คำอธิบายเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับแนวทางแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น เมล็ดหยาบบนพื้นผิว และการเชื่อมโปรไฟล์อะลูมิเนียมสำหรับ EV ที่ยาก

ด้วยความตระหนักรู้ที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการปกป้องสิ่งแวดล้อม การพัฒนาและการสนับสนุนพลังงานใหม่ทั่วโลกทำให้การส่งเสริมและการใช้ยานยนต์พลังงานใกล้เข้ามา ในขณะเดียวกัน ข้อกำหนดสำหรับการพัฒนาวัสดุยานยนต์ที่มีน้ำหนักเบา การใช้โลหะผสมอลูมิเนียมอย่างปลอดภัย คุณภาพพื้นผิว ขนาด และคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุเหล่านี้ก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ยกตัวอย่างเช่น EV ที่มีน้ำหนักรถ 1.6 ตัน วัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมมีน้ำหนักประมาณ 450 กิโลกรัม คิดเป็นประมาณ 30% ข้อบกพร่องบนพื้นผิวที่ปรากฏในกระบวนการผลิตแบบอัดขึ้นรูป โดยเฉพาะปัญหาเมล็ดหยาบบนพื้นผิวด้านในและด้านนอก ส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อความคืบหน้าในการผลิตโปรไฟล์อลูมิเนียม และกลายเป็นคอขวดในการพัฒนาการใช้งาน

สำหรับโปรไฟล์การอัดขึ้นรูป การออกแบบและการผลิตแม่พิมพ์การอัดขึ้นรูปมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้นการวิจัยและพัฒนาแม่พิมพ์สำหรับโปรไฟล์อะลูมิเนียม EV จึงมีความจำเป็น การนำเสนอโซลูชันแม่พิมพ์ที่เป็นวิทยาศาสตร์และสมเหตุสมผลสามารถปรับปรุงอัตราคุณสมบัติและผลผลิตการอัดขึ้นรูปของโปรไฟล์อะลูมิเนียม EV ให้ดีขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาด

1 มาตรฐานผลิตภัณฑ์

(1) วัสดุ การบำบัดพื้นผิว และการป้องกันการกัดกร่อนของชิ้นส่วนและส่วนประกอบต่างๆ จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องของ ETS-01-007 “ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับชิ้นส่วนโปรไฟล์โลหะผสมอะลูมิเนียม” และ ETS-01-006 “ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการบำบัดพื้นผิวออกซิเดชันแบบอะโนดิก”

(2) การบำบัดพื้นผิว: การออกซิเดชันแบบอะโนดิก พื้นผิวจะต้องไม่มีเมล็ดหยาบ

(3) พื้นผิวชิ้นส่วนต้องไม่เกิดรอยตำหนิ เช่น รอยแตก รอยย่น และชิ้นส่วนต้องไม่เกิดการปนเปื้อนหลังการออกซิเดชัน

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

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

(6) ข้อกำหนดสำหรับองค์ประกอบโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่แสดงอยู่ในตารางที่ 1

2 การเพิ่มประสิทธิภาพและการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบของโครงสร้างแม่พิมพ์อัดขึ้นรูป เกิดไฟฟ้าดับขนาดใหญ่

(1) โซลูชันแบบดั้งเดิม 1: นั่นคือการปรับปรุงการออกแบบแม่พิมพ์อัดรีดด้านหน้าตามที่แสดงในรูปที่ 2 ตามแนวคิดการออกแบบทั่วไปดังที่แสดงโดยลูกศรในรูปภาพตำแหน่งซี่โครงกลางและตำแหน่งการระบายน้ำใต้ลิ้นได้รับการประมวลผลการระบายน้ำด้านบนและด้านล่างเป็นมุม 20° ด้านหนึ่งและความสูงการระบายน้ำ H15 มม. ใช้เพื่อจ่ายอลูมิเนียมหลอมเหลวไปยังส่วนซี่โครง มีดเปล่าใต้ลิ้นจะถูกถ่ายโอนในมุมฉากและอลูมิเนียมหลอมเหลวจะยังคงอยู่ที่มุมซึ่งทำให้โซนตายได้ง่ายด้วยตะกรันอลูมิเนียม หลังจากการผลิตจะตรวจสอบโดยการออกซิเดชันว่าพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาเมล็ดหยาบมาก

มีการปรับปรุงเบื้องต้นต่อไปนี้ให้กับกระบวนการผลิตแม่พิมพ์แบบดั้งเดิม:

ก. จากแม่พิมพ์นี้ เราพยายามเพิ่มปริมาณอะลูมิเนียมให้ซี่โครงโดยการป้อน

ข. ตามความลึกเดิม ความลึกของมีดใต้ลิ้นที่ว่างเปล่าจะถูกเพิ่มเข้าไป นั่นคือ เพิ่ม 5 มม. จากเดิม 15 มม.

c. ความกว้างใบมีดเปล่าใต้ลิ้นจะกว้างขึ้น 2 มม. จากเดิม 14 มม. ภาพจริงหลังจากปรับให้เหมาะสมจะแสดงในรูปที่ 3

