طراحی قالب ریخته گری با فشار کم برای سینی باتری آلیاژ آلومینیوم وسیله نقلیه الکتریکی

باتری مؤلفه اصلی یک وسیله نقلیه الکتریکی است و عملکرد آن شاخص های فنی مانند عمر باتری ، مصرف انرژی و عمر سرویس وسیله نقلیه الکتریکی را تعیین می کند.سینی باتری موجود در ماژول باتری جزء اصلی است که عملکردهای حمل ، محافظت و خنک کننده را انجام می دهد.بسته باتری مدولار در سینی باتری تنظیم شده است که از طریق سینی باتری روی شاسی خودرو ثابت شده است ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. از آنجا که در قسمت پایین بدنه وسیله نقلیه نصب شده است و محیط کار سخت است ، سینی باتری برای جلوگیری از آسیب دیدن ماژول باتری ، باید عملکرد جلوگیری از ضربه و سوراخ را داشته باشد.سینی باتری بخشی مهم ساختاری ایمنی وسایل نقلیه برقی است.موارد زیر فرآیند شکل گیری و طراحی قالب سینی های باتری آلیاژ آلومینیوم را برای وسایل نقلیه برقی معرفی می کند.

شکل 1 (سینی باتری آلیاژ آلومینیوم)
1 تجزیه و تحلیل فرآیند و طراحی قالب
1.1 تجزیه و تحلیل ریخته گری
سینی باتری آلیاژ آلومینیوم برای وسایل نقلیه برقی در شکل 2 نشان داده شده است. ابعاد کلی 1106 میلی متر × 1029 میلی متر × 136 میلی متر ، ضخامت اصلی دیوار 4 میلی متر است ، کیفیت ریخته گری حدود 15.5 کیلوگرم و کیفیت ریخته گری پس از پردازش حدود 12.5 کیلوگرم است.این ماده A356-T6 ، استحکام کششی 290MPA ، قدرت عملکرد 225MPa ، کشیدگی ≥ 6 ٪ ، سختی برینل ≥ 75 ~ 90HBS است ، نیاز به تنگی هوا و نیازهای IP67 و IP69K دارد.

شکل 2 (سینی باتری آلیاژ آلومینیوم)
1.2 تجزیه و تحلیل فرآیند
ریخته گری با فشار کم یک روش ریخته گری ویژه بین ریخته گری فشار و ریخته گری گرانش است.این نه تنها مزایای استفاده از قالب های فلزی را برای هر دو دارد ، بلکه ویژگی های پر کردن پایدار را نیز دارد.ریخته گری با فشار کم مزایای پر کردن سرعت کم از پایین به بالا ، آسان برای کنترل سرعت ، ضربه کوچک و چلپ چلوپ آلومینیوم مایع ، سرباره اکسید کمتر ، چگالی بافت بالا و خصوصیات مکانیکی بالا را دارد.تحت ریخته گری با فشار کم ، آلومینیوم مایع به راحتی پر می شود ، و ریخته گری تحت فشار جامد می شود و متبلور می شود و ریخته گری با ساختار متراکم بالا ، خواص مکانیکی بالا و ظاهر زیبا می تواند به دست آورد ، که برای تشکیل ریخته گری های بزرگ با دیواره های نازک مناسب است. بشر
با توجه به خواص مکانیکی مورد نیاز ریخته گری ، مواد ریخته گری A356 است که می تواند نیازهای مشتریان را پس از درمان T6 برآورده کند ، اما ریختن سیالیت این ماده به طور کلی نیاز به کنترل معقول دمای قالب برای تولید ریخته گری های بزرگ و نازک دارد.
1.3 سیستم ریختن
با توجه به ویژگی های ریخته گری های بزرگ و نازک ، باید چندین دروازه طراحی شود.در عین حال ، برای اطمینان از پر شدن صاف آلومینیوم مایع ، کانال های پر شده در پنجره اضافه می شوند که باید با پردازش پس از آن برداشته شوند.دو طرح فرآیند سیستم ریختن در مراحل اولیه طراحی شد و هر طرح مقایسه شد.همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است ، طرح 1 9 دروازه را ترتیب می دهد و کانال های تغذیه ای را در پنجره اضافه می کند.طرح 2 6 دروازه را از طرف ریخته گری ریخته می کند تا شکل بگیرد.تجزیه و تحلیل شبیه سازی CAE در شکل 4 و شکل 5 نشان داده شده است. از نتایج شبیه سازی برای بهینه سازی ساختار قالب استفاده کنید ، سعی کنید از تأثیر جانبی طراحی قالب بر کیفیت ریخته گری ها جلوگیری کنید ، احتمال نقص ریخته گری را کاهش داده و چرخه توسعه را کوتاه کنید از ریخته گری

