การออกแบบแม่พิมพ์หล่อตายแรงดันต่ำสำหรับถาดแบตเตอรี่อลูมิเนียมอัลลอยด์ของรถยนต์ไฟฟ้า

แบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบหลักของยานพาหนะไฟฟ้าและประสิทธิภาพของมันจะกำหนดตัวชี้วัดทางเทคนิคเช่นอายุการใช้งานแบตเตอรี่การใช้พลังงานและอายุการใช้งานของยานพาหนะไฟฟ้า ถาดแบตเตอรี่ในโมดูลแบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบหลักที่ทำหน้าที่ของการบรรทุกการปกป้องและการระบายความร้อน ชุดแบตเตอรี่แบบแยกส่วนถูกจัดเรียงในถาดแบตเตอรี่ติดตั้งอยู่บนแชสซีของรถผ่านถาดแบตเตอรี่ดังแสดงในรูปที่ 1 เนื่องจากติดตั้งที่ด้านล่างของตัวถังยานพาหนะและสภาพแวดล้อมการทำงานนั้นรุนแรงถาดแบตเตอรี่ จำเป็นต้องมีฟังก์ชั่นในการป้องกันการกระแทกของหินและการเจาะเพื่อป้องกันไม่ให้โมดูลแบตเตอรี่เสียหาย ถาดแบตเตอรี่เป็นส่วนโครงสร้างความปลอดภัยที่สำคัญของยานพาหนะไฟฟ้า ต่อไปนี้แนะนำกระบวนการขึ้นรูปและการออกแบบแม่พิมพ์ของถาดแบตเตอรี่อลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับยานพาหนะไฟฟ้า

รูปที่ 1 (ถาดแบตเตอรี่อลูมิเนียมอัลลอยด์)
1 การวิเคราะห์กระบวนการและการออกแบบแม่พิมพ์
1.1 การวิเคราะห์การคัดเลือกนักแสดง
ถาดแบตเตอรี่อลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับยานพาหนะไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 2 ขนาดโดยรวมคือ 1106 มม. × 1029 มม. × 136 มม. ความหนาของผนังพื้นฐานคือ 4 มม. คุณภาพการหล่ออยู่ที่ประมาณ 15.5 กิโลกรัมและคุณภาพการหล่อหลังจากการประมวลผลประมาณ 12.5 กก. วัสดุคือ A356-T6, ความต้านทานแรงดึง≥ 290MPA, ความแข็งแรงของผลผลิต≥ 225MPA, การยืดตัว≥ 6%, ความแข็งของ Brinell ≥ 75 ~ 90HBs ต้องตอบสนองความหนาแน่นของอากาศและข้อกำหนด IP67 & IP69K

รูปที่ 2 (ถาดแบตเตอรี่อลูมิเนียมอัลลอยด์)
1.2 การวิเคราะห์กระบวนการ
การหล่อด้วยแรงดันต่ำเป็นวิธีการหล่อพิเศษระหว่างการหล่อด้วยแรงดันและการหล่อแรงโน้มถ่วง มันไม่เพียง แต่มีข้อดีของการใช้แม่พิมพ์โลหะสำหรับทั้งคู่เท่านั้น แต่ยังมีลักษณะของการเติมเสถียร การหล่อแบบตายแรงดันต่ำมีข้อดีของการเติมความเร็วต่ำจากล่างขึ้นบนลงบนความเร็วควบคุมง่ายแรงกระแทกขนาดเล็กและการกระเซ็นของอลูมิเนียมเหลว, ตะกรันออกไซด์น้อยลง, ความหนาแน่นของเนื้อเยื่อสูงและคุณสมบัติเชิงกลสูง ภายใต้การหล่อด้วยแรงดันต่ำอลูมิเนียมของเหลวนั้นเต็มไปด้วยความราบรื่นและการหล่อจะทำให้แข็งตัวและตกผลึกภายใต้ความดันและการหล่อที่มีโครงสร้างหนาแน่นสูงคุณสมบัติเชิงกลสูงและลักษณะที่สวยงามสามารถรับได้ .
ตามคุณสมบัติเชิงกลที่ต้องการโดยการหล่อวัสดุหล่อคือ A356 ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าหลังการรักษา T6 แต่การไหลของวัสดุนี้โดยทั่วไปต้องมีการควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่เหมาะสมเพื่อสร้างการหล่อขนาดใหญ่และบาง
1.3 ระบบเท
ในมุมมองของลักษณะของการหล่อขนาดใหญ่และบางประตูหลายประตูต้องได้รับการออกแบบ ในเวลาเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าการเติมอลูมิเนียมเหลวอย่างราบรื่นจะมีการเพิ่มช่องทางเติมที่หน้าต่างซึ่งจะต้องลบออกโดยการโพสต์ แผนการสองกระบวนการของระบบการเทได้รับการออกแบบในระยะแรกและเปรียบเทียบแต่ละโครงการ ดังที่แสดงในรูปที่ 3 Scheme 1 จัดเตรียม 9 ประตูและเพิ่มช่องการให้อาหารที่หน้าต่าง โครงการ 2 จัดประตู 6 ประตูที่ไหลออกมาจากด้านข้างของการคัดเลือกนักแสดง การวิเคราะห์การจำลอง CAE แสดงในรูปที่ 4 และรูปที่ 5 ใช้ผลการจำลองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างแม่พิมพ์พยายามหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์จากการออกแบบแม่พิมพ์ต่อคุณภาพของการหล่อลดความน่าจะเป็นของข้อบกพร่องในการหล่อ ของการหล่อ

