La batterie est le composant essentiel d'un véhicule électrique et ses performances déterminent les indicateurs techniques tels que la durée de vie de la batterie, la consommation d'énergie et la durée de vie du véhicule électrique. Le plateau de batterie du module de batterie est le composant principal qui remplit les fonctions de transport, de protection et de refroidissement. Le bloc de batterie modulaire est disposé dans le bac à batterie, fixé sur le châssis de la voiture à travers le bac à batterie, comme le montre la figure 1. Puisqu'il est installé au bas de la carrosserie du véhicule et que l'environnement de travail est difficile, le bac à batterie doit avoir pour fonction d'empêcher les impacts de pierres et les perforations afin d'éviter que le module de batterie ne soit endommagé. Le bac à batterie est un élément structurel de sécurité important des véhicules électriques. Ce qui suit présente le processus de formage et la conception de moules pour les plateaux de batterie en alliage d'aluminium pour véhicules électriques.
Figure 1 (plateau de batterie en alliage d'aluminium)
1 Analyse du processus et conception du moule
1.1 Analyse de coulée
Le plateau de batterie en alliage d'aluminium pour véhicules électriques est illustré à la figure 2. Les dimensions hors tout sont de 1 106 mm × 1 029 mm × 136 mm, l'épaisseur de paroi de base est de 4 mm, la qualité de coulée est d'environ 15,5 kg et la qualité de coulée après traitement est d'environ 12,5 kg. Le matériau est A356-T6, résistance à la traction ≥ 290MPa, limite d'élasticité ≥ 225MPa, allongement ≥ 6%, dureté Brinell ≥ 75~90HBS, doit répondre aux exigences d'étanchéité à l'air et IP67 et IP69K.
Figure 2 (plateau de batterie en alliage d'aluminium)
1.2 Analyse du processus
Le moulage sous pression à basse pression est une méthode de moulage spéciale entre le moulage sous pression et le moulage par gravité. Il présente non seulement les avantages de l’utilisation de moules métalliques pour les deux, mais présente également les caractéristiques d’un remplissage stable. Le moulage sous pression à basse pression présente les avantages d'un remplissage à basse vitesse de bas en haut, d'une vitesse facile à contrôler, d'un faible impact et d'éclaboussures d'aluminium liquide, de moins de scories d'oxyde, d'une densité tissulaire élevée et de propriétés mécaniques élevées. Sous moulage sous pression à basse pression, l'aluminium liquide est rempli en douceur, et le moulage se solidifie et cristallise sous pression, et le moulage avec une structure très dense, des propriétés mécaniques élevées et un bel aspect peut être obtenu, ce qui convient à la formation de grands moulages à paroi mince. .
Selon les propriétés mécaniques requises par le moulage, le matériau de moulage est l'A356, qui peut répondre aux besoins des clients après traitement T6, mais la fluidité de coulée de ce matériau nécessite généralement un contrôle raisonnable de la température du moule pour produire des pièces moulées de grande taille et minces.
1.3 Système de versage
Compte tenu des caractéristiques des pièces moulées de grande taille et minces, plusieurs portes doivent être conçues. Dans le même temps, afin d'assurer un remplissage en douceur de l'aluminium liquide, des canaux de remplissage sont ajoutés au niveau de la fenêtre, qui doivent être retirés par post-traitement. Deux schémas de processus du système de coulée ont été conçus dès le début et chaque schéma a été comparé. Comme le montre la figure 3, le schéma 1 dispose 9 portes et ajoute des canaux d'alimentation au niveau de la fenêtre ; le schéma 2 dispose 6 portes déversant du côté de la pièce coulée à former. L'analyse de simulation CAE est présentée dans les figures 4 et 5. Utilisez les résultats de la simulation pour optimiser la structure du moule, essayez d'éviter l'impact négatif de la conception du moule sur la qualité des pièces moulées, réduisez la probabilité de défauts de coulée et raccourcissez le cycle de développement. de moulages.
