คำอธิบายเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับแนวทางแก้ไขปัญหา เช่น เมล็ดหยาบบนพื้นผิว และการเชื่อมโปรไฟล์อลูมิเนียมสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าที่ยาก

ด้วยความตระหนักรู้ที่เพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับการปกป้องสิ่งแวดล้อม การพัฒนาและการสนับสนุนพลังงานใหม่ทั่วโลกทำให้การส่งเสริมและการประยุกต์ใช้ยานยนต์พลังงานกลายเป็นเรื่องเร่งด่วน ขณะเดียวกัน ข้อกำหนดด้านการพัฒนาวัสดุยานยนต์ที่มีน้ำหนักเบา การใช้โลหะผสมอลูมิเนียมอย่างปลอดภัย รวมถึงคุณภาพพื้นผิว ขนาด และคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมอลูมิเนียมก็เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ยกตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าที่มีน้ำหนักรถ 1.6 ตัน วัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมมีน้ำหนักประมาณ 450 กิโลกรัม คิดเป็นประมาณ 30% ข้อบกพร่องบนพื้นผิวที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตแบบอัดรีด โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาเม็ดหยาบบนพื้นผิวภายในและภายนอก ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความก้าวหน้าในการผลิตโปรไฟล์อลูมิเนียม และกลายเป็นอุปสรรคในการพัฒนาการใช้งาน

สำหรับโปรไฟล์แบบอัดรีด การออกแบบและผลิตแม่พิมพ์อัดรีดมีความสำคัญอย่างยิ่งยวด ดังนั้นการวิจัยและพัฒนาแม่พิมพ์สำหรับโปรไฟล์อะลูมิเนียม EV จึงเป็นสิ่งจำเป็น การนำเสนอโซลูชันแม่พิมพ์ที่เป็นวิทยาศาสตร์และสมเหตุสมผลจะช่วยปรับปรุงอัตราการผลิตและผลผลิตการอัดรีดของโปรไฟล์อะลูมิเนียม EV ให้ตรงตามความต้องการของตลาด

1 มาตรฐานผลิตภัณฑ์

(1) วัสดุ การบำบัดพื้นผิว และการป้องกันการกัดกร่อนของชิ้นส่วนและส่วนประกอบจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องของ ETS-01-007 “ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับชิ้นส่วนโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียม” และ ETS-01-006 “ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการบำบัดพื้นผิวออกซิเดชันแบบอะโนดิก”

(2) การบำบัดพื้นผิว: การออกซิเดชันแบบอะโนดิก พื้นผิวจะต้องไม่มีเมล็ดหยาบ

(3) พื้นผิวของชิ้นส่วนต้องไม่เกิดรอยตำหนิ เช่น รอยแตกและรอยย่น ห้ามปนเปื้อนชิ้นส่วนหลังจากเกิดออกซิเดชัน

(4) สารต้องห้ามของผลิตภัณฑ์เป็นไปตามข้อกำหนดของ Q/JL J160001-2017 “ข้อกำหนดสำหรับสารต้องห้ามและสารจำกัดในชิ้นส่วนและวัสดุยานยนต์”

(5) ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเชิงกล: ความแข็งแรงแรงดึง ≥ 210 MPa, ความแข็งแรงจุดยืดหยุ่น ≥ 180 MPa, การยืดตัวหลังแตกหัก A50 ≥ 8%

(6) ข้อกำหนดสำหรับองค์ประกอบโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่แสดงอยู่ในตารางที่ 1

2 การเพิ่มประสิทธิภาพและการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบของโครงสร้างแม่พิมพ์อัดรีด เกิดไฟฟ้าดับขนาดใหญ่

