배터리는 전기자동차의 핵심 부품으로, 배터리 성능에 따라 배터리 수명, 에너지 소비, 전기자동차의 서비스 수명 등 기술적 지표가 결정됩니다. 배터리 모듈의 배터리 트레이는 운반, 보호, 냉각 기능을 수행하는 주요 구성 요소입니다. 모듈형 배터리 팩은 그림 1과 같이 배터리 트레이에 배치되며, 배터리 트레이를 통해 자동차의 섀시에 고정됩니다. 차체 바닥에 설치되고 작업 환경이 가혹하기 때문에 배터리 트레이는 배터리 모듈이 손상되는 것을 방지하려면 돌에 의한 충격과 펑크를 방지하는 기능이 필요합니다. 배터리 트레이는 전기 자동차의 중요한 안전 구조 부품입니다. 전기 자동차용 알루미늄 합금 배터리 트레이의 성형 공정 및 금형 설계를 소개합니다.
그림 1(알루미늄 합금 배터리 트레이)
1 공정 분석 및 금형 설계
1.1 주조 분석
전기자동차용 알루미늄 합금 배터리 트레이는 그림 2와 같다. 전체 치수는 1106mm×1029mm×136mm, 기본 벽 두께는 4mm, 주조 품질은 약 15.5kg, 가공 후 주조 품질은 약 12.5kg이다. 재료는 A356-T6, 인장 강도 ≥ 290MPa, 항복 강도 ≥ 225MPa, 연신율 ≥ 6%, 브리넬 경도 ≥ 75~90HBS, 기밀성 및 IP67&IP69K 요구 사항을 충족해야 합니다.
그림 2(알루미늄 합금 배터리 트레이)
1.2 프로세스 분석
저압 다이캐스팅은 압력 주조와 중력 주조 사이의 특수 주조 방법입니다. 두 가지 모두 금형을 사용한다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 안정적인 충진이 가능한 특징도 가지고 있습니다. 저압 다이 캐스팅은 아래에서 위로 저속 충전, 속도 제어 용이, 액체 알루미늄의 충격 및 비말 감소, 산화물 슬래그 감소, 높은 조직 밀도 및 높은 기계적 특성 등의 장점을 가지고 있습니다. 저압 다이캐스팅 하에서 액체 알루미늄이 원활하게 충전되고, 주물이 압력을 받아 응고 및 결정화되며, 고밀도 조직, 높은 기계적 특성 및 아름다운 외관을 갖는 주물을 얻을 수 있어 대형 박벽 주물 성형에 적합합니다. .
주조에 필요한 기계적 특성에 따라 주조 재료는 A356이며 T6 처리 후 고객의 요구를 충족할 수 있지만 일반적으로 이 재료의 주입 유동성으로 인해 크고 얇은 주조를 생산하려면 금형 온도의 합리적인 제어가 필요합니다.
1.3 주입 시스템
크고 얇은 주물의 특성을 고려하여 다중 게이트 설계가 필요합니다. 동시에 액체 알루미늄의 원활한 충전을 보장하기 위해 창에 충전 채널이 추가되며 후처리를 통해 제거해야 합니다. 초기 단계에서는 두 가지 타설 시스템의 공정 방식을 설계하고 각 방식을 비교하였다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 방식 1은 9개의 게이트를 배열하고 창에 공급 채널을 추가합니다. 방식 2는 형성될 주조물의 측면에서 쏟아지는 6개의 게이트를 배열합니다. CAE 시뮬레이션 분석은 그림 4와 그림 5에 나와 있습니다. 시뮬레이션 결과를 사용하여 금형 구조를 최적화하고, 금형 설계가 주조 품질에 미치는 부정적인 영향을 피하고, 주조 결함 가능성을 줄이고, 개발 주기를 단축합니다. 주조의.
