Baterai merupakan komponen inti kendaraan listrik, dan kinerjanya menentukan indikator teknis seperti masa pakai baterai, konsumsi energi, dan masa pakai kendaraan listrik. Tempat baterai pada modul baterai merupakan komponen utama yang menjalankan fungsi membawa, melindungi, dan mendinginkan. Paket baterai modular disusun dalam tempat baterai, dipasang pada sasis mobil melalui tempat baterai, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Karena dipasang di bagian bawah bodi kendaraan dan lingkungan kerja yang keras, tempat baterai perlu memiliki fungsi mencegah benturan dan tusukan batu agar modul baterai tidak rusak. Baki baterai adalah bagian struktural keselamatan penting pada kendaraan listrik. Berikut ini pengenalan proses pembentukan dan desain cetakan baki baterai paduan aluminium untuk kendaraan listrik.
Gambar 1 (Baki baterai paduan aluminium)
1 Analisis proses dan desain cetakan
1.1 Analisis pengecoran
Baki baterai paduan aluminium untuk kendaraan listrik ditunjukkan pada Gambar 2. Dimensi keseluruhan adalah 1106mm×1029mm×136mm, ketebalan dinding dasar adalah 4mm, kualitas pengecoran sekitar 15,5kg, dan kualitas pengecoran setelah pemrosesan sekitar 12,5kg. Bahannya adalah A356-T6, Kekuatan tarik ≥ 290MPa, kekuatan luluh ≥ 225MPa, perpanjangan ≥ 6%, kekerasan Brinell ≥ 75~90HBS, harus memenuhi persyaratan kedap udara dan IP67&IP69K.
Gambar 2 (Baki baterai paduan aluminium)
1.2 Analisis proses
Die casting bertekanan rendah adalah metode pengecoran khusus antara pengecoran bertekanan dan pengecoran gravitasi. Tidak hanya memiliki kelebihan menggunakan cetakan logam untuk keduanya, tetapi juga memiliki karakteristik pengisian yang stabil. Die casting bertekanan rendah memiliki keunggulan pengisian berkecepatan rendah dari bawah ke atas, kecepatan mudah dikontrol, benturan kecil dan percikan aluminium cair, terak oksida lebih sedikit, kepadatan jaringan tinggi, dan sifat mekanik tinggi. Di bawah die casting bertekanan rendah, aluminium cair terisi dengan lancar, dan casting mengeras dan mengkristal di bawah tekanan, dan casting dengan struktur padat tinggi, sifat mekanik tinggi dan penampilan cantik dapat diperoleh, yang cocok untuk membentuk coran berdinding tipis besar .
Menurut sifat mekanik yang dibutuhkan oleh pengecoran, bahan pengecoran adalah A356, yang dapat memenuhi kebutuhan pelanggan setelah perawatan T6, tetapi fluiditas penuangan bahan ini umumnya memerlukan kontrol suhu cetakan yang wajar untuk menghasilkan coran yang besar dan tipis.
1.3 Sistem penuangan
Mengingat karakteristik coran besar dan tipis, perlu dirancang beberapa gerbang. Pada saat yang sama, untuk memastikan kelancaran pengisian aluminium cair, saluran pengisian ditambahkan di jendela, yang perlu dihilangkan dengan pasca-pemrosesan. Dua skema proses sistem penuangan dirancang pada tahap awal, dan masing-masing skema dibandingkan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, skema 1 mengatur 9 gerbang dan menambahkan saluran makan di jendela; skema 2 menyusun 6 pintu gerbang yang mengalir dari sisi coran yang akan dibentuk. Analisis simulasi CAE ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5. Gunakan hasil simulasi untuk mengoptimalkan struktur cetakan, cobalah untuk menghindari dampak buruk desain cetakan terhadap kualitas coran, mengurangi kemungkinan cacat pengecoran, dan memperpendek siklus pengembangan coran.
