Avec la prise de conscience croissante de la protection de l'environnement, le développement et la promotion des nouvelles énergies dans le monde ont rendu imminente la promotion et l'application des véhicules énergétiques. Dans le même temps, les exigences relatives au développement léger des matériaux automobiles, à l'application sûre des alliages d'aluminium ainsi qu'à leur qualité de surface, leur taille et leurs propriétés mécaniques sont de plus en plus élevées. En prenant comme exemple un véhicule électrique pesant 1,6 t, le matériau en alliage d'aluminium pèse environ 450 kg, soit environ 30 %. Les défauts de surface qui apparaissent dans le processus de production par extrusion, en particulier le problème des gros grains sur les surfaces internes et externes, affectent sérieusement le progrès de la production des profilés en aluminium et deviennent le goulot d'étranglement du développement de leurs applications.
Pour les profilés extrudés, la conception et la fabrication de filières d'extrusion sont de la plus haute importance, c'est pourquoi la recherche et le développement de filières pour profilés en aluminium EV sont impératifs. Proposer des solutions de matrices scientifiques et raisonnables peut encore améliorer le taux de qualification et la productivité d'extrusion des profilés en aluminium EV pour répondre à la demande du marché.
1 Normes de produits
(1) Les matériaux, le traitement de surface et l'anticorrosion des pièces et composants doivent être conformes aux dispositions pertinentes des normes ETS-01-007 « Exigences techniques pour les pièces profilées en alliage d'aluminium » et ETS-01-006 « Exigences techniques pour les surfaces d'oxydation anodique. Traitement".
(2) Traitement de surface : Oxydation anodique, la surface ne doit pas avoir de gros grains.
(3) La surface des pièces ne doit pas présenter de défauts tels que des fissures et des rides. Les pièces ne doivent pas être contaminées après oxydation.
(4) Les substances interdites du produit répondent aux exigences de la norme Q/JL J160001-2017 « Exigences relatives aux substances interdites et restreintes dans les pièces et matériaux automobiles ».
(5) Exigences de performances mécaniques : résistance à la traction ≥ 210 MPa, limite d'élasticité ≥ 180 MPa, allongement après rupture A50 ≥ 8 %.
(6) Les exigences relatives à la composition des alliages d'aluminium pour les véhicules à énergies nouvelles sont présentées dans le tableau 1.
2 Optimisation et analyse comparative de la structure des filières d'extrusion Des coupures de courant à grande échelle se produisent
(1) Solution traditionnelle 1 : c'est-à-dire améliorer la conception de la filière d'extrusion avant, comme le montre la figure 2. Selon l'idée de conception conventionnelle, comme le montre la flèche sur la figure, la position de la côte médiane et la position du drainage sublingual sont traité, les drainages supérieur et inférieur sont de 20° d'un côté, et la hauteur de drainage H15 mm est utilisée pour fournir de l'aluminium fondu à la partie nervurée. Le couteau vide sublingual est transféré à angle droit et l'aluminium fondu reste dans le coin, ce qui permet de produire facilement des zones mortes avec des scories d'aluminium. Après production, on vérifie par oxydation que la surface est extrêmement sujette aux problèmes de gros grains.
Les optimisations préliminaires suivantes ont été apportées au processus de fabrication de moules traditionnel :
un. A partir de ce moule, nous avons essayé d'augmenter l'apport d'aluminium aux côtes par alimentation.
b. Sur la base de la profondeur d'origine, la profondeur du couteau vide sublingual est approfondie, c'est-à-dire que 5 mm sont ajoutés aux 15 mm d'origine ;
c. La largeur de la lame vide sublinguale est élargie de 2 mm par rapport aux 14 mm d'origine. L'image réelle après optimisation est présentée dans la figure 3.
Les résultats de la vérification montrent qu'après les trois améliorations préliminaires ci-dessus, des défauts à gros grains existent toujours dans les profils après traitement d'oxydation et n'ont pas été raisonnablement résolus. Cela montre que le plan d'amélioration préliminaire ne peut toujours pas répondre aux exigences de production de matériaux en alliage d'aluminium pour les véhicules électriques.
(2) Le nouveau schéma 2 a été proposé sur la base de l'optimisation préliminaire. La conception du moule du nouveau schéma 2 est illustrée à la figure 4. Selon le « principe de fluidité du métal » et la « loi de moindre résistance », le moule amélioré pour pièces automobiles adopte le schéma de conception « trou arrière ouvert ». La position des nervures joue un rôle dans l'impact direct et réduit la résistance au frottement ; la surface d'alimentation est conçue pour être en forme de « couvercle de pot » et la position du pont est transformée en un type d'amplitude, le but est de réduire la résistance au frottement, d'améliorer la fusion et de réduire la pression d'extrusion ; le pont est enfoncé autant que possible pour éviter le problème des gros grains au bas du pont, et la largeur du couteau vide sous la langue du bas du pont est ≤3 mm ; la différence de pas entre la courroie de travail et la courroie de travail de la matrice inférieure est ≤ 1,0 mm ; le couteau vide sous la languette supérieure de la filière présente une transition douce et uniforme, sans laisser de barrière à l'écoulement, et le trou de formage est percé aussi directement que possible ; la ceinture de travail entre les deux têtes au niveau de la nervure intérieure médiane est la plus courte possible, prenant généralement une valeur de 1,5 à 2 fois l'épaisseur de paroi ; la rainure de drainage présente une transition douce pour répondre à l'exigence d'une quantité suffisante d'eau métallique et d'aluminium s'écoulant dans la cavité, présentant un état entièrement fusionné et ne laissant aucune zone morte en aucun endroit (le couteau vide derrière la matrice supérieure ne dépasse pas 2 à 2,5 mm) ). La comparaison de la structure de la filière d'extrusion avant et après l'amélioration est présentée à la figure 5.
