Bateria është komponenti kryesor i një automjeti elektrik dhe performanca e saj përcakton treguesit teknikë si jetëgjatësia e baterisë, konsumi i energjisë dhe jetëgjatësia e shërbimit të automjetit elektrik. Tabaka e baterisë në modulin e baterisë është komponenti kryesor që kryen funksionet e mbajtjes, mbrojtjes dhe ftohjes. Paketa modulare e baterisë është e vendosur në tabakanë e baterisë, e fiksuar në shasinë e makinës përmes tabakasë së baterisë, siç tregohet në Figurën 1. Meqenëse është instaluar në pjesën e poshtme të karrocerisë së automjetit dhe mjedisi i punës është i ashpër, tabaka e baterisë duhet të ketë funksionin e parandalimit të goditjes nga gurët dhe shpimit për të parandaluar dëmtimin e modulit të baterisë. Tabaka e baterisë është një pjesë e rëndësishme strukturore e sigurisë së automjeteve elektrike. Më poshtë prezantohet procesi i formimit dhe dizajni i mykut të tabakave të baterive prej aliazh alumini për automjetet elektrike.
Figura 1 (Tabaka e baterisë prej lidhjeje alumini)
1 Analiza e procesit dhe dizajni i mykut
1.1 Analiza e derdhjes
Tabaka e baterisë prej aliazh alumini për automjete elektrike është treguar në Figurën 2. Dimensionet e përgjithshme janë 1106 mm×1029 mm×136 mm, trashësia bazë e murit është 4 mm, cilësia e derdhjes është rreth 15.5 kg dhe cilësia e derdhjes pas përpunimit është rreth 12.5 kg. Materiali është A356-T6, rezistencë ndaj tërheqjes ≥ 290 MPa, rezistencë ndaj rrjedhjes ≥ 225 MPa, zgjatim ≥ 6%, fortësi Brinell ≥ 75~90HBS, duhet të përmbushë kërkesat e papërshkueshmërisë së ajrit dhe IP67&IP69K.
Figura 2 (Tabaka e baterisë prej lidhjeje alumini)
1.2 Analiza e procesit
Derdhja me presion të ulët është një metodë e veçantë derdhjeje midis derdhjes me presion dhe derdhjes me gravitet. Jo vetëm që ka avantazhet e përdorimit të formave metalike për të dyja, por ka edhe karakteristikat e mbushjes së qëndrueshme. Derdhja me presion të ulët ka avantazhet e mbushjes me shpejtësi të ulët nga poshtë lart, shpejtësisë së lehtë për t'u kontrolluar, ndikimit dhe spërkatjes së vogël të aluminit të lëngshëm, më pak skorje oksidi, dendësisë së lartë të indeve dhe vetive të larta mekanike. Nën derdhjen me presion të ulët, alumini i lëngshëm mbushet pa probleme, dhe derdhja ngurtësohet dhe kristalizohet nën presion, dhe mund të merret derdhje me strukturë të dendur, veti të larta mekanike dhe pamje të bukur, e cila është e përshtatshme për formimin e derdhjeve të mëdha me mure të holla.
Sipas vetive mekanike të kërkuara nga derdhja, materiali i derdhjes është A356, i cili mund të plotësojë nevojat e klientëve pas trajtimit T6, por rrjedhshmëria e derdhjes së këtij materiali në përgjithësi kërkon kontroll të arsyeshëm të temperaturës së mykut për të prodhuar derdhje të mëdha dhe të holla.
1.3 Sistemi i derdhjes
Duke pasur parasysh karakteristikat e derdhjeve të mëdha dhe të holla, duhet të projektohen porta të shumta. Në të njëjtën kohë, për të siguruar mbushjen e lëmuar të aluminit të lëngshëm, në dritare shtohen kanale mbushjeje, të cilat duhet të hiqen me anë të përpunimit pasues. Dy skema procesi të sistemit të derdhjes u projektuan në fazën e hershme dhe secila skemë u krahasua. Siç tregohet në Figurën 3, skema 1 rregullon 9 porta dhe shton kanale ushqyese në dritare; skema 2 rregullon 6 porta që derdhen nga ana e derdhjes që do të formohet. Analiza e simulimit CAE tregohet në Figurën 4 dhe Figurën 5. Përdorni rezultatet e simulimit për të optimizuar strukturën e mykut, për të shmangur ndikimin negativ të dizajnit të mykut në cilësinë e derdhjeve, për të zvogëluar probabilitetin e defekteve të derdhjes dhe për të shkurtuar ciklin e zhvillimit të derdhjeve.