รูปที่ 3 (เปรียบเทียบสองกระบวนการกระบวนการสำหรับความดันต่ำ

รูปที่ 4 (การเปรียบเทียบสนามอุณหภูมิระหว่างการเติม)

รูปที่ 5 (การเปรียบเทียบข้อบกพร่องของพรสวรรค์ในการหดตัวหลังจากการแข็งตัว)
ผลการจำลองของสองรูปแบบข้างต้นแสดงให้เห็นว่าอลูมิเนียมเหลวในโพรงเคลื่อนที่สูงขึ้นไปในแบบขนานซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีของการเติมอะลูมิเนียมของเหลวโดยรวมและส่วนที่มีการหดตัวของการหล่อ แก้ไขโดยการเสริมสร้างความเย็นและวิธีการอื่น ๆ
ข้อดีของทั้งสองรูปแบบ: การตัดสินจากอุณหภูมิของอลูมิเนียมของเหลวในระหว่างการเติมแบบจำลองอุณหภูมิของปลายส่วนปลายของการหล่อที่เกิดขึ้นโดยโครงการ 1 มีความสม่ำเสมอสูงกว่าโครงการ 2 ซึ่งเอื้อต่อการเติมของโพรง . การหล่อที่เกิดขึ้นโดย Scheme 2 ไม่มีประตูตกค้างเช่น Scheme 1. การหดตัวของพรุนดีกว่าโครงการ 1
ข้อเสียของทั้งสองแผน: เนื่องจากประตูถูกจัดเรียงในการคัดเลือกนักแสดงที่จะเกิดขึ้นในโครงการ 1 จะมีประตูตกค้างในการคัดเลือกนักแสดงซึ่งจะเพิ่มขึ้นประมาณ 0.7ka เมื่อเทียบกับการคัดเลือกนักแสดงดั้งเดิม จากอุณหภูมิของอลูมิเนียมของเหลวในแบบจำลอง 2 การจำลองอุณหภูมิของอลูมิเนียมของเหลวที่ปลายส่วนปลายต่ำอยู่แล้วและการจำลองอยู่ภายใต้สถานะในอุดมคติของอุณหภูมิแม่พิมพ์ดังนั้นความสามารถในการไหลของอลูมิเนียมเหลวอาจไม่เพียงพอใน สถานะจริงและจะมีปัญหาของความยากลำบากในการหล่อขึ้นรูป
เมื่อรวมกับการวิเคราะห์ปัจจัยต่าง ๆ Scheme 2 ได้รับเลือกให้เป็นระบบเท ในมุมมองของข้อบกพร่องของ Scheme 2 ระบบการเทและระบบทำความร้อนได้รับการปรับให้เหมาะสมในการออกแบบแม่พิมพ์ ดังที่แสดงในรูปที่ 6 เพิ่มการล้นแรงดึงดูดซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเติมอลูมิเนียมของเหลวและลดหรือหลีกเลี่ยงการเกิดข้อบกพร่องในการหล่อขึ้นรูป