Figure 3 (Comparaison de deux schémas de processus pour basse pression
Figure 4 (Comparaison du champ de température lors du remplissage)
Figure 5 (Comparaison des défauts de porosité de retrait après solidification)
Les résultats de simulation des deux schémas ci-dessus montrent que l'aluminium liquide dans la cavité se déplace vers le haut approximativement parallèlement, ce qui est conforme à la théorie du remplissage parallèle de l'aluminium liquide dans son ensemble, et que les parties de porosité de retrait simulées de la pièce coulée sont résolu en renforçant le refroidissement et d’autres méthodes.
Avantages des deux schémas : à en juger par la température de l'aluminium liquide lors du remplissage simulé, la température de l'extrémité distale de la pièce moulée formée par le schéma 1 présente une uniformité plus élevée que celle du schéma 2, ce qui favorise le remplissage de la cavité. . La pièce moulée formée par le schéma 2 ne présente pas de résidu de grille comme le schéma 1. La porosité de retrait est meilleure que celle du schéma 1.
Inconvénients des deux schémas : Étant donné que la porte est disposée sur le moulage à former dans le schéma 1, il y aura un résidu de porte sur le moulage, qui augmentera d'environ 0,7 ka par rapport au moulage d'origine. à partir de la température de l'aluminium liquide dans le remplissage simulé du schéma 2, la température de l'aluminium liquide à l'extrémité distale est déjà basse et la simulation est sous l'état idéal de la température du moule, de sorte que la capacité d'écoulement de l'aluminium liquide peut être insuffisante dans l'état réel, et il y aura un problème de difficulté dans le moulage.
En combinaison avec l'analyse de divers facteurs, le schéma 2 a été choisi comme système de coulée. Compte tenu des inconvénients du schéma 2, le système de coulée et le système de chauffage sont optimisés dans la conception du moule. Comme le montre la figure 6, la colonne montante de trop-plein est ajoutée, ce qui est bénéfique pour le remplissage d'aluminium liquide et réduit ou évite l'apparition de défauts dans les pièces moulées.
Figure 6 (Système de coulée optimisé)
1.4 Système de refroidissement
Les pièces soumises à des contraintes et les zones présentant des exigences élevées en matière de performances mécaniques des pièces moulées doivent être correctement refroidies ou alimentées pour éviter la porosité de retrait ou les fissures thermiques. L'épaisseur de base de la paroi du moulage est de 4 mm et la solidification sera affectée par la dissipation thermique du moule lui-même. Pour ses parties importantes, un système de refroidissement est mis en place, comme le montre la figure 7. Une fois le remplissage terminé, laissez refroidir l'eau et le temps de refroidissement spécifique doit être ajusté sur le site de coulée pour garantir que la séquence de solidification est formé de l'extrémité éloignée de la porte à l'extrémité de la porte, et la porte et la colonne montante sont solidifiées à l'extrémité pour obtenir l'effet d'alimentation. La pièce avec une épaisseur de paroi plus épaisse adopte la méthode consistant à ajouter un refroidissement par eau à l'insert. Cette méthode a un meilleur effet dans le processus de coulée lui-même et peut éviter la porosité de retrait.
Figure 7 (Système de refroidissement)
1.5 Système d'échappement
Étant donné que la cavité du métal coulé sous pression à basse pression est fermée, elle n'a pas une bonne perméabilité à l'air comme les moules en sable, et elle ne s'évacue pas non plus par les colonnes montantes dans la coulée par gravité générale, l'échappement de la cavité de coulée à basse pression affectera le processus de remplissage du liquide. l'aluminium et la qualité des pièces moulées. Le moule de moulage sous pression à basse pression peut être évacué à travers les espaces, les rainures d'échappement et les bouchons d'échappement dans la surface de séparation, la tige de poussée, etc.