그림 3 (저압에 대한 두 가지 공정 방식의 비교)
그림 4(충진 중 온도장 비교)
그림 5 (응고 후 수축기공률 결함 비교)
위 두 방식의 시뮬레이션 결과는 캐비티 내 액체 알루미늄이 대략 평행하게 위쪽으로 이동한다는 것을 보여줍니다. 이는 액체 알루미늄 전체의 평행 충전 이론과 일치하며, 주조의 시뮬레이션된 수축 다공성 부분은 다음과 같습니다. 냉각 강화 및 기타 방법으로 해결합니다.
두 방식의 장점: 모의 충전 중 액체 알루미늄의 온도로 판단할 때, 방식 1에 의해 형성된 주조물의 원위 단부 온도는 방식 2의 온도보다 더 높은 균일성을 가지며, 이는 캐비티 충전에 도움이 됩니다. . 반응식 2에 의해 형성된 캐스팅에는 반응식 1과 같은 게이트 잔류물이 없습니다. 수축 다공성은 반응식 1보다 우수합니다.
두 방식의 단점: 방식 1에서 형성할 주물에 게이트를 배치하기 때문에 주물에 게이트 잔여물이 남게 되며 이는 원래 주조물에 비해 약 0.7ka 증가합니다. 계획 2의 시뮬레이션 충전에서 액체 알루미늄의 온도를 보면 말단의 액체 알루미늄 온도가 이미 낮고 시뮬레이션이 금형 온도의 이상적인 상태에 있으므로 액체 알루미늄의 유동 용량이 부족할 수 있습니다. 실제 상태로 되어 있어 주조성형이 어려운 문제가 있을 것이다.
다양한 요인의 분석을 결합하여 계획 2가 타설 시스템으로 선택되었습니다. 방식 2의 단점을 고려하여 주탕 시스템과 가열 시스템을 금형 설계에 최적화했습니다. 그림 6에 표시된 것처럼 오버플로 라이저가 추가되어 액체 알루미늄을 채우는 데 유리하고 주조된 주물에 결함이 발생하는 것을 줄이거나 방지합니다.
그림 6 (최적화된 타설 시스템)
1.4 냉각 시스템
주물의 기계적 성능 요구 사항이 높은 응력을 받는 부품 및 영역은 수축 다공성 또는 열 균열을 방지하기 위해 적절하게 냉각되거나 공급되어야 합니다. 주물의 기본 벽 두께는 4mm이며 응고는 금형 자체의 열 방출에 영향을 받습니다. 중요한 부품의 경우 그림 7과 같이 냉각 시스템이 설정됩니다. 충전이 완료된 후 물을 통과시켜 식히고 특정 냉각 시간은 응고 순서를 보장하기 위해 붓는 장소에서 조정되어야 합니다. 게이트 끝에서 게이트 끝까지 형성되며 게이트와 라이저는 끝에서 고형화되어 피드 효과를 얻습니다. 벽 두께가 두꺼운 부분은 인서트에 수냉식을 추가하는 방법을 채택합니다. 이 방법은 실제 주조 공정에서 더 나은 효과를 가지며 수축 다공성을 피할 수 있습니다.
그림 7(냉각 시스템)
1.5 배기 시스템
저압 다이캐스팅 금속의 캐비티가 닫혀 있기 때문에 샌드 몰드처럼 공기 투과성이 좋지 않으며 일반 중력 주조에서는 라이저를 통해 배기되지 않으므로 저압 주조 캐비티의 배기가 액체 충전 공정에 영향을 미칩니다 알루미늄 및 주물의 품질. 저압 다이캐스팅 금형은 이형면, 푸시로드 등의 틈새, 배기 홈 및 배기 플러그를 통해 배기될 수 있습니다.
