תכנון עובש יציקה למות בלחץ נמוך למגש סוללת סגסוגת אלומיניום של רכב חשמלי

הסוללה היא רכיב הליבה של רכב חשמלי, וביצועיו קובעים את המחוונים הטכניים כמו חיי סוללה, צריכת אנרגיה וחיי השירות של הרכב החשמלי. מגש הסוללה במודול הסוללה הוא הרכיב העיקרי שמבצע את הפונקציות של נשיאה, הגנה וקירור. חבילת הסוללה המודולרית מסודרת במגש הסוללה, קבועה על שלדת המכונית דרך מגש הסוללה, כפי שמוצג באיור 1. מכיוון שהיא מותקנת בתחתית גוף הרכב וסביבת העבודה קשה, מגש הסוללה צריך להיות פונקציה של מניעת השפעת אבן וניקוב כדי למנוע את פגיעת מודול הסוללה. מגש הסוללה הוא חלק מבני בטיחותי חשוב ברכבים חשמליים. להלן מציג את תהליך היוצרים ואת תכנון העובש של מגשי סוללת סגסוגת אלומיניום לרכבים חשמליים.

איור 1 (מגש סוללת סגסוגת אלומיניום)
1 ניתוח תהליכים ועיצוב עובש
1.1 ניתוח יציקה
מגש הסוללה של סגסוגת האלומיניום לרכבים חשמליים מוצג באיור 2. הממדים הכוללים הם 1106 מ"מ × 1029 מ"מ × 136 מ"מ, עובי הקיר הבסיסי הוא 4 מ"מ, איכות היציקה היא כ- 15.5 ק"ג, ואיכות היציקה לאחר העיבוד היא בערך 12.5 ק"ג. החומר הוא A356-T6, חוזק מתיחה ≥ 290MPA, חוזק התשואה ≥ 225MPA, התארכות ≥ 6%, קשיות ברינל ≥ 75 ~ 90HBS, צריך לעמוד בדרישות האווירה וה- IP67 ו- IP69K.

איור 2 (מגש סוללת סגסוגת אלומיניום)
1.2 ניתוח תהליכים
הליהוק למות בלחץ נמוך הוא שיטת יציקה מיוחדת בין יציקת לחץ ליציקת כוח הכבידה. לא רק שיש לה היתרונות של שימוש בתבניות מתכת לשניהם, אלא יש גם את המאפיינים של מילוי יציב. ליציקה למות בלחץ נמוך יש היתרונות של מילוי במהירות נמוכה מלמטה מלמעלה, מהירות קלה לבקרה, השפעה קטנה ותזת אלומיניום נוזלי, פחות סיגים תחמוצת, צפיפות רקמות גבוהה ותכונות מכניות גבוהות. תחת יציקת מתים בלחץ נמוך, אלומיניום הנוזל מתמלא בצורה חלקה, והיציקה מתמצקת ומתגבשת בלחץ, וניתן להשיג את היציקה עם מבנה צפוף גבוה, תכונות מכניות גבוהות ומראה יפהפה, המתאימה ליצירת יציקות דקיקות גדולות ו
על פי התכונות המכניות הנדרשות על ידי הליהוק, חומר היציקה הוא A356, שיכול לענות על צרכי הלקוחות לאחר טיפול T6, אך נזילות השפיכה של חומר זה דורשת בדרך כלל שליטה סבירה על טמפרטורת העובש כדי לייצר יציקות גדולות ודקות.
1.3 מערכת שפכה
לאור המאפיינים של יציקות גדולות ודקות, יש לתכנן שערים מרובים. במקביל, על מנת להבטיח מילוי חלק של אלומיניום נוזלי, מתווספים תעלות מילוי בחלון, שצריך להסיר על ידי עיבוד לאחר. שתי תוכניות תהליכים של מערכת השפיכה תוכננו בשלב המוקדם, וכל תכנית הושווה. כפי שמוצג באיור 3, סכמה 1 מסדרת 9 שערים ומוסיפה ערוצי האכלה בחלון; סכמה 2 מסדרת 6 שערים שנשפכים מצד הליהוק שיוצר. ניתוח הסימולציה של CAE מוצג באיור 4 ואיור 5. השתמש בתוצאות הסימולציה כדי לייעל את מבנה העובש, נסה להימנע מההשפעה השלילית של תכנון העובש על איכות היציקות, להפחית את ההסתברות ליציקה ולקצר את מחזור הפיתוח של יציקות.

