Didėjant aplinkosaugos suvokimui, naujų energijos šaltinių plėtrai ir propagavimui visame pasaulyje, energijos transporto priemonių skatinimas ir taikymas tapo neišvengiamas. Tuo pačiu metu reikalavimai lengvųjų automobilių medžiagų kūrimui, saugiam aliuminio lydinių naudojimui, jų paviršiaus kokybei, dydžiui ir mechaninėms savybėms tampa vis didesni. Pavyzdžiui, elektromobilio, kurio svoris yra 1,6 t, aliuminio lydinio medžiaga sveria apie 450 kg, t. y. apie 30 %. Paviršiaus defektai, atsirandantys ekstruzijos gamybos procese, ypač stambiagrūdžių problemų vidiniuose ir išoriniuose paviršiuose, rimtai veikia aliuminio profilių gamybos eigą ir tampa jų taikymo plėtros kliūtimi.
Ekstruzinių profilių ekstruzijos štampų projektavimas ir gamyba yra nepaprastai svarbūs, todėl elektromobilių aliuminio profilių štampų tyrimai ir plėtra yra būtini. Mokslinių ir pagrįstų štampų sprendimų siūlymas gali dar labiau pagerinti elektromobilių aliuminio profilių kvalifikacinį greitį ir ekstruzijos našumą, kad būtų patenkinta rinkos paklausa.
1 Produkto standartai
(1) Dalių ir komponentų medžiagos, paviršiaus apdorojimas ir apsauga nuo korozijos turi atitikti atitinkamas ETS-01-007 „Aliuminio lydinio profilių dalių techniniai reikalavimai“ ir ETS-01-006 „Anodinio oksidavimo paviršiaus apdorojimo techniniai reikalavimai“ nuostatas.
(2) Paviršiaus apdorojimas: anodinis oksidavimas, paviršius neturi būti šiurkštus.
(3) Detalių paviršiuje negali būti defektų, tokių kaip įtrūkimai ir raukšlės. Detalės negali būti užterštos po oksidacijos.
(4) Produkte esančios draudžiamos medžiagos atitinka Q/JL J160001-2017 „Reikalavimai draudžiamoms ir ribojamoms medžiagoms automobilių dalyse ir medžiagose“ reikalavimus.
(5) Mechaniniai reikalavimai: tempiamasis stipris ≥ 210 MPa, takumo riba ≥ 180 MPa, pailgėjimas po lūžio A50 ≥ 8 %.
(6) Naujų energijos transporto priemonių aliuminio lydinių sudėties reikalavimai pateikti 1 lentelėje.
2. Ekstruzijos matricos struktūros optimizavimas ir lyginamoji analizė. Didelio masto elektros energijos tiekimo sutrikimai.
(1) Tradicinis 1 sprendimas: patobulinti priekinės ekstruzijos formos matricos konstrukciją, kaip parodyta 2 paveiksle. Pagal įprastą konstrukcijos idėją, kaip parodyta paveiksle rodykle, apdorojamos vidurinės briaunos ir poliežuvinio drenažo pozicijos, viršutinis ir apatinis drenažai yra 20° kampu vienoje pusėje, o drenažo aukštis H15 mm naudojamas išlydytam aliuminiui tiekti į briaunos dalį. Poliežuvinis tuščias peilis perkeliamas stačiu kampu, o išlydytas aliuminis lieka kampe, todėl lengva sukurti negyvas zonas su aliuminio šlaku. Po gamybos oksidacijos būdu patvirtinama, kad paviršius yra ypač linkęs į stambiagrūdžių problemų.
Tradiciniam liejimo formų gamybos procesui buvo atlikti šie preliminarūs optimizavimai:
a. Remdamiesi šia forma, bandėme padidinti aliuminio tiekimą į šonkaulius juos paduodami.
b. Remiantis pradiniu gyliu, poliežuvinio tuščio peilio gylis yra pagilinamas, t. y. prie pradinių 15 mm pridedama 5 mm;
c. Tuščio poliežuvinio mentės plotis padidintas 2 mm, palyginti su pradiniu 14 mm. Tikrasis vaizdas po optimizavimo parodytas 3 paveiksle.