배기 시스템의 배기 크기 설계는 넘치지 않고 배기하는 데 도움이 되어야 하며, 합리적인 배기 시스템은 충전 부족, 표면 느슨함 및 강도 저하와 같은 주조 결함을 방지할 수 있습니다. 상부 금형의 사이드 레스트, 라이저 등 타설 공정 중 액체 알루미늄이 최종적으로 채워지는 부분에는 배기 가스를 장착해야 합니다. 실제 저압다이캐스팅 공정에서 액상알루미늄이 배기플러그 틈으로 쉽게 유입되어 금형을 열면 에어플러그가 빠지는 상황이 발생하는 점을 고려하여 이후 3가지 방식을 채택하고 있습니다. 몇 가지 시도와 개선: 방법 1은 그림 8(a)에 표시된 것처럼 분말 야금 소결 공기 플러그를 사용하지만 제조 비용이 높다는 단점이 있습니다. 방법 2는 그림 8(b)와 같이 간격이 0.1mm인 이음매형 배기 플러그를 사용하지만, 페인트를 분사한 후 배기 이음매가 쉽게 막히는 단점이 있습니다. 방법 3은 와이어 컷 배기 플러그를 사용하며 그림 8(c)와 같이 간격은 0.15~0.2mm입니다. 단점은 가공 효율이 낮고 제조 비용이 높다는 점이다. 주조의 실제 면적에 따라 다양한 배기 플러그를 선택해야 합니다. 일반적으로 주물의 캐비티에는 소결 및 와이어 컷 벤트 플러그가 사용되며 샌드 코어 헤드에는 솔기 유형이 사용됩니다.
그림 8 (저압 다이캐스팅에 적합한 배기 플러그 3종)
1.6 난방 시스템
주물은 크기가 크고 벽 두께가 얇습니다. 금형 흐름 분석에서 충전 종료 시 액체 알루미늄의 유량이 부족합니다. 그 이유는 액체 알루미늄이 흐르기에는 너무 길고, 온도가 떨어지고, 액체 알루미늄이 미리 응고되어 유동성을 잃고, 냉간 폐쇄 또는 불충분한 붓기가 발생하여 상부 다이의 라이저가 달성할 수 없기 때문입니다. 먹이의 효과. 이러한 문제점을 바탕으로 주물의 벽두께와 형상을 바꾸지 않고 액상알루미늄의 온도와 금형온도를 높여 액상알루미늄의 유동성을 향상시키며, 냉간폐쇄나 주입부족의 문제를 해결한다. 그러나 액체 알루미늄 온도와 금형 온도가 과도하면 새로운 열 접합이나 수축 다공성이 생성되어 주조 가공 후 평면 핀홀이 과도하게 생성됩니다. 따라서 적절한 액상 알루미늄 온도와 적절한 금형 온도를 선택하는 것이 필요합니다. 경험에 따르면 액상알루미늄의 온도는 약 720℃, 금형온도는 320~350℃로 조절된다.
주물의 부피가 크고 벽 두께가 얇으며 높이가 낮은 것을 고려하여 주형 상부에 가열 시스템을 설치합니다. 그림 9와 같이 화염의 방향이 금형의 바닥면과 측면을 향하게 하여 주조물의 바닥면과 측면을 가열한다. 현장 주입 상황에 따라 가열 시간과 불꽃을 조정하고 상부 금형 부분의 온도를 320~350℃로 조절하며 액체 알루미늄의 유동성을 합리적인 범위 내에서 보장하고 액체 알루미늄이 캐비티를 채우도록 합니다. 그리고 라이저. 실제 사용 시 가열 시스템은 액체 알루미늄의 유동성을 효과적으로 보장할 수 있습니다.
그림 9 (난방 시스템)
2. 금형 구조 및 작동 원리
저압 다이캐스팅 공정에 따라 주조품의 특성과 장비의 구조를 결합하여 성형된 주조물이 상부금형에 머물도록 하기 위해 전면, 후면, 좌측, 우측의 코어 풀링 구조를 갖추고 있습니다. 상부 금형에 설계되었습니다. 주물이 성형 및 응고된 후 상하 주형을 먼저 열어 코어를 4방향으로 당기고 최종적으로 상주형의 상판이 성형된 주형을 밀어냅니다. 금형 구조는 그림 10에 나와 있습니다.
그림 10 (금형구조)
MAT Aluminium의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2023년 5월 11일