איור 3 (השוואה בין שתי תוכניות תהליכים ללחץ נמוך

איור 4 (השוואה בין שדה טמפרטורה במהלך המילוי)

איור 5 (השוואה בין ליקויי נקבוביות הצטמקות לאחר התמצקות)
תוצאות הסימולציה של שתי התוכניות לעיל מראות כי האלומיניום הנוזל בחלל נע כלפי מעלה בערך במקביל, התואם את תיאוריית המילוי המקביל של האלומיניום הנוזל בכללות נפתר על ידי חיזוק קירור ושיטות אחרות.
היתרונות של שתי התוכניות: אם לשפוט על פי הטמפרטורה של האלומיניום הנוזל במהלך המילוי המדומה, לטמפרטורת הקצה הדיסטלי של הליהוק שנוצר על ידי סכמה 1 יש אחידות גבוהה יותר מזו של התוכנית 2, שתורמת למילוי החלל ו לליהוק שנוצר על ידי סכמה 2 אין את שאריות השער כמו סכמה 1. נקבוביות הצטמקות טובה יותר מזו של תוכנית 1.
חסרונות של שתי התוכניות: מכיוון שהשער מסודר על הליהוק שיוצר בתכנית 1, יהיו שאריות שער על הליהוק, אשר יגדלו בערך 0.7KA בהשוואה לליהוק המקורי. מהטמפרטורה של אלומיניום נוזלי בתכנית 2 מילוי מדומה, הטמפרטורה של אלומיניום נוזלי בקצה הדיסטלי כבר נמוכה, וההדמיה נמצאת תחת המצב האידיאלי של טמפרטורת העובש, כך שקיבולת הזרימה של האלומיניום הנוזל עשויה להיות לא מספיקה המצב בפועל, ויהיה בעיה של קושי בעיצוב יציקה.
בשילוב עם ניתוח גורמים שונים, סכמה 2 נבחרה כמערכת השפיכה. לאור החסרונות של סכמה 2, מערכת השופך ומערכת החימום מותאמים בעיצוב העובש. כפי שמוצג באיור 6, מוסיפה את העולה הצפה, המועיל למילוי אלומיניום נוזלי ומפחית או נמנע מהופעת הפגמים ביציקות מעוצבות.

איור 6 (מערכת שפיכה אופטימלית)
1.4 מערכת קירור
יש לקרר או להאכיל את החלקים והאזורים הנושאים לחץ עם דרישות ביצועים מכניות גבוהות של יציקות או להאכיל אותו כראוי כדי למנוע נקבוביות הצטמקות או פיצוח תרמי. עובי הקיר הבסיסי של הליהוק הוא 4 מ"מ, וההתמצקות תושפע מפיזור החום של התבנית עצמה. עבור החלקים החשובים שלה, מוגדרת מערכת קירור, כפי שמוצג באיור 7. לאחר השלמת המילוי, העבירו מים לקירור, וצריך להתאים את זמן הקירור הספציפי באתר המזיג כדי להבטיח שרצף ההתמצקות יהיה נוצר מהקצה השער לקצה השער, והשער והגדול מתמצקים בסוף כדי להשיג את אפקט ההזנה. החלק בעובי הקיר העבה יותר מאמץ את השיטה להוספת קירור מים לתוספת. לשיטה זו השפעה טובה יותר בתהליך היציקה בפועל ויכולה להימנע מנקבוביות הצטמקות.

