La batterie est le composant central 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 dans le module de batterie est le composant principal qui remplit les fonctions de transport, de protection et de refroidissement. La batterie modulaire est disposée dans le plateau de batterie, fixée sur le châssis de la voiture à travers le plateau de batterie, comme le montre la figure 1. Puisqu'il est installé au bas du corps du véhicule et que l'environnement de travail est dur, le plateau de batterie Doit avoir la fonction de prévenir l'impact et la perforation de la pierre pour empêcher que le module de batterie soit endommagé. Le plateau de batterie est une partie structurelle de sécurité importante des véhicules électriques. Ce qui suit introduit le processus de formation et la conception de moisissure des plateaux de batterie en alliage en aluminium pour les véhicules électriques.
Figure 1 (plateau de batterie en alliage en aluminium)
1 analyse de processus et conception de moisissure
1.1 Analyse du coulage
Le plateau de batterie en alliage en aluminium pour les véhicules électriques est illustré à la figure 2. Les dimensions globales sont de 1106 mm × 1029 mm × 136 mm, l'épaisseur de la paroi de base est de 4 mm, la qualité de coulée est d'environ 15,5 kg et la qualité du coulage après traitement est d'environ 12,5 kg. Le matériau est A356-T6, résistance à la traction ≥ 290 MPa, limite d'élasticité ≥ 225 MPa, allongement ≥ 6%, dureté Brinell ≥ 75 ~ 90 Hbs, Besoin de répondre à l'étanchéité de l'air et aux exigences IP67 et IP69K.
Figure 2 (plateau de batterie en alliage en aluminium)
1.2 Analyse des processus
La coulée à basse pression est une méthode de coulée spéciale entre la coulée de pression et la coulée de gravité. Il a non seulement les avantages de l'utilisation de moules métalliques pour les deux, mais a également les caractéristiques d'une garniture stable. La coulée à basse pression a les avantages d'une garniture à basse vitesse du bas en haut, une vitesse facile à contrôler, un petit impact et une touche d'aluminium liquide, moins de scories d'oxyde, une densité tissulaire élevée et des propriétés mécaniques élevées. Sous la coulée à basse pression, l'aluminium liquide est rempli en douceur, et la coulée se solidifie et cristallise sous pression, et la coulée avec une structure haute dense, des propriétés mécaniques élevées et une belle apparence peuvent être obtenues, ce qui convient à la formation de grandes moulages à paroi mince .
Selon les propriétés mécaniques requises par la coulée, le matériau de coulée est A356, qui peut répondre aux besoins des clients après le traitement T6, mais la fluidité versée de ce matériau nécessite généralement un contrôle raisonnable de la température du moule pour produire des pièces moulées grandes et minces.
1.3 Système de versement
Compte tenu des caractéristiques des pièces moulées grandes et minces, plusieurs portes doivent être conçues. Dans le même temps, afin d'assurer la remplissage lisse de l'aluminium liquide, des canaux de remplissage sont ajoutés à la fenêtre, qui doivent être retirés par post-traitement. Deux schémas de processus du système de versement ont été conçus au début et chaque schéma a été comparé. Comme le montre la figure 3, le schéma 1 organise 9 portes et ajoute des canaux d'alimentation à la fenêtre; Le schéma 2 organise 6 portes qui coulent du côté de la coulée à former. L'analyse de la simulation CAE est illustrée à la figure 4 et 5. Utilisez les résultats de la simulation pour optimiser la structure du moule, essayer d'éviter l'impact négatif de la conception du moule sur la qualité des moulages, réduire la probabilité de défauts de coulée et raccourcir le cycle de développement de castings.
Figure 3 (Comparaison de deux schémas de processus pour basse pression
Figure 4 (Comparaison du champ de température pendant le 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 environ en parallèle, qui est conforme à la théorie du remplissage parallèle de l'aluminium liquide dans son ensemble, et les parties de porosité de rétrécissement simulées de la coulée sont résolu par le renforcement du refroidissement et d'autres méthodes.
Avantages des deux schémas: à en juger par la température de l'aluminium liquide pendant le remplissage simulé, la température de l'extrémité distale de la coulée formée par le schéma 1 a une uniformité plus élevée que celle du schéma 2, qui est propice au remplissage de la cavité . La coulée formée par le schéma 2 n'a pas le résidu de la porte comme le schéma 1. La porosité de rétrécissement est meilleure que celle du schéma 1.
Inconvénients des deux schémas: parce que la porte est disposée sur la coulée pour être formée dans le schéma 1, il y aura un résidu de porte sur la coulée, ce qui augmentera environ 0,7A par rapport à la coulée d'origine. À partir de la température de l'aluminium liquide dans le schéma 2 remplissage simulé, la température de l'aluminium liquide à l'extrémité distale est déjà faible, et la simulation est à 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 à couler le moulage.
Combiné avec l'analyse de divers facteurs, le schéma 2 a été choisi comme système de versement. Compte tenu des lacunes du schéma 2, le système de versement et le système de chauffage sont optimisés dans la conception de la moisissure. Comme le montre la figure 6, la colonne montante du débordement est ajoutée, ce qui est bénéfique pour le remplissage de l'aluminium liquide et réduit ou évite la survenue de défauts dans les moulages moulés.