شکل 3 (مقایسه دو طرح فرآیند برای فشار کم

شکل 4 (مقایسه میدان دما در هنگام پر کردن)

شکل 5 (مقایسه نقص تخلخل انقباض پس از جامد سازی)
نتایج شبیه سازی از دو طرح فوق نشان می دهد که آلومینیوم مایع در حفره تقریباً به طور موازی به سمت بالا حرکت می کند ، که مطابق با تئوری پر کردن موازی آلومینیوم مایع به عنوان یک کل است ، و قسمت های تخلخل شبیه سازی شده از ریخته گری با تقویت خنک کننده و سایر روشها حل می شود.
مزایای این دو طرح: قضاوت از دمای آلومینیوم مایع در حین پر شدن شبیه سازی شده ، دمای انتهای دیستال ریخته گری که توسط طرح 1 تشکیل شده است یکنواختی بالاتری نسبت به طرح 2 دارد ، که برای پر کردن حفره مساعد است بشرریخته گری تشکیل شده توسط طرح 2 دارای باقی مانده دروازه مانند طرح 1 نیست. تخلخل انقباض بهتر از طرح 1 است.
مضرات این دو طرح: از آنجا که دروازه روی ریخته گری چیده شده است که در طرح 1 شکل می گیرد ، یک گیت در ریخته گری وجود خواهد داشت که در مقایسه با ریخته گری اصلی حدود 0.7KA افزایش می یابد.از دمای آلومینیوم مایع در طرح 2 پر کردن شبیه سازی شده ، دمای آلومینیوم مایع در انتهای دیستال در حال حاضر کم است و شبیه سازی تحت حالت ایده آل دمای قالب است ، بنابراین ظرفیت جریان آلومینیوم مایع ممکن است در آن کافی نباشد حالت واقعی ، و مشکل در تهیه قالب گیری مشکل وجود خواهد داشت.
همراه با تجزیه و تحلیل عوامل مختلف ، طرح 2 به عنوان سیستم ریختن انتخاب شد.با توجه به کاستی های طرح 2 ، سیستم ریختن و سیستم گرمایش در طراحی قالب بهینه شده است.همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است ، بالابر سرریز اضافه می شود ، که برای پر کردن آلومینیوم مایع مفید است و از بروز نقص در ریخته گری های قالب دار استفاده یا جلوگیری می کند.

شکل 6 (سیستم ریختن بهینه)
1.4 سیستم خنک کننده
قطعات و مناطقی که دارای استرس هستند با نیازهای عملکرد مکانیکی بالایی از ریخته گری ها باید به درستی خنک یا تغذیه شوند تا از تخلخل کوچک شدن یا ترک خوردگی حرارتی جلوگیری شود.ضخامت اصلی دیواره ریخته گری 4 میلی متر است و جامد سازی تحت تأثیر اتلاف گرما از قالب قرار می گیرد.برای قسمت های مهم آن ، یک سیستم خنک کننده تنظیم شده است ، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است. پس از اتمام پر شدن ، آب را برای خنک کردن عبور دهید و زمان خنک کننده خاص باید در محل ریختن تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که توالی جامد سازی است از انتهای دروازه تا انتهای دروازه تشکیل شده است ، و دروازه و بالابر در انتها برای دستیابی به اثر خوراک تقویت می شوند.بخشی با ضخامت دیواره ضخیم تر روش اضافه کردن خنک کننده آب به درج را اتخاذ می کند.این روش در فرآیند ریخته گری واقعی تأثیر بهتری دارد و می تواند از تخلخل انقباض جلوگیری کند.

