Con la crescente consapevolezza della tutela ambientale, lo sviluppo e la promozione di nuove energie in tutto il mondo hanno reso imminente la promozione e l'applicazione di veicoli a energia. Allo stesso tempo, i requisiti per lo sviluppo di materiali leggeri per autoveicoli, l'applicazione sicura delle leghe di alluminio e la loro qualità superficiale, dimensioni e proprietà meccaniche stanno diventando sempre più elevati. Prendendo ad esempio un veicolo elettrico con un peso del veicolo di 1,6 t, il materiale in lega di alluminio pesa circa 450 kg, pari a circa il 30%. I difetti superficiali che si presentano nel processo di estrusione, in particolare il problema della grana grossa sulle superfici interne ed esterne, influiscono seriamente sul progresso produttivo dei profili in alluminio e diventano il collo di bottiglia nel loro sviluppo applicativo.
Per i profili estrusi, la progettazione e la produzione di matrici di estrusione sono di fondamentale importanza, pertanto la ricerca e lo sviluppo di matrici per profili in alluminio per veicoli elettrici (EV) sono fondamentali. Proporre soluzioni scientifiche e ragionevoli per le matrici può migliorare ulteriormente la velocità di estrusione e la produttività dei profili in alluminio per veicoli elettrici (EV), soddisfacendo così la domanda del mercato.
1 Standard di prodotto
(1) I materiali, il trattamento superficiale e l'anticorrosione delle parti e dei componenti devono essere conformi alle disposizioni pertinenti di ETS-01-007 "Requisiti tecnici per le parti profilate in lega di alluminio" e ETS-01-006 "Requisiti tecnici per il trattamento superficiale di ossidazione anodica".
(2) Trattamento superficiale: Ossidazione anodica, la superficie non deve presentare grani grossolani.
(3) La superficie dei componenti non deve presentare difetti quali crepe e grinze. I componenti non devono essere contaminati dopo l'ossidazione.
(4) Le sostanze vietate del prodotto soddisfano i requisiti di Q/JL J160001-2017 “Requisiti per sostanze vietate e soggette a restrizioni in parti e materiali per autoveicoli”.
(5) Requisiti di prestazione meccanica: resistenza alla trazione ≥ 210 MPa, limite di snervamento ≥ 180 MPa, allungamento dopo frattura A50 ≥ 8%.
(6) I requisiti per la composizione della lega di alluminio per i veicoli a nuova energia sono riportati nella Tabella 1.
2 Ottimizzazione e analisi comparativa della struttura della matrice di estrusione Si verificano interruzioni di corrente su larga scala
(1) Soluzione tradizionale 1: ovvero, per migliorare il design della matrice di estrusione anteriore, come mostrato in Figura 2. Secondo l'idea di progettazione convenzionale, come mostrato dalla freccia nella figura, vengono elaborate la posizione della nervatura centrale e la posizione del drenaggio sublinguale, i drenaggi superiore e inferiore sono di 20° su un lato e l'altezza di drenaggio H15 mm viene utilizzata per fornire alluminio fuso alla parte della nervatura. Il coltello vuoto sublinguale viene trasferito ad angolo retto e l'alluminio fuso rimane all'angolo, il che è facile da produrre zone morte con scorie di alluminio. Dopo la produzione, viene verificato tramite ossidazione che la superficie è estremamente soggetta a problemi di grana grossa.
Sono state apportate le seguenti ottimizzazioni preliminari al tradizionale processo di produzione degli stampi:
a. Sulla base di questo stampo, abbiamo cercato di aumentare l'apporto di alluminio alle costole mediante l'alimentazione.
b. Sulla base della profondità originale, la profondità del coltello vuoto sublinguale viene approfondita, ovvero vengono aggiunti 5 mm ai 15 mm originali;
c. La larghezza della lama sublinguale vuota è aumentata di 2 mm rispetto ai 14 mm originali. L'immagine effettiva dopo l'ottimizzazione è mostrata nella Figura 3.
I risultati della verifica mostrano che, nonostante i tre miglioramenti preliminari sopra menzionati, i difetti a grana grossa persistono nei profili dopo il trattamento di ossidazione e non sono stati risolti in modo soddisfacente. Ciò dimostra che il piano di miglioramento preliminare non è ancora in grado di soddisfare i requisiti di produzione dei materiali in lega di alluminio per veicoli elettrici.
(2) Il nuovo schema 2 è stato proposto sulla base dell'ottimizzazione preliminare. Il design dello stampo del nuovo schema 2 è mostrato in Figura 4. Secondo il "principio di fluidità del metallo" e la "legge di minima resistenza", lo stampo migliorato per componenti automobilistici adotta lo schema di design "open back hole". La posizione della nervatura gioca un ruolo nell'impatto diretto e riduce la resistenza all'attrito; la superficie di alimentazione è progettata per essere a forma di "coperchio del vaso" e la posizione del ponte è elaborata in un tipo di ampiezza, lo scopo è ridurre la resistenza all'attrito, migliorare la fusione e ridurre la pressione di estrusione; il ponte è incassato il più possibile per prevenire il problema dei grani grossolani sul fondo del ponte e la larghezza del coltello vuoto sotto la linguetta del fondo del ponte è ≤3 mm; la differenza di gradino tra la cinghia di lavoro e la cinghia di lavoro dello stampo inferiore è ≤1,0 mm; il coltello vuoto sotto la linguetta dello stampo superiore è liscio e uniformemente transizionato, senza lasciare una barriera al flusso e il foro di formatura è perforato il più direttamente possibile; La cinghia di lavoro tra le due teste, in corrispondenza della nervatura interna centrale, è la più corta possibile, generalmente con un valore compreso tra 1,5 e 2 volte lo spessore della parete; la scanalatura di drenaggio presenta una transizione graduale per soddisfare il requisito di un flusso sufficiente di acqua di alluminio metallico nella cavità, presentando uno stato di fusione completo e senza lasciare zone morte in nessun punto (il coltello vuoto dietro la matrice superiore non supera i 2-2,5 mm). Il confronto tra la struttura della matrice di estrusione prima e dopo il miglioramento è mostrato in Figura 5.