Figura 3 (Krahasimi i dy skemave të procesit për presion të ulët)
Figura 4 (Krahasimi i fushës së temperaturës gjatë mbushjes)
Figura 5 (Krahasimi i defekteve të porozitetit të tkurrjes pas ngurtësimit)
Rezultatet e simulimit të dy skemave të mësipërme tregojnë se alumini i lëngshëm në zgavër lëviz lart afërsisht paralelisht, gjë që është në përputhje me teorinë e mbushjes paralele të aluminit të lëngshëm në tërësi, dhe pjesët e simuluara të porozitetit të tkurrjes së derdhur zgjidhen duke forcuar ftohjen dhe metoda të tjera.
Avantazhet e dy skemave: Duke gjykuar nga temperatura e aluminit të lëngshëm gjatë mbushjes së simuluar, temperatura e skajit distal të derdhjes së formuar nga skema 1 ka uniformitet më të lartë se ajo e skemës 2, gjë që është e favorshme për mbushjen e zgavrës. Derdhja e formuar nga skema 2 nuk ka mbetje të portës si skema 1. Poroziteti i tkurrjes është më i mirë se ai i skemës 1.
Disavantazhet e dy skemave: Meqenëse porta është e vendosur në derdhjen që do të formohet në skemën 1, do të ketë një mbetje porte në derdhje, e cila do të rritet rreth 0.7ka krahasuar me derdhjen origjinale. Nga temperatura e aluminit të lëngshëm në mbushjen e simuluar të skemës 2, temperatura e aluminit të lëngshëm në skajin distal është tashmë e ulët, dhe simulimi është nën gjendjen ideale të temperaturës së mykut, kështu që kapaciteti i rrjedhjes së aluminit të lëngshëm mund të jetë i pamjaftueshëm në gjendjen aktuale, dhe do të ketë një problem vështirësie në derdhjen e derdhjes.
E kombinuar me analizën e faktorëve të ndryshëm, skema 2 u zgjodh si sistemi i derdhjes. Duke pasur parasysh mangësitë e skemës 2, sistemi i derdhjes dhe sistemi i ngrohjes janë optimizuar në projektimin e formës. Siç tregohet në Figurën 6, shtohet ngritësi i tejmbushjes, i cili është i dobishëm për mbushjen e aluminit të lëngshëm dhe zvogëlon ose shmang shfaqjen e defekteve në derdhjet e derdhura.
Figura 6 (Sistem i optimizuar për derdhje)
1.4 Sistemi i ftohjes
Pjesët që mbajnë stres dhe zonat me kërkesa të larta të performancës mekanike të derdhjeve duhet të ftohen ose të furnizohen siç duhet për të shmangur porozitetin e tkurrjes ose çarjen termike. Trashësia bazë e murit të derdhjes është 4 mm, dhe ngurtësimi do të ndikohet nga shpërndarja e nxehtësisë e vetë formës. Për pjesët e saj të rëndësishme, vendoset një sistem ftohjeje, siç tregohet në Figurën 7. Pasi të përfundojë mbushja, kaloni ujë për t'u ftohur, dhe koha specifike e ftohjes duhet të rregullohet në vendin e derdhjes për të siguruar që sekuenca e ngurtësimit të formohet nga larg skajit të portës në skajin e portës, dhe porta dhe ngritësi të ngurtësohen në fund për të arritur efektin e furnizimit. Pjesa me trashësi më të trashë të murit përdor metodën e shtimit të ftohjes me ujë në futje. Kjo metodë ka një efekt më të mirë në procesin aktual të derdhjes dhe mund të shmangë porozitetin e tkurrjes.
Figura 7 (Sistemi i ftohjes)
Sistemi i shkarkimit 1.5
Meqenëse zgavra e metalit të derdhur me presion të ulët është e mbyllur, ajo nuk ka përshkueshmëri të mirë të ajrit si format e rërës, dhe as nuk del përmes ngritësve në derdhjen e përgjithshme me gravitet, shkarkimi i zgavrës së derdhur me presion të ulët do të ndikojë në procesin e mbushjes së aluminit të lëngshëm dhe në cilësinë e derdhjeve. Forma e derdhur me presion të ulët mund të dalë përmes boshllëqeve, kanaleve të shkarkimit dhe tapave të shkarkimit në sipërfaqen ndarëse, shufrës shtytëse etj.