รูปที่ 6 (ระบบเทที่เหมาะสมที่สุด)
1.4 ระบบทำความเย็น
ชิ้นส่วนและพื้นที่ที่มีความเครียดและพื้นที่ที่มีความต้องการประสิทธิภาพเชิงกลสูงของการหล่อจำเป็นต้องเย็นลงอย่างเหมาะสมหรือป้อนเพื่อหลีกเลี่ยงความพรุนหดตัวหรือการแตกร้าวด้วยความร้อน ความหนาของผนังพื้นฐานของการหล่อคือ 4 มม. และการแข็งตัวจะได้รับผลกระทบจากการกระจายความร้อนของแม่พิมพ์เอง สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญจะมีการตั้งค่าระบบระบายความร้อนดังแสดงในรูปที่ 7 หลังจากการเติมเสร็จสมบูรณ์แล้วให้ผ่านน้ำให้เย็นลงและเวลาการระบายความร้อนที่เฉพาะเจาะจงจะต้องปรับที่ไซต์เทเพื่อให้แน่ใจว่าลำดับของการแข็งตัวเป็น เกิดขึ้นจากปลายประตูจากปลายประตูไปยังปลายประตูและประตูและไรเซอร์จะได้รับการแข็งตัวในตอนท้ายเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ฟีด ส่วนที่มีความหนาของผนังหนาขึ้นใช้วิธีการเพิ่มการระบายความร้อนด้วยน้ำลงในเม็ดมีด วิธีนี้มีผลดีกว่าในกระบวนการหล่อจริงและสามารถหลีกเลี่ยงความพรุนหดตัว

รูปที่ 7 (ระบบทำความเย็น)
1.5 ระบบไอเสีย
เนื่องจากโพรงของโลหะหล่อตายแรงดันต่ำปิดมันจึงไม่มีการซึมผ่านของอากาศที่ดีเช่นแม่พิมพ์ทรายและไม่ได้หมดลงผ่านการหล่อแบบแรงโน้มถ่วงทั่วไปไอเสียของโพรงหล่อแรงดันต่ำจะส่งผลต่อกระบวนการเติมของเหลวของเหลวของเหลวของเหลว อลูมิเนียมและคุณภาพของการหล่อ แม่พิมพ์หล่อตายแรงดันต่ำสามารถหมดผ่านช่องว่างร่องไอเสียและปลั๊กไอเสียในพื้นผิวที่แยกส่วนก้านดัน ฯลฯ
การออกแบบขนาดไอเสียในระบบไอเสียควรเอื้อต่อไอเสียโดยไม่ล้นระบบไอเสียที่สมเหตุสมผลสามารถป้องกันการหล่อจากข้อบกพร่องเช่นการเติมไม่เพียงพอพื้นผิวที่หลวมและความแข็งแรงต่ำ พื้นที่ไส้สุดท้ายของอลูมิเนียมเหลวในระหว่างกระบวนการเทเช่นส่วนที่เหลือและตัวขึ้นของแม่พิมพ์ส่วนบนจะต้องติดตั้งก๊าซไอเสีย ในมุมมองของข้อเท็จจริงที่ว่าอลูมิเนียมเหลวจะไหลเข้าสู่ช่องว่างของปลั๊กไอเสียในกระบวนการจริงของการหล่อแบบตายแรงดันต่ำซึ่งนำไปสู่สถานการณ์ที่ปลั๊กอากาศถูกดึงออกมาเมื่อเปิดขึ้นแม่พิมพ์สามวิธีจะถูกนำมาใช้หลังจากนั้น ความพยายามและการปรับปรุงหลายอย่าง: วิธีการที่ 1 ใช้ปลั๊กอากาศที่เผาผลาญผงเมอร์เทอร์ซินตามที่แสดงในรูปที่ 8 (a) ข้อเสียคือต้นทุนการผลิตสูง วิธีที่ 2 ใช้ปลั๊กไอเสียแบบตะเข็บที่มีช่องว่าง 0.1 มม. ดังแสดงในรูปที่ 8 (b) ข้อเสียคือตะเข็บไอเสียถูกบล็อกได้ง่ายหลังจากฉีดพ่นสี วิธีที่ 3 ใช้ปลั๊กไอเสียตัดลวดช่องว่างคือ 0.15 ~ 0.2 มม. ดังแสดงในรูปที่ 8 (c) ข้อเสียคือประสิทธิภาพการประมวลผลต่ำและต้นทุนการผลิตสูง ต้องเลือกปลั๊กไอเสียที่แตกต่างกันตามพื้นที่จริงของการหล่อ โดยทั่วไปแล้วปลั๊กช่องระบายอากาศที่ถูกเผาและลวดจะใช้สำหรับโพรงของการหล่อและชนิดตะเข็บจะใช้สำหรับหัวแกนทราย

