Aku on elektriauto põhikomponent ja selle jõudlus määrab kindlaks tehnilised näitajad, nagu aku tööiga, energiatarve ja elektriauto kasutusiga. Aku mooduli akualus on peamine komponent, mis täidab kande-, kaitse- ja jahutusfunktsioone. Modulaarne akupakett on paigutatud akualusele ja kinnitatud auto šassiile akualuse kaudu, nagu on näidatud joonisel 1. Kuna see on paigaldatud sõiduki kere põhjale ja töökeskkond on karm, peab akualuse funktsioon olema kivide löökide ja läbitorkamise vältimine, et vältida akumooduli kahjustumist. Akualus on elektriautode oluline ohutuskonstruktsiooni osa. Järgnevalt tutvustatakse elektriautode alumiiniumisulamist akualuste vormimisprotsessi ja vormi konstruktsiooni.
Joonis 1 (Alumiiniumisulamist akualus)
1 Protsessianalüüs ja vormide disain
1.1 Valamise analüüs
Elektriautode alumiiniumisulamist akualus on näidatud joonisel 2. Üldmõõtmed on 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, seina paksus on 4 mm, valukvaliteet on umbes 15,5 kg ja valukvaliteet pärast töötlemist on umbes 12,5 kg. Materjal on A356-T6, tõmbetugevus ≥ 290 MPa, voolavuspiir ≥ 225 MPa, venivus ≥ 6%, Brinelli kõvadus ≥ 75–90 HBS, peab vastama õhutihedusele ja IP67 ning IP69K nõuetele.
Joonis 2 (Alumiiniumisulamist akualus)
1.2 Protsessi analüüs
Madalrõhuvalu on spetsiaalne valamismeetod survevalu ja gravitatsioonivalu vahel. Sellel on lisaks metallvormide kasutamisele mõlema jaoks ka stabiilse täitmise omadused. Madalrõhuvalu eelised on madal kiirus alt ülespoole täitmiseks, lihtne kiiruse reguleerimine, väike löök ja vedela alumiiniumi pritsimine, vähem oksiidiräbu, suur koetihedus ja head mehaanilised omadused. Madalrõhuvalu käigus täitub vedel alumiinium sujuvalt ning valandi tahkestub ja kristalliseerub rõhu all, saades suure tihedusega struktuuri, kõrged mehaanilised omadused ja ilusa välimusega valandi, mis sobib suurte õhukeseinaliste valandite valmistamiseks.
Valamise vajalike mehaaniliste omaduste kohaselt on valamismaterjal A356, mis suudab pärast T6-töötlust rahuldada klientide vajadusi, kuid selle materjali valamisvoolavus nõuab üldiselt vormi temperatuuri mõistlikku kontrolli, et toota suuri ja õhukesi valandeid.
1.3 Valamissüsteem
Suurte ja õhukeste valandite omadusi arvestades tuleb konstrueerida mitu väravat. Samal ajal, et tagada vedela alumiiniumi sujuv täitmine, lisatakse aknale täitekanalid, mis tuleb järeltöötluse teel eemaldada. Varajases etapis konstrueeriti kaks valamissüsteemi protsessiskeemi ja iga skeemi võrreldi. Nagu on näidatud joonisel 3, paigutab skeem 1 aknale 9 väravat ja lisab etteandekanalid; skeem 2 paigutab 6 väravat, mis valatakse vormitava valandi küljelt. CAE simulatsioonianalüüs on näidatud joonisel 4 ja joonisel 5. Kasutage simulatsioonitulemusi vormi struktuuri optimeerimiseks, püüdke vältida vormi disaini kahjulikku mõju valandite kvaliteedile, vähendage valudefektide tõenäosust ja lühendage valandite arendustsüklit.
