Med den økende bevisstheten rundt miljøvern har utviklingen og påvirkningsarbeidet for ny energi rundt om i verden gjort promotering og anvendelse av energikjøretøy overhengende. Samtidig blir kravene til lettvektsutvikling av bilmaterialer, sikker bruk av aluminiumslegeringer og deres overflatekvalitet, størrelse og mekaniske egenskaper stadig høyere. Hvis vi tar en elbil med en kjøretøyvekt på 1,6 tonn som et eksempel, er aluminiumslegeringsmaterialet omtrent 450 kg, som står for omtrent 30 %. Overflatefeilene som oppstår i ekstruderingsproduksjonsprosessen, spesielt problemet med grovkornethet på innvendige og utvendige overflater, påvirker produksjonsfremdriften til aluminiumsprofiler alvorlig og blir flaskehalsen i utviklingen av disse.
For ekstruderte profiler er design og produksjon av ekstruderingsdyser av største betydning, så forskning og utvikling av dyser for aluminiumsprofiler for elektriske kjøretøy er avgjørende. Å foreslå vitenskapelige og rimelige dyseløsninger kan ytterligere forbedre den kvalifiserte hastigheten og ekstruderingsproduktiviteten til aluminiumsprofiler for elektriske kjøretøy for å møte markedets etterspørsel.
1 Produktstandarder
(1) Materialene, overflatebehandlingen og korrosjonsbeskyttelsen til deler og komponenter skal være i samsvar med de relevante bestemmelsene i ETS-01-007 «Tekniske krav til profildeler av aluminiumslegering» og ETS-01-006 «Tekniske krav til overflatebehandling med anodisk oksidasjon».
(2) Overflatebehandling: Anodisk oksidasjon, overflaten må ikke ha grove korn.
(3) Overflaten på delene må ikke ha defekter som sprekker og rynker. Delene må ikke forurenses etter oksidasjon.
(4) De forbudte stoffene i produktet oppfyller kravene i Q/JL J160001-2017 «Krav til forbudte og begrensede stoffer i bildeler og materialer».
(5) Krav til mekanisk ytelse: strekkfasthet ≥ 210 MPa, flytegrense ≥ 180 MPa, bruddforlengelse A50 ≥ 8 %.
(6) Kravene til sammensetningen av aluminiumslegeringer for nye energikjøretøyer er vist i tabell 1.
2 Optimalisering og komparativ analyse av ekstruderingsdysestruktur Storskala strømbrudd forekommer
(1) Tradisjonell løsning 1: det vil si å forbedre den fremre ekstruderingsdysens design, som vist i figur 2. I henhold til den konvensjonelle designideen, som vist med pilen i figuren, behandles den midtre ribbeposisjonen og den sublinguale dreneringsposisjonen, de øvre og nedre dreneringene er 20° på den ene siden, og dreneringshøyden H15 mm brukes til å tilføre smeltet aluminium til ribbedelen. Den sublinguale tomme kniven overføres i rett vinkel, og den smeltede aluminiumen forblir i hjørnet, noe som gjør det enkelt å produsere døde soner med aluminiumslagg. Etter produksjon bekreftes det ved oksidasjon at overflaten er ekstremt utsatt for grovkornsproblemer.
Følgende foreløpige optimaliseringer ble gjort i den tradisjonelle formproduksjonsprosessen:
a. Basert på denne formen prøvde vi å øke aluminiumtilførselen til ribbeina ved å mate den.
b. På grunnlag av den opprinnelige dybden fordypes den sublinguale tomme knivdybden, det vil si at 5 mm legges til de opprinnelige 15 mm;
c. Bredden på det sublinguale tomme bladet er utvidet med 2 mm basert på de opprinnelige 14 mm. Det faktiske bildet etter optimalisering er vist i figur 3.
Verifiseringsresultatene viser at etter de tre ovennevnte foreløpige forbedringene, finnes det fortsatt grovkornsdefekter i profilene etter oksidasjonsbehandling, og disse defektene har ikke blitt rimelig løst. Dette viser at den foreløpige forbedringsplanen fortsatt ikke kan oppfylle produksjonskravene for aluminiumslegeringsmaterialer for elbiler.
(2) Nytt skjema 2 ble foreslått basert på den foreløpige optimaliseringen. Formdesignet i nytt skjema 2 er vist i figur 4. I henhold til "metallfluiditetsprinsippet" og "minste motstands lov" bruker den forbedrede bildelformen designskjemaet "åpent bakhull". Ribbeposisjonen spiller en rolle i direkte støt og reduserer friksjonsmotstanden; mateflaten er designet for å være "potdekselformet" og broposisjonen er bearbeidet til en amplitudetype, formålet er å redusere friksjonsmotstanden, forbedre fusjonen og redusere ekstruderingstrykket; broen er senket så mye som mulig for å forhindre problemet med grove korn i bunnen av broen, og bredden på den tomme kniven under tungen på brobunnen er ≤3 mm; trinnforskjellen mellom arbeidsbeltet og det nedre matrisearbeidsbeltet er ≤1,0 mm; den tomme kniven under den øvre matrisetungen er glatt og jevnt overført, uten å etterlate en strømningsbarriere, og formhullet er stanset så direkte som mulig; Arbeidsbåndet mellom de to hodene ved den midtre indre ribben er så kort som mulig, vanligvis med en verdi på 1,5 til 2 ganger veggtykkelsen; dreneringssporet har en jevn overgang for å oppfylle kravet om at tilstrekkelig metall-aluminium-vann strømmer inn i hulrommet, og presenterer en fullstendig smeltet tilstand, og etterlater ingen død sone noe sted (den tomme kniven bak den øvre dysen overstiger ikke 2 til 2,5 mm). Sammenligningen av ekstruderingsdysens struktur før og etter forbedringen er vist i figur 5.