شکل 7 (سیستم خنک کننده)
1.5 سیستم اگزوز
از آنجا که حفره فلز ریخته گری با فشار کم بسته است ، از نظر نفوذپذیری هوای خوبی مانند قالب های ماسه ای ندارد ، و همچنین از طریق ریخته گری در ریخته گری گرانش عمومی خسته نمی شود ، اگزوز حفره ریخته گری کم فشار بر روند پر کردن مایع تأثیر می گذارد آلومینیوم و کیفیت ریخته گری.قالب ریخته گری با فشار کم را می توان از طریق شکاف ها ، شیارهای اگزوز و شاخه های اگزوز در سطح فراق ، فشار میله و غیره خسته کرد.
طراحی اندازه اگزوز در سیستم اگزوز باید بدون سرریز شدن ، اگزوز باشد ، یک سیستم اگزوز معقول می تواند از نقصی مانند پر کردن کافی ، سطح شل و مقاومت کم جلوگیری کند.ناحیه پر کردن نهایی آلومینیوم مایع در طی فرآیند ریختن ، مانند استراحت جانبی و بالابر قالب فوقانی ، نیاز به مجهز به گاز اگزوز دارد.با توجه به این واقعیت که آلومینیوم مایع به راحتی در شکاف پلاگین اگزوز در فرآیند واقعی ریخته گری با فشار کم جریان می یابد ، که منجر به وضعیتی می شود که هنگام باز شدن قالب ، پلاگین هوا بیرون می رود ، سه روش پس از اتخاذ می شود چندین تلاش و پیشرفت: روش 1 از پلاگین هوای پودر متالورژی استفاده می کند ، همانطور که در شکل 8 (a) نشان داده شده است ، ضرر این است که هزینه تولید زیاد است.روش 2 از پلاگین اگزوز از نوع درز با فاصله 0.1 میلی متر استفاده می کند ، همانطور که در شکل 8 (b) نشان داده شده است ، ضرر این است که درز اگزوز پس از پاشش رنگ به راحتی مسدود می شود.روش 3 از پلاگین اگزوز برش سیم استفاده می کند ، شکاف 0.15 ~ 0.2 میلی متر است ، همانطور که در شکل 8 (c) نشان داده شده است.این مضرات راندمان پردازش کم و هزینه تولید بالایی است.شاخه های مختلف اگزوز باید با توجه به منطقه واقعی ریخته گری انتخاب شوند.به طور کلی ، از شاخه های دریچه سینتر و برش سیم برای حفره ریخته گری استفاده می شود و از نوع درز برای سر هسته ماسه استفاده می شود.

شکل 8 (3 نوع شاخه اگزوز مناسب برای ریخته گری با فشار کم)
1.6 سیستم گرمایشی
ریخته گری از نظر اندازه بزرگ و از نظر ضخامت دیواره نازک است.در تجزیه و تحلیل جریان قالب ، سرعت جریان آلومینیوم مایع در انتهای پر کردن کافی نیست.دلیل این امر این است که آلومینیوم مایع برای جریان بیش از حد طولانی است ، دما افت می کند ، و آلومینیوم مایع از قبل جامد می شود و توانایی جریان خود را از دست می دهد ، خاموش شدن سرد یا ریختن کافی رخ می دهد ، بالابر قالب فوقانی قادر به دستیابی به آن نخواهد بود تأثیر تغذیه.بر اساس این مشکلات ، بدون تغییر ضخامت دیواره و شکل ریخته گری ، دمای آلومینیوم مایع و دمای قالب را افزایش داده ، سیالیت آلومینیوم مایع را بهبود بخشیده و مشکل خاموش شدن سرد یا ریختن کافی را حل کنید.با این حال ، دمای بیش از حد آلومینیوم مایع و دمای قالب باعث ایجاد اتصالات حرارتی جدید یا تخلخل انقباض می شود و در نتیجه بعد از پردازش ریخته گری سوراخ های صفحه ای بیش از حد ایجاد می شود.بنابراین ، لازم است یک دمای آلومینیوم مایع مناسب و دمای مناسب قالب انتخاب شود.با توجه به تجربه ، دمای آلومینیوم مایع در حدود 720 control کنترل می شود و دمای قالب در 350 320 320 کنترل می شود.
با توجه به حجم زیاد ، ضخامت دیواره نازک و ارتفاع کم ریخته گری ، یک سیستم گرمایشی در قسمت فوقانی قالب نصب می شود.همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است ، جهت شعله با پایین و کنار قالب روبرو می شود تا صفحه پایین و سمت ریخته گری را گرم کند.با توجه به وضعیت ریختن در محل ، زمان گرمایش و شعله را تنظیم کنید ، دمای قسمت قالب فوقانی را در 350 320 ℃ کنترل کنید ، از سیالیت آلومینیوم مایع در یک محدوده معقول اطمینان حاصل کنید و باعث شوید که آلومینیوم مایع حفره را پر کنید و بالابردر استفاده واقعی ، سیستم گرمایش می تواند به طور موثری سیالیت آلومینیوم مایع را تضمین کند.

شکل 9 (سیستم گرمایشی)
2. ساختار قالب و اصل کار
با توجه به فرآیند ریخته گری با فشار کم ، همراه با ویژگی های ریخته گری و ساختار تجهیزات ، برای اطمینان از اینکه ریخته گری تشکیل شده در قالب فوقانی ، ساختارهای کشویی جلو ، عقب ، چپ و راست باقی می ماند روی قالب فوقانی طراحی شده است.پس از تشکیل و جامد شدن ریخته گری ، ابتدا قالب های فوقانی و تحتانی باز می شوند و سپس هسته را در 4 جهت می کشند و در آخر صفحه بالای قالب فوقانی ریخته گری تشکیل شده را بیرون می کشد.ساختار قالب در شکل 10 نشان داده شده است.

شکل 10 (ساختار قالب)
ویرایش شده توسط می جیانگ از آلومینیوم مات