La conception de la taille d'échappement dans le système d'échappement doit être propice à l'échappement sans débordement, un système d'échappement raisonnable peut empêcher les pièces moulées de présenter des défauts tels qu'un remplissage insuffisant, une surface meuble et une faible résistance. La zone de remplissage finale de l'aluminium liquide pendant le processus de coulée, telle que le support latéral et la colonne montante du moule supérieur, doit être équipée de gaz d'échappement. Compte tenu du fait que l'aluminium liquide s'écoule facilement dans l'espace du bouchon d'échappement lors du processus réel de moulage sous pression à basse pression, ce qui conduit à la situation dans laquelle le bouchon d'air est retiré lorsque le moule est ouvert, trois méthodes sont adoptées après plusieurs tentatives et améliorations : la méthode 1 utilise un bouchon d'air fritté par métallurgie des poudres, comme le montre la figure 8(a), l'inconvénient est que le coût de fabrication est élevé ; La méthode 2 utilise un bouchon d'échappement de type joint avec un espace de 0,1 mm, comme le montre la figure 8(b), l'inconvénient est que le joint d'échappement est facilement bloqué après la pulvérisation de peinture ; La méthode 3 utilise un bouchon d'échappement coupé en fil, l'écart est de 0,15 à 0,2 mm, comme le montre la figure 8(c). Les inconvénients sont une faible efficacité de traitement et un coût de fabrication élevé. Différents bouchons d'échappement doivent être sélectionnés en fonction de la zone réelle du moulage. Généralement, les bouchons d'aération frittés et coupés en fil sont utilisés pour la cavité de la pièce moulée, et le type de couture est utilisé pour la tête du noyau de sable.
Figure 8 (3 types de bouchons d'échappement adaptés au moulage sous pression basse pression)
1.6 Système de chauffage
Le moulage est de grande taille et d’épaisseur de paroi mince. Dans l'analyse du flux du moule, le débit de l'aluminium liquide en fin de remplissage est insuffisant. La raison en est que l'aluminium liquide met trop de temps à s'écouler, la température baisse et l'aluminium liquide se solidifie à l'avance et perd sa capacité d'écoulement, un arrêt à froid ou un versement insuffisant se produit, la colonne montante de la filière supérieure ne pourra pas atteindre le effet de l'alimentation. Sur la base de ces problèmes, sans modifier l'épaisseur de paroi et la forme de la pièce moulée, augmentez la température de l'aluminium liquide et la température du moule, améliorez la fluidité de l'aluminium liquide et résolvez le problème de fermeture à froid ou de coulée insuffisante. Cependant, une température excessive de l'aluminium liquide et une température du moule produiront de nouvelles jonctions thermiques ou une porosité de retrait, entraînant des trous d'épingle plans excessifs après le processus de coulée. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner une température appropriée de l’aluminium liquide et une température appropriée du moule. Selon l'expérience, la température de l'aluminium liquide est contrôlée à environ 720 ℃ et la température du moule est contrôlée à 320 ~ 350 ℃.
Compte tenu du grand volume, de la faible épaisseur de paroi et de la faible hauteur de la pièce coulée, un système de chauffage est installé sur la partie supérieure du moule. Comme le montre la figure 9, la direction de la flamme fait face au fond et aux côtés du moule pour chauffer le plan inférieur et le côté de la pièce moulée. Selon la situation de coulée sur site, ajustez le temps de chauffage et la flamme, contrôlez la température de la partie supérieure du moule à 320 ~ 350 ℃, assurez la fluidité de l'aluminium liquide dans une plage raisonnable et faites en sorte que l'aluminium liquide remplisse la cavité. et contremarche. En utilisation réelle, le système de chauffage peut assurer efficacement la fluidité de l'aluminium liquide.
Figure 9 (Système de chauffage)
2. Structure du moule et principe de fonctionnement
Selon le processus de moulage sous pression à basse pression, combiné aux caractéristiques du moulage et à la structure de l'équipement, afin de garantir que le moulage formé reste dans le moule supérieur, les structures de tirage du noyau avant, arrière, gauche et droite sont conçu sur le moule supérieur. Une fois le moulage formé et solidifié, les moules supérieur et inférieur sont d'abord ouverts, puis tirez le noyau dans 4 directions, et enfin la plaque supérieure du moule supérieur repousse le moulage formé. La structure du moule est illustrée à la figure 10.
Figure 10 (Structure du moule)
Edité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure de publication : 11 mai 2023