ผลการตรวจยืนยันแสดงให้เห็นว่าหลังจากการปรับปรุงเบื้องต้นสามประการข้างต้นแล้ว ข้อบกพร่องของเม็ดหยาบยังคงมีอยู่ในโปรไฟล์หลังการบำบัดด้วยออกซิเดชันและยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแผนการปรับปรุงเบื้องต้นยังคงไม่สามารถตอบสนองความต้องการการผลิตวัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าได้

(2) เสนอโครงร่างใหม่ 2 โดยอิงจากการปรับปรุงเบื้องต้น การออกแบบแม่พิมพ์ของโครงร่างใหม่ 2 แสดงอยู่ในรูปที่ 4 ตาม “หลักการของการไหลของโลหะ” และ “กฎแห่งความต้านทานน้อยที่สุด” แม่พิมพ์ชิ้นส่วนยานยนต์ที่ปรับปรุงแล้วใช้โครงร่างการออกแบบ “รูเปิดด้านหลัง” ตำแหน่งซี่โครงมีบทบาทในการกระทบโดยตรงและลดความต้านทานต่อแรงเสียดทาน พื้นผิวฟีดได้รับการออกแบบให้เป็น “รูปทรงฝาหม้อ” และตำแหน่งสะพานได้รับการประมวลผลเป็นแบบแอมพลิจูด วัตถุประสงค์คือเพื่อลดความต้านทานต่อแรงเสียดทาน ปรับปรุงการหลอมรวม และลดแรงกดในการอัดขึ้นรูป สะพานจะจมลงมากที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อป้องกันปัญหาของเมล็ดหยาบที่ด้านล่างของสะพาน และความกว้างของมีดเปล่าใต้ลิ้นของด้านล่างสะพานคือ ≤3 มม. ความแตกต่างของขั้นตอนระหว่างสายพานทำงานและสายพานทำงานของแม่พิมพ์ล่างคือ ≤1.0 มม. มีดเปล่าใต้ลิ้นแม่พิมพ์บนจะเรียบและเปลี่ยนผ่านอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ทิ้งสิ่งกีดขวางการไหล และเจาะรูขึ้นรูปให้ตรงที่สุด สายพานทำงานระหว่างหัวทั้งสองที่ซี่โครงด้านในตรงกลางนั้นสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยทั่วไปแล้วจะมีความหนา 1.5 ถึง 2 เท่าของความหนาของผนัง ร่องระบายน้ำจะมีการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นเพื่อตอบสนองความต้องการของน้ำอลูมิเนียมโลหะที่เพียงพอที่ไหลเข้าไปในโพรง นำเสนอสถานะหลอมรวมอย่างสมบูรณ์ และไม่ทิ้งโซนตายที่จุดใดๆ (มีดเปล่าด้านหลังแม่พิมพ์ด้านบนไม่เกิน 2 ถึง 2.5 มม.) การเปรียบเทียบโครงสร้างแม่พิมพ์รีดก่อนและหลังการปรับปรุงแสดงไว้ในรูปที่ 5

(3) ให้ความสำคัญกับการปรับปรุงรายละเอียดการประมวลผล ตำแหน่งสะพานได้รับการขัดเงาและเชื่อมต่ออย่างราบรื่น สายพานทำงานแม่พิมพ์ด้านบนและด้านล่างแบน ความต้านทานการเสียรูปลดลง และการไหลของโลหะได้รับการปรับปรุงเพื่อลดการเสียรูปไม่สม่ำเสมอ สามารถปราบปรามปัญหาต่างๆ เช่น เมล็ดหยาบและการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงมั่นใจได้ว่าตำแหน่งการคายประจุของซี่โครงและความเร็วของรากสะพานจะซิงโครไนซ์กับส่วนอื่นๆ และปราบปรามปัญหาพื้นผิว เช่น การเชื่อมเมล็ดหยาบบนพื้นผิวของโปรไฟล์อลูมิเนียมได้อย่างสมเหตุสมผลและเป็นวิทยาศาสตร์ การเปรียบเทียบก่อนและหลังการปรับปรุงการระบายน้ำแม่พิมพ์แสดงไว้ในรูปที่ 6

3 กระบวนการอัดรีด

สำหรับโลหะผสมอลูมิเนียม 6063-T6 สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า อัตราส่วนการอัดขึ้นรูปของแม่พิมพ์แยกส่วนคำนวณได้เป็น 20-80 และอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปของวัสดุอลูมิเนียมนี้ในเครื่องจักรขนาด 1,800 ตันคือ 23 ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการผลิตของเครื่องจักร กระบวนการอัดขึ้นรูปแสดงอยู่ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 กระบวนการผลิตแบบอัดรีดของโปรไฟล์อะลูมิเนียมสำหรับติดตั้งคานของชุดแบตเตอรี่ EV ใหม่

เมื่อทำการอัดขึ้นรูป ควรใส่ใจจุดต่อไปนี้:

(1) ห้ามทำการให้ความร้อนแม่พิมพ์ในเตาเดียวกัน มิฉะนั้น อุณหภูมิแม่พิมพ์จะไม่สม่ำเสมอ และเกิดการตกผลึกได้ง่าย

(2) หากเกิดการปิดเครื่องผิดปกติในระหว่างกระบวนการอัดขึ้นรูป เวลาในการปิดเครื่องจะต้องไม่เกิน 3 นาที มิฉะนั้นจะต้องถอดแม่พิมพ์ออก

(3) ห้ามนำกลับเข้าเตาเผาเพื่อให้ความร้อนแล้วจึงรีดออกทันทีหลังจากถอดแม่พิมพ์

4. มาตรการซ่อมแซมเชื้อราและประสิทธิผล

หลังจากซ่อมแม่พิมพ์และทดลองปรับปรุงแม่พิมพ์หลายสิบครั้ง ได้มีการเสนอแผนการซ่อมแม่พิมพ์ที่เหมาะสมดังต่อไปนี้

(1) ทำการแก้ไขและปรับแต่งแม่พิมพ์เดิมครั้งแรก:

① พยายามให้สะพานจมลงมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และความกว้างของฐานสะพานควรอยู่ที่ ≤3มม.

② ความแตกต่างของขั้นตอนระหว่างสายพานทำงานของหัวและสายพานทำงานของแม่พิมพ์ล่างควรอยู่ที่ ≤1.0 มม.

③ อย่าปล่อยให้มีการบล็อกการไหล

④ สายพานทำงานระหว่างหัวตัวผู้ทั้งสองที่ซี่โครงด้านในควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และการเปลี่ยนผ่านของร่องระบายน้ำควรเรียบ ให้ใหญ่และเนียนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

⑤ สายพานทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างควรสั้นให้มากที่สุด

⑥ ไม่ควรทิ้งโซนตายไว้ในทุก ๆ แห่ง (มีดว่างด้านหลังไม่ควรเกิน 2 มม.)

⑦ ซ่อมแซมแม่พิมพ์ด้านบนด้วยเมล็ดหยาบในโพรงด้านใน ลดสายพานทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างและทำให้บล็อคการไหลแบนราบ หรือไม่มีบล็อคการไหลและทำให้สายพานทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างสั้นลง

(2) จากการดัดแปลงแม่พิมพ์เพิ่มเติมและการปรับปรุงแม่พิมพ์ข้างต้น จะมีการดัดแปลงแม่พิมพ์ดังต่อไปนี้:

① กำจัดโซนตายของหัวตัวผู้ทั้งสองตัว

② ขูดสิ่งอุดตันไหลออก

③ ลดความแตกต่างของความสูงระหว่างส่วนหัวและโซนการทำงานของแม่พิมพ์ส่วนล่าง

④ ทำให้โซนการทำงานของแม่พิมพ์ล่างสั้นลง

(3) หลังจากที่แม่พิมพ์ได้รับการซ่อมแซมและปรับปรุงแล้ว คุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะถึงสถานะที่เหมาะสม โดยมีพื้นผิวที่สดใสและไม่มีเมล็ดหยาบ ซึ่งแก้ไขปัญหาเมล็ดหยาบ การเชื่อม และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่มีอยู่บนพื้นผิวของโปรไฟล์อะลูมิเนียมสำหรับ EV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(4) ปริมาณการอัดรีดเพิ่มขึ้นจากเดิม 5 ตันต่อวันเป็น 15 ตันต่อวัน ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก

5 บทสรุป

ด้วยการปรับปรุงแม่พิมพ์เดิมซ้ำแล้วซ้ำเล่า ปัญหาสำคัญที่เกี่ยวข้องกับเมล็ดหยาบบนพื้นผิวและการเชื่อมโปรไฟล์อะลูมิเนียมสำหรับ EV ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์

(1) จุดอ่อนของแม่พิมพ์เดิม เส้นตำแหน่งซี่โครงกลาง ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างสมเหตุสมผล โดยการกำจัดจุดตายของหัวทั้งสอง การทำให้บล็อกการไหลแบนราบ ลดความแตกต่างของความสูงระหว่างหัวและโซนการทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่าง และทำให้โซนการทำงานของแม่พิมพ์ด้านล่างสั้นลง ทำให้สามารถเอาชนะข้อบกพร่องบนพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ที่ใช้ในรถยนต์ประเภทนี้ได้สำเร็จ เช่น เมล็ดหยาบและการเชื่อม

(2) ปริมาณการอัดรีดเพิ่มขึ้นจาก 5 ตันต่อวันเป็น 15 ตันต่อวัน ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก

(3) กรณีศึกษาที่ประสบความสำเร็จของการออกแบบและการผลิตแม่พิมพ์อัดรีดนี้เป็นตัวแทนและสามารถอ้างอิงได้ในการผลิตโปรไฟล์ที่คล้ายคลึงกันและสมควรได้รับการส่งเสริม