Patikrinus rezultatus, matyti, kad po trijų aukščiau išvardytų preliminarių patobulinimų, po oksidacinio apdorojimo profiliuose vis dar yra stambiagrūdžių defektų, kurie nebuvo tinkamai pašalinti. Tai rodo, kad preliminarus patobulinimų planas vis dar negali patenkinti elektromobiliams skirtų aliuminio lydinių medžiagų gamybos reikalavimų.
(2) Remiantis preliminariu optimizavimu, pasiūlyta nauja 2 schema. Naujos 2 schemos liejimo formos konstrukcija parodyta 4 paveiksle. Remiantis „metalo takumo principu“ ir „mažiausio pasipriešinimo dėsniu“, patobulinta automobilių dalių liejimo forma pritaikė „atviros galinės skylės“ konstrukcijos schemą. Briaunos padėtis atlieka tiesioginio smūgio vaidmenį ir sumažina trinties pasipriešinimą; padavimo paviršius suprojektuotas kaip „puodo dangčio formos“, o tiltelio padėtis apdirbta kaip amplitudės tipo, siekiant sumažinti trinties pasipriešinimą, pagerinti lydymą ir sumažinti ekstruzijos slėgį; tiltelis yra kiek įmanoma labiau įgilintas, kad būtų išvengta stambių grūdelių problemos tiltelio apačioje, o tuščio peilio plotis po tiltelio dugno liežuvėliu yra ≤3 mm; žingsnio skirtumas tarp darbinio diržo ir apatinio štampo darbinio diržo yra ≤1,0 mm; tuščias peilis po viršutiniu štampo liežuvėliu yra lygus ir tolygiai perėjo, nepaliekant srauto barjero, o formavimo skylė išmušama kuo tiesiau; Darbinė juosta tarp dviejų galvučių ties viduriniu vidiniu briaunu yra kuo trumpesnė, paprastai 1,5–2 kartus didesnė už sienelės storį; drenažo griovelis turi sklandų perėjimą, kad būtų patenkintas pakankamo metalo ir aliuminio vandens tekėjimo į ertmę reikalavimas, kad jis būtų visiškai susilydęs ir niekur nepaliktų negyvos zonos (tuščias peilis už viršutinio štampo neviršija 2–2,5 mm). Ekstruzijos štampo struktūros palyginimas prieš ir po patobulinimo parodytas 5 paveiksle.
(3) Atkreipkite dėmesį į apdirbimo detalių tobulinimą. Tilto padėtis yra poliruota ir sklandžiai sujungta, viršutinė ir apatinė štampo darbo juostos yra plokščios, sumažėja atsparumas deformacijai, pagerėja metalo srautas, kad sumažėtų netolygi deformacija. Tai gali veiksmingai pašalinti tokias problemas kaip stambiagrūdžiai ir suvirinimas, taip užtikrinant, kad briaunų išmetimo padėtis ir tilto šaknies greitis būtų sinchronizuoti su kitomis dalimis, ir pagrįstai bei moksliškai pašalinamos paviršiaus problemos, tokios kaip stambiagrūdžiai suvirinimas aliuminio profilio paviršiuje. Palyginimas prieš ir po liejimo drenažo pagerinimo parodytas 6 paveiksle.
3 Ekstruzijos procesas
Elektromobiliams skirto 6063-T6 aliuminio lydinio ekstruzijos santykis skaldomojoje formoje apskaičiuotas 20–80, o šios aliuminio medžiagos ekstruzijos santykis 1800 t mašinoje yra 23, o tai atitinka mašinos gamybos našumo reikalavimus. Ekstruzijos procesas parodytas 2 lentelėje.
2 lentelė. Aliuminio profilių, skirtų naujų elektromobilių akumuliatorių blokų sijoms tvirtinti, ekstruzijos gamybos procesas.