Joonis 3 (Kahe madalrõhu protsessiskeemi võrdlus)
Joonis 4 (Temperatuurivälja võrdlus täitmise ajal)
Joonis 5 (Tahkumisjärgsete kokkutõmbumispoorsuse defektide võrdlus)
Kahe ülaltoodud skeemi simulatsioonitulemused näitavad, et õõnsuses olev vedel alumiinium liigub ülespoole ligikaudu paralleelselt, mis on kooskõlas vedela alumiiniumi kui terviku paralleelse täitmise teooriaga, ning valandi simuleeritud kokkutõmbumispoorsuse osad lahendatakse jahutamise tugevdamise ja muude meetodite abil.
Kahe skeemi eelised: Simuleeritud täitmise ajal vedela alumiiniumi temperatuuri põhjal otsustades on skeemi 1 abil moodustatud valandi distaalse otsa temperatuur ühtlasem kui skeemi 2 abil, mis soodustab õõnsuse täitmist. Skeemi 2 abil moodustatud valandil ei ole skeemi 1 sarnast paisujääki. Kokkutõmbumispoorsus on parem kui skeemi 1 puhul.
Kahe skeemi puudused: Kuna skeemil 1 on valandile paigutatud värav, jääb valandile jääkvärav, mis suureneb võrreldes algse valandiga umbes 0,7 kcal. Skeemil 2 simuleeritud täitmisel on vedela alumiiniumi temperatuur distaalses otsas juba madal ja simulatsioonis on vormi temperatuur ideaalsest madalam, seega võib vedela alumiiniumi voolavus tegelikus olekus olla ebapiisav ja valamise vormimisel tekivad raskused.
Erinevate tegurite analüüsi kombineerituna valiti valamissüsteemiks skeem 2. Skeemi 2 puudusi silmas pidades on vormi konstruktsioonis valamissüsteem ja küttesüsteem optimeeritud. Nagu joonisel 6 näidatud, on lisatud ülevoolutoru, mis on kasulik vedela alumiiniumi täitmiseks ning vähendab või hoiab ära vormitud valandite defektide esinemise.
Joonis 6 (Optimeeritud valamissüsteem)
1.4 Jahutussüsteem
Valandite pinget kandvad osad ja kõrge mehaanilise jõudlusega alad vajavad korraliku jahutamise või etteandmise meetodit, et vältida kokkutõmbumispoorsust või termilist pragunemist. Valandite seina paksus on tavaliselt 4 mm ja tahkumist mõjutab vormi enda soojuseraldus. Oluliste osade jaoks on paigaldatud jahutussüsteem, nagu on näidatud joonisel 7. Pärast täitmist lastakse vett jahtuda ja valamiskohas tuleb jahutusaega reguleerida, et tagada tahkumise järjekord väravapoolsest otsast väravapoolse otsani ning värav ja tõusutoru tahkestuvad otsas, et saavutada etteandeefekt. Paksema seinaga osade puhul kasutatakse veejahutuse meetodit sisetükile. Sellel meetodil on parem mõju tegelikule valamise protsessile ja see aitab vältida kokkutõmbumispoorsust.
Joonis 7 (Jahutussüsteem)
1.5 Väljalaskesüsteem
Kuna madalrõhuvaluvormi õõnsus on suletud, ei ole sellel nagu liivvormidel head õhu läbilaskvust ega välju õhku üldise gravitatsioonivalu puhul tõusutorude kaudu. Madalrõhuvaluõõnsuse heitgaas mõjutab vedela alumiiniumi täitmisprotsessi ja valandite kvaliteeti. Madalrõhuvaluvormist väljub õhk läbi eralduspindade, tõukurvarda jms pilude, väljalaskesoonte ja väljalaskekorgite.