(1) วิธีแก้ปัญหาแบบดั้งเดิมที่ 1: นั่นคือการปรับปรุงการออกแบบแม่พิมพ์อัดรีดด้านหน้า ดังแสดงในรูปที่ 2 ตามแนวคิดการออกแบบแบบดั้งเดิม ดังที่แสดงด้วยลูกศรในภาพ ตำแหน่งซี่โครงกลางและตำแหน่งการระบายน้ำใต้ลิ้นได้รับการประมวลผล ช่องระบายน้ำด้านบนและด้านล่างทำมุม 20° ด้านหนึ่ง และความสูงการระบายน้ำ H15 มม. ถูกใช้เพื่อจ่ายอะลูมิเนียมหลอมเหลวไปยังส่วนซี่โครง มีดเปล่าใต้ลิ้นจะถูกถ่ายโอนในมุมฉาก และอะลูมิเนียมหลอมเหลวยังคงอยู่ที่มุม ซึ่งทำให้เกิดจุดตายได้ง่ายจากตะกรันอะลูมิเนียม หลังจากการผลิต ได้รับการยืนยันโดยการออกซิเดชันว่าพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาเม็ดหยาบอย่างมาก

มีการปรับปรุงเบื้องต้นต่อไปนี้ให้กับกระบวนการผลิตแม่พิมพ์แบบดั้งเดิม:

ก. จากแม่พิมพ์นี้ เราพยายามเพิ่มปริมาณอลูมิเนียมให้กับซี่โครงโดยการป้อน

ข. ตามความลึกเดิม ความลึกของมีดใต้ลิ้นจะลึกขึ้น กล่าวคือ เพิ่ม 5 มม. จากเดิม 15 มม.

c. ความกว้างของใบมีดเปล่าใต้ลิ้นเพิ่มขึ้น 2 มม. จากเดิม 14 มม. ภาพจริงหลังจากการปรับปรุงประสิทธิภาพจะแสดงในรูปที่ 3

ผลการตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าหลังจากการปรับปรุงเบื้องต้นทั้งสามขั้นตอนข้างต้นแล้ว ข้อบกพร่องของเกรนหยาบยังคงปรากฏอยู่ในโปรไฟล์หลังจากผ่านกระบวนการออกซิเดชัน และยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสม แสดงให้เห็นว่าแผนการปรับปรุงเบื้องต้นยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการการผลิตวัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าได้

(2) ได้มีการเสนอแผนงานใหม่ที่ 2 โดยอาศัยการปรับปรุงประสิทธิภาพเบื้องต้น การออกแบบแม่พิมพ์ของแผนงานใหม่ที่ 2 แสดงในรูปที่ 4 ตาม “หลักการของการไหลของโลหะ” และ “กฎของความต้านทานน้อยที่สุด” แม่พิมพ์ชิ้นส่วนยานยนต์ที่ได้รับการปรับปรุงใช้แผนงานการออกแบบ “รูเปิดด้านหลัง” ตำแหน่งซี่โครงมีบทบาทในการรับแรงกระแทกโดยตรงและลดความต้านทานต่อแรงเสียดทาน พื้นผิวป้อนถูกออกแบบให้เป็น “รูปทรงฝาหม้อ” และตำแหน่งของสะพานถูกประมวลผลเป็นแบบแอมพลิจูด วัตถุประสงค์คือเพื่อลดความต้านทานต่อแรงเสียดทาน ปรับปรุงการหลอมรวม และลดแรงกดจากการอัดขึ้นรูป สะพานถูกยุบตัวให้มากที่สุดเพื่อป้องกันปัญหาเม็ดหยาบที่ด้านล่างของสะพาน และความกว้างของใบมีดเปล่าใต้ลิ้นของฐานสะพานคือ ≤3 มม. ความแตกต่างของขั้นตอนระหว่างสายพานทำงานและสายพานทำงานของแม่พิมพ์ล่างคือ ≤1.0 มม. ใบมีดเปล่าใต้ลิ้นแม่พิมพ์บนเรียบและเปลี่ยนผ่านอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ทิ้งสิ่งกีดขวางการไหล และรูขึ้นรูปถูกเจาะรูโดยตรงที่สุด สายพานทำงานระหว่างหัวทั้งสองที่ซี่โครงด้านในตรงกลางต้องสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยทั่วไปจะมีค่าประมาณ 1.5 ถึง 2 เท่าของความหนาของผนัง ร่องระบายน้ำมีการเปลี่ยนผ่านที่ราบรื่นเพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของน้ำอะลูมิเนียมโลหะที่เพียงพอไหลเข้าสู่โพรง นำเสนอสถานะหลอมรวมอย่างสมบูรณ์ และไม่ทิ้งจุดตายที่จุดใดๆ (มีดเปล่าด้านหลังแม่พิมพ์ด้านบนไม่เกิน 2 ถึง 2.5 มม.) การเปรียบเทียบโครงสร้างแม่พิมพ์รีดก่อนและหลังการปรับปรุงแสดงไว้ในรูปที่ 5