Gambar 3 (Perbandingan dua skema proses untuk tekanan rendah
Gambar 4 (Perbandingan suhu bidang selama pengisian)
Gambar 5 (Perbandingan cacat porositas susut setelah pemadatan)
Hasil simulasi kedua skema di atas menunjukkan bahwa aluminium cair dalam rongga bergerak ke atas kira-kira sejajar, hal ini sejalan dengan teori pengisian paralel aluminium cair secara keseluruhan, dan simulasi porositas penyusutan bagian pengecoran adalah diselesaikan dengan memperkuat pendinginan dan metode lainnya.
Keuntungan dari kedua skema: Dilihat dari suhu aluminium cair selama simulasi pengisian, suhu ujung distal pengecoran yang dibentuk oleh skema 1 memiliki keseragaman yang lebih tinggi dibandingkan dengan skema 2, sehingga kondusif untuk pengisian rongga. . Pengecoran yang dibentuk skema 2 tidak mempunyai sisa gerbang seperti skema 1. Porositas penyusutan lebih baik dibandingkan skema 1.
Kekurangan kedua skema tersebut: Karena gate disusun pada casting yang akan dibentuk pada skema 1, maka akan terdapat sisa gate pada casting, yang akan bertambah sekitar 0,7ka dibandingkan dengan casting aslinya. Dari suhu aluminium cair pada simulasi pengisian skema 2, suhu aluminium cair di ujung distal sudah rendah, dan simulasi berada di bawah suhu cetakan ideal, sehingga kapasitas aliran aluminium cair mungkin tidak mencukupi. keadaan sebenarnya, dan akan ada masalah kesulitan dalam pengecoran cetakan.
Dikombinasikan dengan analisis berbagai faktor, skema 2 dipilih sebagai sistem penuangan. Mengingat kekurangan skema 2, sistem penuangan dan sistem pemanas dioptimalkan dalam desain cetakan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, penambah luapan ditambahkan, yang bermanfaat untuk pengisian aluminium cair dan mengurangi atau menghindari terjadinya cacat pada cetakan cetakan.
Gambar 6 (Sistem penuangan yang dioptimalkan)
1.4 Sistem pendingin
Bagian dan area yang menahan tegangan dengan persyaratan kinerja mekanis coran yang tinggi perlu didinginkan atau diumpankan dengan benar untuk menghindari porositas penyusutan atau retak termal. Ketebalan dinding dasar pengecoran adalah 4mm, dan pemadatan akan dipengaruhi oleh pembuangan panas cetakan itu sendiri. Untuk bagian-bagian penting, sistem pendingin dipasang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Setelah pengisian selesai, air dilewatkan hingga dingin, dan waktu pendinginan spesifik perlu disesuaikan di lokasi penuangan untuk memastikan urutan pemadatan adalah dibentuk dari ujung gerbang jauh ke ujung gerbang, dan gerbang serta riser dipadatkan di ujungnya untuk mencapai efek umpan. Bagian dengan ketebalan dinding lebih tebal mengadopsi metode penambahan air pendingin ke sisipan. Cara ini mempunyai efek yang lebih baik pada proses pengecoran sebenarnya dan dapat menghindari penyusutan porositas.
Gambar 7 (Sistem pendingin)
1.5 Sistem pembuangan
Karena rongga logam die casting bertekanan rendah tertutup, maka tidak memiliki permeabilitas udara yang baik seperti cetakan pasir, juga tidak keluar melalui riser pada pengecoran gravitasi umum, pembuangan rongga pengecoran bertekanan rendah akan mempengaruhi proses pengisian cairan. aluminium dan kualitas coran. Cetakan die casting bertekanan rendah dapat dikeluarkan melalui celah, alur pembuangan dan sumbat pembuangan di permukaan perpisahan, batang dorong, dll.