Figure 6 (Système de versement optimisé)
1.4 Système de refroidissement
Les pièces et les zones portant des contraintes avec des performances mécaniques élevées des pièces moulées doivent être correctement refroidies ou alimentées pour éviter le rétrécissement de la porosité ou de la fissuration thermique. L'épaisseur de paroi de base de la coulée est de 4 mm et la solidification sera affectée par la dissipation thermique du moule lui-même. Pour ses pièces importantes, un système de refroidissement est installé, comme le montre la figure 7. Une fois le remplissage terminé, passer l'eau à refroidir et le temps de refroidissement spécifique doit être ajusté au site de versement pour s'assurer que la séquence de solidification est Formé de l'extrémité extérieure de l'extrémité de la porte à l'extrémité de la porte, et la porte et la colonne montante sont solidifiées à la fin pour atteindre l'effet d'alimentation. La pièce à épaisseur de paroi plus épaisse adopte la méthode d'ajout de refroidissement par eau à l'insert. Cette méthode a un meilleur effet dans le processus de coulée réel et peut éviter le rétrécissement de la porosité.
Figure 7 (Système de refroidissement)
1.5 Système d'échappement
Étant donné que la cavité du métal de coulée à basse pression est fermée, elle n'a pas de bonne perméabilité d'air comme les moules de sable, ni d'épuisement par des contrecardes dans la coulée de 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 moulages. Le moule de coulée à basse pression peut être épuisé à travers les lacunes, les rainures d'échappement et les bougies d'échappement dans la surface de séparation, la tige de poussée, etc.
La conception de la taille de l'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 défauts tels que le remplissage insuffisant, la surface lâche et la faible résistance. La zone de remplissage finale de l'aluminium liquide pendant le processus de versement, comme le repos latéral et la colonne montante du moule supérieur, doit être équipé de gaz d'échappement. Compte tenu du fait que l'aluminium liquide s'écoule facilement dans l'espace de la bougie d'échappement dans le processus réel de coulée à basse pression, ce qui conduit à la situation où le bouchon d'air est retiré lorsque le moule est ouvert, trois méthodes sont adoptées après Plusieurs tentatives et améliorations: Méthode 1 utilise le bouchon d'air fritté de métallurgie de poudre, comme le montre la figure 8 (a), l'inconvénient est que le coût de fabrication est élevé; La méthode 2 utilise une bougie d'échappement de type couture avec un espace de 0,1 mm, comme le montre la figure 8 (b), l'inconvénient est que la couture d'échappement est facilement bloquée après pulvérisation de la peinture; La méthode 3 utilise une bougie d'échappement à coupe métallique, l'espace 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. Différentes bougies d'échappement doivent être sélectionnées en fonction de la zone réelle de la coulée. Généralement, les bouchons de ventilation frittés et coupe-fil sont utilisés pour la cavité de la coulée, et le type de couture est utilisé pour la tête du noyau de sable.
Figure 8 (3 types de bougies d'échappement adaptées à la coulée à basse pression)
1.6 Système de chauffage
La coulée est grande et mince en épaisseur de paroi. Dans l'analyse du flux de moisissure, le débit de l'aluminium liquide à la fin du remplissage est insuffisant. La raison en est que l'aluminium liquide est trop long pour s'écouler, que la température baisse et que l'aluminium liquide se solidifie à l'avance et perd sa capacité d'écoulement, un coup de pouce à froid ou un versement insuffisant se produit, la colonne montante de la matrice supérieure ne sera pas en mesure d'atteindre le effet de l'alimentation. Sur la base de ces problèmes, sans modifier l'épaisseur et la forme de la coulée, augmentez la température de l'aluminium liquide et la température du moule, améliorez la fluidité de l'aluminium liquide et résolvez le problème de la fermeture à froid ou de la versement insuffisant. Cependant, la température excessive de liquide en aluminium et la température du moule produiront de nouvelles jonctions thermiques ou une porosité de retrait, entraînant des trous de broches de plan excessifs après le traitement de la coulée. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner une température en aluminium liquide appropriée et une température de moisissure appropriée. Selon l'expérience, la température de l'aluminium liquide est contrôlée à environ 720 ℃ et la température du moule est contrôlée à 320 à 350 ℃.
Compte tenu du grand volume, de la fine épaisseur de paroi et de la basse hauteur de la 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 au côté du moule pour chauffer le plan inférieur et le côté de la coulée. Selon la situation de versement sur place, ajustez le temps de chauffage et la flamme, contrôlez la température de la partie du moule supérieure à 320 à 350 ℃, assurez la fluidité de l'aluminium liquide dans une plage raisonnable et faites remplir l'aluminium liquide de la cavité et Riser. En usage réel, le système de chauffage peut assurer efficacement la fluidité de l'aluminium liquide.
Figure 9 (système de chauffage)
2. Structure de moisissure et principe de travail
Selon le processus de coulée à basse pression, combiné avec les caractéristiques de la coulée et la structure de l'équipement, afin de s'assurer que la coulée formée reste dans le moule supérieur, les structures de tronc avant, arrière, gauche et droite sont Conçu sur le moule supérieur. Une fois la coulée formée et solidifiée, les moules supérieurs et inférieurs sont ouverts en premier, puis tirent le noyau dans 4 directions, et enfin la plaque supérieure du moule supérieur pousse la coulée formée. La structure du moule est illustrée à la figure 10.
Figure 10 (Structure du moule)
Édité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure du poste: le 11 mai 2023