(3) Faites attention à l’amélioration des détails du traitement. La position du pont est polie et connectée en douceur, les courroies de travail supérieure et inférieure sont plates, la résistance à la déformation est réduite et l'écoulement du métal est amélioré pour réduire la déformation inégale. Il peut supprimer efficacement les problèmes tels que les gros grains et le soudage, garantissant ainsi que la position de décharge des nervures et la vitesse de la racine du pont sont synchronisées avec d'autres pièces, et supprimant raisonnablement et scientifiquement les problèmes de surface tels que le soudage des gros grains sur la surface de l'aluminium. profil . La comparaison avant et après l’amélioration du drainage des moisissures est présentée à la figure 6.
3 Processus d'extrusion
Pour l'alliage d'aluminium 6063-T6 destiné aux véhicules électriques, le taux d'extrusion de la filière divisée est calculé comme étant de 20 à 80, et le taux d'extrusion de ce matériau en aluminium dans la machine de 1 800 t est de 23, ce qui répond aux exigences de performance de production de la machine. Le processus d'extrusion est présenté dans le tableau 2.
Tableau 2 Processus de production par extrusion de profilés en aluminium pour les poutres de montage des nouveaux packs de batteries EV
Faites attention aux points suivants lors de l'extrusion :
(1) Il est interdit de chauffer les moules dans le même four, sinon la température du moule sera inégale et la cristallisation se produira facilement.
(2) Si un arrêt anormal se produit pendant le processus d'extrusion, le temps d'arrêt ne doit pas dépasser 3 minutes, sinon le moule doit être retiré.
(3) Il est interdit de retourner au four pour chauffer puis d'extruder directement après le démoulage.
4. Mesures de réparation des moisissures et leur efficacité
Après des dizaines de réparations de moules et d’améliorations de moules d’essai, le plan raisonnable de réparation de moules suivant est proposé.
(1) Effectuer la première correction et ajustement au moule d'origine :
① Essayez de couler le pont autant que possible et la largeur du bas du pont doit être ≤ 3 mm ;
② La différence de pas entre la ceinture de travail de la tête et la ceinture de travail du moule inférieur doit être ≤ 1,0 mm ;
③ Ne laissez pas de blocage de flux ;
④ La courroie de travail entre les deux têtes mâles au niveau des nervures intérieures doit être aussi courte que possible et la transition de la rainure de drainage doit être lisse, aussi grande et lisse que possible ;
⑤ La ceinture de travail du moule inférieur doit être aussi courte que possible ;
⑥ Aucune zone morte ne doit être laissée en aucun endroit (le dos du couteau vide ne doit pas dépasser 2 mm) ;
⑦ Réparez le moule supérieur avec des grains grossiers dans la cavité interne, réduisez la courroie de travail du moule inférieur et aplatissez le bloc d'écoulement, ou n'avez pas de bloc d'écoulement et raccourcissez la courroie de travail du moule inférieur.
(2) Sur la base de la modification et de l'amélioration supplémentaires du moule ci-dessus, les modifications de moule suivantes sont effectuées :
① Éliminer les zones mortes des deux têtes mâles ;
② Grattez le bloc de débit ;
③ Réduisez la différence de hauteur entre la tête et la zone de travail inférieure de la matrice ;
④ Raccourcissez la zone de travail inférieure de la matrice.
(3) Une fois le moule réparé et amélioré, la qualité de surface du produit fini atteint un état idéal, avec une surface brillante et sans gros grains, ce qui résout efficacement les problèmes de gros grains, de soudure et autres défauts existant à la surface de profilés en aluminium pour véhicules électriques.
(4) Le volume d'extrusion est passé de 5 t/j d'origine à 15 t/j, améliorant considérablement l'efficacité de la production.
5 Conclusion
En optimisant et en améliorant à plusieurs reprises le moule d'origine, un problème majeur lié aux gros grains sur la surface et au soudage des profilés en aluminium pour véhicules électriques a été complètement résolu.
(1) Le maillon faible du moule d'origine, la ligne de position des nervures médianes, a été optimisé de manière rationnelle. En éliminant les zones mortes des deux têtes, en aplatissant le bloc d'écoulement, en réduisant la différence de hauteur entre la tête et la zone de travail inférieure de la matrice et en raccourcissant la zone de travail inférieure de la matrice, les défauts de surface de l'alliage d'aluminium 6063 utilisé dans ce type de les problèmes liés à l'automobile, comme les céréales secondaires et le soudage, ont été surmontés avec succès.
(2) Le volume d'extrusion est passé de 5 t/j à 15 t/j, améliorant considérablement l'efficacité de la production.
(3) Ce cas réussi de conception et de fabrication de filières d'extrusion est représentatif et référençable dans la production de profilés similaires et mérite d'être promu.
Heure de publication : 16 novembre 2024