Desain ukuran knalpot pada sistem pembuangan harus kondusif untuk pembuangan tanpa meluap, sistem pembuangan yang wajar dapat mencegah cacat pengecoran seperti pengisian yang tidak mencukupi, permukaan yang longgar, dan kekuatan yang rendah. Area pengisian akhir aluminium cair selama proses penuangan, seperti side rest dan riser cetakan atas, perlu dilengkapi dengan gas buang. Mengingat fakta bahwa aluminium cair dengan mudah mengalir ke celah sumbat knalpot dalam proses pengecoran die bertekanan rendah yang sebenarnya, yang menyebabkan sumbat udara dicabut saat cetakan dibuka, tiga metode diadopsi setelahnya. beberapa upaya dan perbaikan: Metode 1 menggunakan sumbat udara sinter metalurgi serbuk, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8(a), kelemahannya adalah biaya produksi yang tinggi; Cara 2 menggunakan sumbat knalpot tipe jahitan dengan celah 0,1 mm, seperti terlihat pada Gambar 8(b), kekurangannya adalah jahitan buang mudah tersumbat setelah disemprot cat; Metode 3 menggunakan sumbat knalpot potongan kawat, celahnya 0,15~0,2 mm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8(c). Kerugiannya adalah efisiensi pemrosesan yang rendah dan biaya produksi yang tinggi. Busi knalpot yang berbeda perlu dipilih sesuai dengan area pengecoran sebenarnya. Umumnya, sumbat ventilasi yang disinter dan dipotong kawat digunakan untuk rongga pengecoran, dan jenis jahitan digunakan untuk kepala inti pasir.
Gambar 8 (3 jenis sumbat knalpot yang cocok untuk die casting bertekanan rendah)
1.6 Sistem pemanas
Pengecorannya berukuran besar dan ketebalan dindingnya tipis. Dalam analisis aliran cetakan, laju aliran aluminium cair pada akhir pengisian tidak mencukupi. Alasannya adalah aluminium cair mengalir terlalu lama, suhu turun, dan aluminium cair mengeras terlebih dahulu dan kehilangan kemampuan mengalirnya, terjadi penutupan dingin atau penuangan yang tidak mencukupi, riser cetakan atas tidak akan dapat mencapai efek pemberian makan. Berdasarkan permasalahan tersebut, tanpa mengubah ketebalan dinding dan bentuk pengecoran, meningkatkan suhu aluminium cair dan suhu cetakan, meningkatkan fluiditas aluminium cair, dan mengatasi masalah penutupan dingin atau penuangan yang tidak mencukupi. Namun, suhu aluminium cair dan suhu cetakan yang berlebihan akan menghasilkan sambungan termal baru atau porositas penyusutan, yang mengakibatkan lubang kecil bidang yang berlebihan setelah proses pengecoran. Oleh karena itu, perlu untuk memilih suhu aluminium cair yang sesuai dan suhu cetakan yang sesuai. Menurut pengalaman, suhu aluminium cair dikontrol pada sekitar 720℃, dan suhu cetakan dikontrol pada 320~350℃.
Mengingat volume yang besar, ketebalan dinding yang tipis dan tinggi pengecoran yang rendah, sistem pemanas dipasang di bagian atas cetakan. Seperti terlihat pada Gambar 9, arah nyala api menghadap bagian bawah dan samping cetakan untuk memanaskan bidang bawah dan sisi pengecoran. Sesuai dengan situasi penuangan di tempat, sesuaikan waktu pemanasan dan nyala api, kendalikan suhu bagian atas cetakan pada 320~350 ℃, pastikan fluiditas aluminium cair dalam kisaran yang wajar, dan buat aluminium cair mengisi rongga dan bangun. Dalam penggunaan sebenarnya, sistem pemanas dapat secara efektif memastikan fluiditas aluminium cair.
Gambar 9 (Sistem pemanas)
2. Struktur cetakan dan prinsip kerja
Menurut proses die casting bertekanan rendah, dikombinasikan dengan karakteristik pengecoran dan struktur peralatan, untuk memastikan bahwa pengecoran yang terbentuk tetap berada di cetakan atas, struktur penarik inti depan, belakang, kiri dan kanan adalah dirancang pada cetakan atas. Setelah pengecoran terbentuk dan dipadatkan, cetakan atas dan bawah dibuka terlebih dahulu, kemudian inti ditarik ke 4 arah, dan terakhir pelat atas cetakan atas mendorong keluar pengecoran yang telah terbentuk. Struktur cetakan ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10 (Struktur cetakan)
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminium
Waktu posting: 11 Mei-2023