รูปที่ 8 (ปลั๊กไอเสีย 3 ประเภทเหมาะสำหรับการหล่อแบบตายแรงดันต่ำ)
1.6 ระบบทำความร้อน
การหล่อมีขนาดใหญ่และบางในความหนาของผนัง ในการวิเคราะห์การไหลของแม่พิมพ์อัตราการไหลของอลูมิเนียมเหลวที่ส่วนท้ายของการเติมนั้นไม่เพียงพอ เหตุผลก็คืออลูมิเนียมของเหลวยาวเกินไปที่จะไหลอุณหภูมิลดลงและอลูมิเนียมเหลวแข็งตัวล่วงหน้าและสูญเสียความสามารถในการไหลการปิดเย็นหรือการเทไม่เพียงพอเกิดขึ้น ผลของการให้อาหาร จากปัญหาเหล่านี้โดยไม่ต้องเปลี่ยนความหนาและรูปร่างของการหล่อเพิ่มอุณหภูมิของอลูมิเนียมของเหลวและอุณหภูมิของเชื้อราปรับปรุงการไหลของอลูมิเนียมของเหลวและแก้ปัญหาการปิดเย็นหรือการเทไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตามอุณหภูมิอลูมิเนียมของเหลวและอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่มากเกินไปจะสร้างรอยต่อความร้อนใหม่หรือความพรุนหดตัวทำให้เกิดรูเข็มระนาบมากเกินไปหลังจากการหล่อ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกอุณหภูมิอลูมิเนียมเหลวที่เหมาะสมและอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่เหมาะสม จากประสบการณ์แล้วอุณหภูมิของอลูมิเนียมของเหลวจะถูกควบคุมที่ประมาณ 720 ℃และอุณหภูมิของเชื้อราจะถูกควบคุมที่ 320 ~ 350 ℃
ในมุมมองของปริมาตรขนาดใหญ่ความหนาของผนังบางและความสูงต่ำของการหล่อระบบทำความร้อนจะถูกติดตั้งที่ส่วนบนของแม่พิมพ์ ดังที่แสดงในรูปที่ 9 ทิศทางของเปลวไฟหันหน้าไปทางด้านล่างและด้านข้างของแม่พิมพ์เพื่อให้ความร้อนระนาบด้านล่างและด้านข้างของการหล่อ ตามสถานการณ์การเทในสถานที่ปรับเวลาทำความร้อนและเปลวไฟควบคุมอุณหภูมิของส่วนแม่พิมพ์ส่วนบนที่ 320 ~ 350 ℃ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการไหลของอลูมิเนียมของเหลวในช่วงที่เหมาะสมและทำให้อลูมิเนียมของเหลวเติมโพรง และ Riser. ในการใช้งานจริงระบบทำความร้อนสามารถตรวจสอบความลื่นไหลของอลูมิเนียมของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 9 (ระบบทำความร้อน)
2. โครงสร้างแม่พิมพ์และหลักการทำงาน
ตามกระบวนการหล่อแบบตายแรงดันต่ำรวมกับลักษณะของการหล่อและโครงสร้างของอุปกรณ์เพื่อให้แน่ใจว่าการหล่อที่เกิดขึ้นจะอยู่ในแม่พิมพ์ด้านบนด้านหน้าด้านหลังด้านหลังซ้ายและขวา ออกแบบบนแม่พิมพ์ส่วนบน หลังจากการหล่อถูกสร้างขึ้นและทำให้แข็งตัวแม่พิมพ์ส่วนบนและล่างจะถูกเปิดก่อนจากนั้นดึงแกนกลางใน 4 ทิศทางและในที่สุดแผ่นบนของแม่พิมพ์ด้านบนจะผลักออกการหล่อที่เกิดขึ้น โครงสร้างแม่พิมพ์แสดงในรูปที่ 10

รูปที่ 10 (โครงสร้างแม่พิมพ์)
แก้ไขโดย May Jiang จาก Mat Aluminium