Heitgaasisüsteemi heitgaaside suuruse konstruktsioon peaks soodustama heitgaaside ülevoolu vältimist, mõistlik heitgaasisüsteem aitab vältida valandite defekte, nagu ebapiisav täitmine, lahtised pinnad ja madal tugevus. Valamisprotsessi käigus vedela alumiiniumi täiteala, näiteks vormi külgmine tugi ja tõusutoru, tuleb varustada heitgaasidega. Arvestades asjaolu, et vedel alumiinium voolab madalrõhuvalu tegeliku protsessi käigus kergesti väljalaskekorgi pilusse, mis viib olukorrani, kus õhukork tõmmatakse vormi avamisel välja, on pärast mitmeid katseid ja täiustusi kasutusele võetud kolm meetodit: meetod 1 kasutab pulbermetallurgia abil paagutatud õhukorki, nagu on näidatud joonisel 8(a), mille puuduseks on kõrged tootmiskulud; meetod 2 kasutab õmblustüüpi väljalaskekorki, mille vahe on 0,1 mm, nagu on näidatud joonisel 8(b), mille puuduseks on see, et heitgaaside õmblus ummistub pärast värvimist kergesti; meetod 3 kasutab traatlõikega väljalaskekorki, mille vahe on 0,15–0,2 mm, nagu on näidatud joonisel 8(c). Puudusteks on madal töötlemisefektiivsus ja kõrged tootmiskulud. Vala tegeliku pindala järgi tuleb valida erinevad väljalaskekorgid. Vala õõnsuse jaoks kasutatakse üldiselt paagutatud ja traatlõikega õhutuskorke ning liivasüdamiku pea jaoks õmblustüüpi.
Joonis 8 (3 tüüpi väljalaskekorgid, mis sobivad madalrõhuvalu jaoks)
1.6 Küttesüsteem
Valatud osa on suur ja seina paksusega õhuke. Vormi voolavuse analüüsis on vedela alumiiniumi voolukiirus täitmise lõpus ebapiisav. Põhjuseks on see, et vedel alumiinium on voolamiseks liiga pikk, temperatuur langeb ja vedel alumiinium tahkub enneaegselt ning kaotab oma voolavusvõime. Külmsulgemise või ebapiisava valamise korral ei suuda ülemise vormi tõusutoru saavutada söötmise efekti. Nende probleemide tõttu saab valandi seina paksust ja kuju muutmata tõsta vedela alumiiniumi temperatuuri ja vormi temperatuuri, parandada vedela alumiiniumi voolavust ning lahendada külmsulgemise või ebapiisava valamise probleemi. Liigne vedela alumiiniumi temperatuur ja vormi temperatuur tekitavad aga uusi termilisi ühenduskohti või kahanemispoorsust, mille tulemuseks on valamise järel liigsed tasapinnalised augud. Seetõttu on vaja valida sobiv vedela alumiiniumi temperatuur ja sobiv vormi temperatuur. Kogemuste kohaselt reguleeritakse vedela alumiiniumi temperatuuri umbes 720 ℃ juures ja vormi temperatuuri 320–350 ℃ juures.
Valamise suure mahu, õhukese seina paksuse ja madala kõrguse tõttu on vormi ülemisele osale paigaldatud küttesüsteem. Nagu joonisel 9 näidatud, on leegi suund suunatud vormi põhja ja külje poole, et kuumutada valandi alumist tasapinda ja külge. Vastavalt kohapealsele valamisolukorrale reguleeritakse kuumutusaega ja leeki, kontrollitakse vormi ülemise osa temperatuuri 320–350 ℃ juures, tagatakse vedela alumiiniumi voolavus mõistlikus vahemikus ning täidetakse õõnsus ja tõusutoru vedela alumiiniumiga. Tegelikus kasutuses saab küttesüsteem tõhusalt tagada vedela alumiiniumi voolavuse.
Joonis 9 (Küttesüsteem)
2. Hallituse struktuur ja tööpõhimõte
Madalrõhuvaluprotsessi, valuvormi omaduste ja seadme konstruktsiooni kombineerimisel on ülemisele vormile konstrueeritud eesmine, tagumine, vasak ja parempoolne südamiku tõmbamise struktuur, et tagada vormitud valandi püsimine ülemises vormis. Pärast valandi vormimist ja tahkumist avatakse esmalt ülemine ja alumine vorm, seejärel tõmmatakse südamik neljas suunas ja lõpuks surutakse ülemise vormi ülemine plaat vormitud valandi välja. Vormi struktuur on näidatud joonisel 10.
Joonis 10 (Vormi struktuur)
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 11. mai 2023