Dizajni i madhësisë së shkarkimit në sistemin e shkarkimit duhet të jetë i favorshëm për shkarkim pa tejmbushje, një sistem shkarkimi i arsyeshëm mund të parandalojë defektet e derdhjeve si mbushja e pamjaftueshme, sipërfaqja e lirshme dhe forca e ulët. Zona përfundimtare e mbushjes së aluminit të lëngshëm gjatë procesit të derdhjes, siç është mbështetësja anësore dhe ngritësja e formës së sipërme, duhet të jetë e pajisur me gaz shkarkimi. Duke pasur parasysh faktin se alumini i lëngshëm rrjedh lehtësisht në boshllëkun e tapës së shkarkimit në procesin aktual të derdhjes me presion të ulët, gjë që çon në situatën që tapa e ajrit të tërhiqet kur hapet forma, pas disa përpjekjeve dhe përmirësimeve miratohen tre metoda: Metoda 1 përdor tapë ajri të sinteruar me metalurgji pluhuri, siç tregohet në Figurën 8(a), disavantazhi është se kostoja e prodhimit është e lartë; Metoda 2 përdor një tapë shkarkimi të tipit tegel me një boshllëk prej 0.1 mm, siç tregohet në Figurën 8(b), disavantazhi është se tegeli i shkarkimit bllokohet lehtësisht pas spërkatjes së bojës; Metoda 3 përdor një tapë shkarkimi të prerë me tel, boshllëku është 0.15~0.2 mm, siç tregohet në Figurën 8(c). Disavantazhet janë efikasiteti i ulët i përpunimit dhe kostoja e lartë e prodhimit. Duhet të zgjidhen tapa të ndryshme shkarkimi sipas sipërfaqes aktuale të derdhjes. Në përgjithësi, tapat e ventilimit të sinteruara dhe të prera me tela përdoren për zgavrën e derdhjes, dhe lloji i qepjes përdoret për kokën e bërthamës së rërës.
Figura 8 (3 lloje tapash shkarkimi të përshtatshme për derdhje me presion të ulët)
1.6 Sistemi i ngrohjes
Derdhja është e madhe në përmasa dhe e hollë në trashësi muri. Në analizën e rrjedhjes së mykut, shkalla e rrjedhjes së aluminit të lëngshëm në fund të mbushjes është e pamjaftueshme. Arsyeja është se alumini i lëngshëm është shumë i gjatë për të rrjedhur, temperatura bie dhe alumini i lëngshëm ngurtësohet paraprakisht dhe humbet aftësinë e tij të rrjedhjes, ndodh mbyllje e ftohtë ose derdhje e pamjaftueshme, ngritësi i matricës së sipërme nuk do të jetë në gjendje të arrijë efektin e ushqyerjes. Bazuar në këto probleme, pa ndryshuar trashësinë e murit dhe formën e derdhjes, rritet temperatura e aluminit të lëngshëm dhe temperatura e mykut, përmirësohet rrjedhshmëria e aluminit të lëngshëm dhe zgjidhet problemi i mbylljes së ftohtë ose derdhjes së pamjaftueshme. Megjithatë, temperatura e tepërt e aluminit të lëngshëm dhe temperatura e mykut do të prodhojnë nyje të reja termike ose porozitet tkurrjeje, duke rezultuar në vrima të tepërta në plan pas përpunimit të derdhjes. Prandaj, është e nevojshme të zgjidhet një temperaturë e përshtatshme e aluminit të lëngshëm dhe një temperaturë e përshtatshme e mykut. Sipas përvojës, temperatura e aluminit të lëngshëm kontrollohet në rreth 720℃, dhe temperatura e mykut kontrollohet në 320~350℃.
Duke pasur parasysh vëllimin e madh, trashësinë e hollë të murit dhe lartësinë e ulët të derdhjes, në pjesën e sipërme të formës është instaluar një sistem ngrohjeje. Siç tregohet në Figurën 9, drejtimi i flakës është përballë fundit dhe anës së formës për të ngrohur planin e poshtëm dhe anën e derdhjes. Sipas situatës së derdhjes në vend, rregulloni kohën e ngrohjes dhe flakën, kontrolloni temperaturën e pjesës së sipërme të formës në 320~350 ℃, siguroni rrjedhshmërinë e aluminit të lëngshëm brenda një diapazoni të arsyeshëm dhe bëni që alumini i lëngshëm të mbushë zgavrën dhe ngritësin. Në përdorim real, sistemi i ngrohjes mund të sigurojë në mënyrë efektive rrjedhshmërinë e aluminit të lëngshëm.
Figura 9 (Sistemi i ngrohjes)
2. Struktura e mykut dhe parimi i punës
Sipas procesit të derdhjes me presion të ulët, të kombinuar me karakteristikat e derdhjes dhe strukturën e pajisjeve, për të siguruar që derdhja e formuar të qëndrojë në formën e sipërme, strukturat tërheqëse të bërthamës përpara, prapa, majtas dhe djathtas projektohen në formën e sipërme. Pasi derdhja të jetë formuar dhe të jetë ngurtësuar, format e sipërme dhe të poshtme hapen së pari, pastaj tërhiqet bërthama në 4 drejtime dhe së fundmi pllaka e sipërme e formës së sipërme shtyn jashtë derdhjen e formuar. Struktura e formës tregohet në Figurën 10.
Figura 10 (Struktura e mykut)
Redaktuar nga May Jiang nga MAT Aluminum
Koha e postimit: 11 maj 2023