Ekstruzijos metu atkreipkite dėmesį į šiuos punktus:
(1) Draudžiama liejimo formas kaitinti toje pačioje krosnyje, kitaip liejimo temperatūra bus nevienoda ir lengvai įvyks kristalizacija.
(2) Jei ekstruzijos proceso metu įvyksta neįprastas išsijungimas, išjungimo laikas neturi viršyti 3 minučių, kitaip formą reikia išimti.
(3) Draudžiama grąžinti į krosnį kaitinimui ir tada išspausti iš karto po išėmimo iš formos.
4. Pelėsio taisymo priemonės ir jų veiksmingumas
Po dešimčių pelėsių remonto ir bandomųjų pelėsių patobulinimų siūlomas toks pagrįstas pelėsių remonto planas.
(1) Atlikite pirmąjį originalios formos pataisymą ir sureguliavimą:
① Stenkitės tiltą kuo labiau įgilinti, o tilto dugno plotis turėtų būti ≤3 mm;
② Galvos ir apatinės formos darbinio diržo žingsnio skirtumas turėtų būti ≤1,0 mm;
③ Nepalikite srauto blokados;
4. Darbinis diržas tarp dviejų vyriškų galvučių ties vidiniais šonkauliais turėtų būti kuo trumpesnis, o drenažo griovelio perėjimas turėtų būti lygus, kuo didesnis ir lygesnis;
5 Apatinio pelėsio darbinis diržas turi būti kuo trumpesnis;
6. Jokioje vietoje neturėtų būti palikta negyvos zonos (galinis tuščias peilis neturėtų viršyti 2 mm);
7. Viršutinės formos vidinėje ertmėje suremontuokite stambius grūdelius, sumažinkite apatinės formos darbinį diržą ir išlyginkite srauto bloką arba neturėkite srauto bloko ir sutrumpinkite apatinės formos darbinį diržą.
(2) Remiantis tolesne minėtos formos modifikacija ir patobulinimu, atliekamos šios formos modifikacijos:
① Pašalinkite dviejų vyriškų galvų negyvas zonas;
② Nugramdykite srauto bloką;
③ Sumažinkite aukščio skirtumą tarp galvutės ir apatinės štampo darbo zonos;
④ Sutrumpinkite apatinę štampo darbo zoną.
(3) Pataisius ir pagerinus formą, gatavo produkto paviršiaus kokybė pasiekia idealią būseną – šviesus paviršius be šiurkščių grūdelių, o tai veiksmingai išsprendžia šiurkščių grūdelių, suvirinimo ir kitų defektų, esančių ant aliuminio profilių, skirtų elektromobiliams, paviršiaus, problemas.
(4) Ekstruzijos tūris padidėjo nuo pradinių 5 t/d iki 15 t/d, o tai labai pagerino gamybos efektyvumą.
5 Išvada
Pakartotinai optimizavus ir tobulinant originalią formą, buvo visiškai išspręsta pagrindinė problema, susijusi su stambiais paviršiaus grūdeliais ir aliuminio profilių, skirtų elektromobiliams, suvirinimu.
(1) Silpnoji pradinės formos grandis – vidurinės briaunos padėties linija – buvo racionaliai optimizuota. Pašalinus dviejų galvučių negyvas zonas, suplokštinus srauto bloką, sumažinus aukščio skirtumą tarp galvutės ir apatinės štampo darbo zonos bei sutrumpinant apatinę štampo darbo zoną, buvo sėkmingai pašalinti tokio tipo automobiliuose naudojamo 6063 aliuminio lydinio paviršiaus defektai, tokie kaip stambūs grūdeliai ir suvirinimo siūlės.
(2) Ekstruzijos tūris padidėjo nuo 5 t/d iki 15 t/d, o tai labai pagerino gamybos efektyvumą.
(3) Šis sėkmingas ekstruzijos matricų projektavimo ir gamybos atvejis yra reprezentatyvus ir tinkamas referenciniam naudojimui gaminant panašius profilius, todėl vertas reklamos.
Įrašo laikas: 2024 m. lapkričio 16 d.