(3) ให้ความสำคัญกับการปรับปรุงรายละเอียดการประมวลผล ตำแหน่งสะพานได้รับการขัดเงาและเชื่อมต่ออย่างราบรื่น สายพานทำงานบนและล่างเรียบ ลดความต้านทานการเสียรูป และปรับปรุงการไหลของโลหะเพื่อลดการเสียรูปไม่สม่ำเสมอ สามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น เกรนหยาบและการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าตำแหน่งการระบายของซี่โครงและความเร็วของรากสะพานจะสอดคล้องกับส่วนอื่นๆ และแก้ไขปัญหาพื้นผิว เช่น การเชื่อมเกรนหยาบบนพื้นผิวของโปรไฟล์อลูมิเนียมได้อย่างสมเหตุสมผลและเป็นไปตามหลักวิทยาศาสตร์ รูปที่ 6 แสดงการเปรียบเทียบก่อนและหลังการปรับปรุงการระบายน้ำแม่พิมพ์

3 กระบวนการอัดรีด

สำหรับโลหะผสมอลูมิเนียม 6063-T6 สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า อัตราส่วนการอัดรีดของแม่พิมพ์แยก (Split Die) คำนวณได้เท่ากับ 20-80 และอัตราส่วนการอัดรีดของวัสดุอลูมิเนียมนี้ในเครื่องจักรขนาด 1800 ตัน คือ 23 ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการผลิตของเครื่องจักร กระบวนการอัดรีดแสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 กระบวนการผลิตแบบอัดรีดของโปรไฟล์อลูมิเนียมสำหรับติดตั้งคานของชุดแบตเตอรี่ EV ใหม่

เมื่อทำการอัดขึ้นรูป ควรใส่ใจกับจุดต่อไปนี้:

(1) ห้ามให้ความร้อนแม่พิมพ์ในเตาเดียวกัน มิฉะนั้น อุณหภูมิแม่พิมพ์จะไม่สม่ำเสมอและเกิดการตกผลึกได้ง่าย

(2) หากเกิดการปิดเครื่องผิดปกติในระหว่างกระบวนการอัดรีด เวลาในการปิดเครื่องจะต้องไม่เกิน 3 นาที มิฉะนั้นจะต้องถอดแม่พิมพ์ออก

(3) ห้ามนำกลับเข้าเตาเผาเพื่อให้ความร้อนแล้วจึงรีดออกทันทีหลังจากถอดแม่พิมพ์

4. มาตรการซ่อมแซมเชื้อราและประสิทธิผล

หลังจากการซ่อมแซมแม่พิมพ์และการทดลองปรับปรุงแม่พิมพ์หลายสิบครั้ง แผนการซ่อมแซมแม่พิมพ์ที่สมเหตุสมผลจึงได้รับการเสนอดังต่อไปนี้

(1) ทำการแก้ไขและปรับแต่งแม่พิมพ์เดิมครั้งแรก:

① พยายามให้สะพานจมลงให้มากที่สุด และความกว้างของฐานสะพานควรอยู่ที่ ≤3 มม.