איור 7 (מערכת קירור)
1.5 מערכת פליטה
מכיוון שחלל הלחץ הלחץ הנמוך מתכת מתכת סגורה, אין לה חדירות אוויר טובה כמו תבניות חול, והיא גם לא ממצה דרך מגדלים ביציקת כוח הכבידה הכללי, פליטה של ​​חלל יציקת הלחץ הנמוך ישפיעו על תהליך המילוי של נוזלים אלומיניום ואיכות היציקה. ניתן למצות את עובש הליהוק למות בלחץ נמוך דרך הפערים, חריצי הפליטה ותקעי הפליטה במשטח הפרידה, מוט הדחיפה וכו '.
עיצוב גודל הפליטה במערכת הפליטה צריך להיות תורם לפליטה מבלי לעלות על גדותיו, מערכת פליטה סבירה יכולה למנוע יציקות ליקויים כמו מילוי מספיק, משטח רופף וחוזק נמוך. אזור המילוי הסופי של האלומיניום הנוזלי במהלך תהליך השפיכה, כמו מנוחה הצדדית ועליית התבנית העליונה, צריך להיות מצויד בגז פליטה. לאור העובדה שאלומיניום נוזלי זורם בקלות לפער של תקע הפליטה בתהליך בפועל של יציקה למות בלחץ נמוך, מה שמוביל למצב בו נשלף תקע האוויר כשנפתח התבנית, שלוש שיטות מאומצות לאחר מספר ניסיונות ושיפורים: שיטה 1 משתמשת בתקע אוויר סינטר של אבקת אבקת, כפי שמוצג באיור 8 (א), החיסרון הוא שעלות הייצור גבוהה; שיטה 2 משתמשת בתקע פליטה מסוג תפר עם פער של 0.1 מ"מ, כפי שמוצג באיור 8 (ב), החיסרון הוא שתפר הפליטה נחסם בקלות לאחר ריסוס צבע; שיטה 3 משתמשת בתקע פליטה חתוך תיל, הפער הוא 0.15 ~ 0.2 מ"מ, כפי שמוצג באיור 8 (ג). החסרונות הם יעילות עיבוד נמוכה ועלות ייצור גבוהה. יש לבחור תקעי פליטה שונים בהתאם לאזור הפועל של הליהוק. באופן כללי, תקעי האוורור הסינונים והגזורים חוט משמשים לחלל הליהוק, וסוג התפר משמש לראש ליבת החול.

איור 8 (3 סוגים של תקעי פליטה המתאימים ליציקה למות בלחץ נמוך)
1.6 מערכת חימום
היציקה גדולה בגודלה ודקה בעובי הקיר. בניתוח זרימת העובש, קצב הזרימה של האלומיניום הנוזל בסוף המילוי אינו מספיק. הסיבה היא שהאלומיניום הנוזלי ארוך מכדי לזרום, הטמפרטורה יורדת, והאלומיניום הנוזל מתמצק מראש ומאבד את יכולת הזרימה שלו, סגירה או לא מתרחשת מספיק, עליית המתים העליונה לא תוכל להשיג את השפעת האכלה. בהתבסס על בעיות אלה, מבלי לשנות את עובי הקיר וצורת היציקה, מגדילים את הטמפרטורה של האלומיניום הנוזלי וטמפרטורת העובש, שיפורו את נזילות האלומיניום הנוזל ופתרו את בעיית הקור או לא מספיק מזיגה. עם זאת, טמפרטורת אלומיניום נוזלית מוגזמת וטמפרטורת עובש יניבו צמתים תרמיים חדשים או נקבוביות הצטמקות, וכתוצאה מכך חורי מישור מוגזמים לאחר עיבוד היציקה. לכן יש צורך לבחור טמפרטורת אלומיניום נוזלית מתאימה וטמפרטורת עובש מתאימה. על פי הניסיון, הטמפרטורה של האלומיניום הנוזל נשלטת על 720 ℃, וטמפרטורת העובש נשלטת על 320 ~ 350 ℃.
לאור הנפח הגדול, עובי הקיר הדק וגובהו הנמוך של הליהוק, מותקן מערכת חימום בחלקו העליון של התבנית. כפי שמוצג באיור 9, כיוון הלהבה פונה לתחתית וצד התבנית כדי לחמם את המטוס התחתון ואת הצד של הליהוק. על פי המצב השופך באתר, התאם את זמן החימום והלהבה, שלוט על הטמפרטורה של חלק התבנית העליונה ב 320 ~ 350 ℃, וודא את נזילות האלומיניום הנוזל בטווח סביר, ולגרום לאלומיניום הנוזל למלא את החלל ורייזר. בשימוש בפועל, מערכת החימום יכולה להבטיח ביעילות את נזילות האלומיניום הנוזל.

איור 9 (מערכת חימום)
2. מבנה עובש ועקרון עבודה
על פי תהליך היציקה למות בלחץ נמוך, בשילוב עם מאפייני הליהוק ומבנה הציוד, על מנת להבטיח שההליהוק הנוצר יישאר בתבנית העליונה, מבני המשיכה הקדמיים, האחוריים, השמאלי והימני מעוצב על התבנית העליונה. לאחר יצירת הליהוק ומוצק, התבניות העליונות והתחתונות נפתחות תחילה, ואז מושכות את הגרעין ב -4 כיוונים, ולבסוף הצלחת העליונה של התבנית העליונה דוחפת את היציקה הנוצרת. מבנה העובש מוצג באיור 10.

איור 10 (מבנה עובש)
נערך על ידי מאי ג'יאנג ממאט אלומיניום