(3) Prestare attenzione al miglioramento dei dettagli di lavorazione. La posizione del ponte è lucidata e collegata in modo uniforme, le cinghie di lavoro dello stampo superiore e inferiore sono piatte, la resistenza alla deformazione è ridotta e il flusso del metallo è migliorato per ridurre la deformazione irregolare. Può sopprimere efficacemente problemi come grani grossi e saldatura, garantendo così che la posizione di scarico della nervatura e la velocità della radice del ponte siano sincronizzate con altre parti e sopprimendo ragionevolmente e scientificamente problemi superficiali come la saldatura a grano grosso sulla superficie del profilo in alluminio. Il confronto prima e dopo il miglioramento del drenaggio dello stampo è mostrato in Figura 6.
3 Processo di estrusione
Per la lega di alluminio 6063-T6 per veicoli elettrici, il rapporto di estrusione della matrice divisa è calcolato in 20-80, mentre il rapporto di estrusione di questo materiale in alluminio nella macchina da 1800 tonnellate è pari a 23, il che soddisfa i requisiti di prestazioni produttive della macchina. Il processo di estrusione è illustrato nella Tabella 2.
Tabella 2 Processo di produzione tramite estrusione di profili in alluminio per il montaggio delle travi dei nuovi pacchi batteria per veicoli elettrici
Durante l'estrusione, prestare attenzione ai seguenti punti:
(1) È vietato riscaldare gli stampi nello stesso forno, altrimenti la temperatura dello stampo sarà irregolare e si verificherà facilmente la cristallizzazione.
(2) Se durante il processo di estrusione si verifica un arresto anomalo, il tempo di arresto non deve superare i 3 minuti, altrimenti lo stampo deve essere rimosso.
(3) È vietato ritornare al forno per il riscaldamento e poi estrudere direttamente dopo la sformatura.
4. Misure di riparazione della muffa e loro efficacia
Dopo decine di riparazioni di stampi e di tentativi di miglioramento degli stessi, viene proposto il seguente piano ragionevole di riparazione degli stampi.
(1) Effettuare la prima correzione e regolazione allo stampo originale:
① Cercare di abbassare il ponte il più possibile e la larghezza della parte inferiore del ponte dovrebbe essere ≤3 mm;
② La differenza di passo tra la cinghia di lavoro della testa e la cinghia di lavoro dello stampo inferiore deve essere ≤1,0 mm;
3. Non lasciare un blocco di flusso;
④ La cinghia di lavoro tra le due teste maschio sulle nervature interne deve essere la più corta possibile e la transizione della scanalatura di drenaggio deve essere liscia, il più ampia e liscia possibile;
⑤ La cinghia di lavoro dello stampo inferiore deve essere il più corta possibile;
⑥ Non deve esserci alcuna zona morta in nessun punto (la lama posteriore vuota non deve superare i 2 mm);
⑦ Riparare lo stampo superiore con grani grossi nella cavità interna, ridurre la cinghia di lavoro dello stampo inferiore e appiattire il blocco di flusso, oppure non avere un blocco di flusso e accorciare la cinghia di lavoro dello stampo inferiore.
(2) Sulla base dell'ulteriore modifica dello stampo e del miglioramento dello stampo sopra menzionato, vengono eseguite le seguenti modifiche dello stampo:
① Eliminare le zone morte delle due teste maschio;
2. Raschiare via il blocco di flusso;
3. Ridurre la differenza di altezza tra la testa e la zona di lavoro della matrice inferiore;
④ Accorciare la zona di lavoro dello stampo inferiore.
(3) Dopo che lo stampo è stato riparato e migliorato, la qualità della superficie del prodotto finito raggiunge uno stato ideale, con una superficie lucida e senza grani grossolani, il che risolve efficacemente i problemi di grani grossolani, saldature e altri difetti presenti sulla superficie dei profili in alluminio per veicoli elettrici.
(4) Il volume di estrusione è aumentato dalle 5 t/d originali a 15 t/d, migliorando notevolmente l'efficienza produttiva.
5 Conclusion
Grazie a ripetute ottimizzazioni e migliorie dello stampo originale, è stato completamente risolto un importante problema legato alla grana grossa sulla superficie e alla saldatura dei profili in alluminio per veicoli elettrici.
(1) Il punto debole dello stampo originale, ovvero la linea di posizione della nervatura centrale, è stato ottimizzato razionalmente. Eliminando le zone morte delle due teste, appiattendo il blocco di flusso, riducendo la differenza di altezza tra la testa e la zona di lavoro dello stampo inferiore e accorciando la zona di lavoro dello stampo inferiore, i difetti superficiali della lega di alluminio 6063 utilizzata in questo tipo di automobile, come grani grossolani e saldature, sono stati superati con successo.
(2) Il volume di estrusione è aumentato da 5 t/g a 15 t/g, migliorando notevolmente l'efficienza produttiva.
(3) Questo caso di successo di progettazione e produzione di matrici di estrusione è rappresentativo e referenziale nella produzione di profili simili e merita di essere promosso.
Data di pubblicazione: 16-11-2024