② ความแตกต่างของขั้นตอนระหว่างสายพานทำงานของหัวและสายพานทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างควรอยู่ที่ ≤1.0 มม.

③ ห้ามทิ้งสิ่งกีดขวางการไหล

④ สายพานทำงานระหว่างหัวตัวผู้ทั้งสองที่ซี่โครงด้านในควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และการเปลี่ยนผ่านของร่องระบายน้ำควรเรียบ ให้ใหญ่และเรียบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

⑤ สายพานทำงานของแม่พิมพ์ล่างควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

6. ไม่ควรทิ้งโซนตายไว้ในทุกจุด (มีดว่างด้านหลังไม่ควรเกิน 2 มม.)

⑦ ซ่อมแซมแม่พิมพ์ด้านบนด้วยเมล็ดหยาบในโพรงด้านใน ลดสายพานทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างและทำให้บล็อกการไหลแบนราบ หรือไม่มีบล็อกการไหลและทำให้สายพานทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างสั้นลง

(2) จากการดัดแปลงแม่พิมพ์เพิ่มเติมและการปรับปรุงแม่พิมพ์ข้างต้น จะมีการดัดแปลงแม่พิมพ์ดังต่อไปนี้:

① กำจัดโซนตายของหัวตัวผู้ทั้งสอง

② ขูดสิ่งอุดตันออก

③ ลดความแตกต่างของความสูงระหว่างส่วนหัวและโซนการทำงานของแม่พิมพ์ส่วนล่าง

④ ทำให้โซนการทำงานของแม่พิมพ์ส่วนล่างสั้นลง

(3) หลังจากที่แม่พิมพ์ได้รับการซ่อมแซมและปรับปรุงแล้ว คุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะเข้าสู่สถานะที่เหมาะสม โดยมีพื้นผิวที่สดใสและไม่มีเมล็ดหยาบ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาเมล็ดหยาบ การเชื่อม และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่มีอยู่บนพื้นผิวของโปรไฟล์อลูมิเนียมสำหรับ EV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(4) ปริมาณการอัดรีดเพิ่มขึ้นจากเดิม 5 ตันต่อวันเป็น 15 ตันต่อวัน ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก

5 บทสรุป

ด้วยการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพแม่พิมพ์เดิมซ้ำแล้วซ้ำเล่า ปัญหาสำคัญที่เกี่ยวข้องกับเมล็ดหยาบบนพื้นผิวและการเชื่อมโปรไฟล์อลูมิเนียมสำหรับ EV ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์

(1) จุดอ่อนของแม่พิมพ์เดิม คือ เส้นตำแหน่งซี่โครงกลาง ได้รับการปรับปรุงอย่างเหมาะสม ด้วยการกำจัดจุดตายของหัวพิมพ์ทั้งสอง ปรับบล็อกการไหลให้เรียบ ลดความแตกต่างของความสูงระหว่างหัวพิมพ์และบริเวณการทำงานของแม่พิมพ์ส่วนล่าง และทำให้บริเวณการทำงานของแม่พิมพ์ส่วนล่างสั้นลง ทำให้สามารถแก้ไขข้อบกพร่องบนพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ที่ใช้ในรถยนต์ประเภทนี้ เช่น เกรนหยาบและรอยเชื่อม ได้สำเร็จ

(2) ปริมาณการอัดรีดเพิ่มขึ้นจาก 5 ตันต่อวันเป็น 15 ตันต่อวัน ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก

(3) กรณีศึกษาที่ประสบความสำเร็จของการออกแบบและการผลิตแม่พิมพ์อัดรีดนี้เป็นตัวแทนและสามารถอ้างอิงได้ในการผลิตโปรไฟล์ที่คล้ายคลึงกัน และสมควรได้รับการส่งเสริม