף והשיפור של התבנית הנ"ל, מתבצעים שינויי העובש הבאים:

① הסר את האזורים המתים של שני ראשי הזכר;

② לגרד את בלוק הזרימה;

③ הקטנת הפרש הגובה בין הראש לאזור העבודה התחתון של התבנית;

④ קצר את אזור העבודה התחתון של התבנית.

(3) לאחר תיקון ושיפור התבנית, איכות פני השטח של המוצר המוגמר מגיעה למצב אידיאלי, עם משטח בהיר וללא גרגירים גסים, מה שפותר למעשה את הבעיות של גרגרים גסים, ריתוך ופגמים אחרים הקיימים על פני השטח של התבנית. פרופילי אלומיניום עבור EVs.

(4) נפח האקסטרוזיה גדל מ-5 טונות ליום המקוריות ל-15 טונות ליום, תוך שיפור ניכר ביעילות הייצור.

5 מסקנה

על ידי אופטימיזציה ושיפור חוזרים ונשנים של התבנית המקורית, נפתרה לחלוטין בעיה גדולה הקשורה לגרגרים הגסים על פני השטח ולריתוך של פרופילי אלומיניום עבור EVs.

(1) החוליה החלשה של התבנית המקורית, קו מיקום הצלעות האמצעי, עברה אופטימיזציה רציונלית. על ידי ביטול האזורים המתים של שני הראשים, השטחת בלוק הזרימה, הפחתת הפרש הגובה בין הראש לאזור העבודה התחתון, וקיצור אזור העבודה התחתון של התבנית, פגמי פני השטח של סגסוגת האלומיניום 6063 המשמשת בסוג זה של מכוניות, כגון גרגרים גסים וריתוך, התגברו בהצלחה.

(2) נפח האקסטרוזיה גדל מ-5 t/d ל-15 t/d, מה שמשפר מאוד את יעילות הייצור.

(3) מקרה מוצלח זה של תכנון וייצור תבנית שחול הוא מייצג וניתן להתייחסות בייצור פרופילים דומים וראוי לקידום.