(3) Vær oppmerksom på forbedring av prosesseringsdetaljene. Broposisjonen er polert og koblet jevnt, de øvre og nedre formbeltene er flate, deformasjonsmotstanden er redusert, og metallstrømmen er forbedret for å redusere ujevn deformasjon. Dette kan effektivt undertrykke problemer som grovkornet sveising, og dermed sikre at ribbeutløpsposisjonen og hastigheten på broroten er synkronisert med andre deler, og på en rimelig og vitenskapelig måte undertrykke overflateproblemer som grovkornet sveising på overflaten av aluminiumsprofilen. Sammenligningen før og etter forbedringen av formdreneringen er vist i figur 6.
3 Ekstruderingsprosess
For 6063-T6 aluminiumslegering for elbiler er ekstruderingsforholdet til den delte dysen beregnet til å være 20-80, og ekstruderingsforholdet for dette aluminiumsmaterialet i 1800t-maskinen er 23, noe som oppfyller maskinens produksjonskrav. Ekstruderingsprosessen er vist i tabell 2.
Tabell 2 Ekstruderingsproduksjonsprosess for aluminiumsprofiler for montering av bjelker i nye elbilbatteripakker
Vær oppmerksom på følgende punkter når du ekstruderer:
(1) Det er forbudt å varme opp formene i samme ovn, ellers vil formtemperaturen bli ujevn og krystallisering vil oppstå lett.
(2) Hvis det oppstår en unormal nedstengning under ekstruderingsprosessen, må nedstengningstiden ikke overstige 3 minutter, ellers må formen fjernes.
(3) Det er forbudt å gå tilbake til ovnen for oppvarming og deretter ekstrudere direkte etter utforming.
4. Tiltak for reparasjon av mugg og deres effektivitet
Etter dusinvis av muggreparasjoner og prøveforbedringer av mugg, foreslås følgende rimelige plan for muggreparasjon.
(1) Gjør den første korreksjonen og justeringen av den opprinnelige formen:
① Prøv å senke broen så mye som mulig, og bredden på brobunnen bør være ≤3 mm;
② Trinnforskjellen mellom arbeidsbeltet på hodet og arbeidsbeltet på den nedre formen skal være ≤1,0 mm;
③ Ikke etterlat en strømningsblokkering;
④ Arbeidsbeltet mellom de to hannhodene ved de indre ribbene skal være så kort som mulig, og overgangen til dreneringssporet skal være jevn, så stor og glatt som mulig;
⑤ Arbeidsbeltet til den nedre formen bør være så kort som mulig;
⑥ Det skal ikke være noen dødsone noe sted (den bakre tomme kniven skal ikke overstige 2 mm);
⑦ Reparer den øvre formen med grove korn i det indre hulrommet, reduser arbeidsbeltet til den nedre formen og flat ut flytblokken, eller unnlat flytblokken og forkort arbeidsbeltet til den nedre formen.
(2) Basert på den videre formmodifikasjonen og forbedringen av formen ovenfor, utføres følgende formmodifikasjoner:
① Fjern de døde sonene på de to hannhodene;
② Skrap av strømningsblokken;
③ Reduser høydeforskjellen mellom hodet og den nedre arbeidssonen til dysen;
④ Forkort den nedre arbeidssonen til matrisen.
(3) Etter at formen er reparert og forbedret, når overflatekvaliteten til det ferdige produktet en ideell tilstand, med en blank overflate og ingen grove korn, noe som effektivt løser problemene med grove korn, sveising og andre defekter som finnes på overflaten av aluminiumsprofiler for elbiler.
(4) Ekstruderingsvolumet økte fra de opprinnelige 5 t/d til 15 t/d, noe som forbedret produksjonseffektiviteten betraktelig.
5 Konklusjon
Ved gjentatte ganger å optimalisere og forbedre den opprinnelige formen, ble et stort problem knyttet til grovkornethet på overflaten og sveising av aluminiumsprofiler for elbiler fullstendig løst.
(1) Det svake leddet i den opprinnelige formen, den midterste ribbeposisjonslinjen, ble rasjonelt optimalisert. Ved å eliminere de døde sonene i de to hodene, flate ut strømningsblokken, redusere høydeforskjellen mellom hodet og den nedre arbeidssonen til formen, og forkorte den nedre arbeidssonen til formen, ble overflatefeilene i 6063-aluminiumlegeringen som brukes i denne typen bil, som grovkorn og sveising, vellykket overvunnet.
(2) Ekstruderingsvolumet økte fra 5 t/d til 15 t/d, noe som forbedret produksjonseffektiviteten betraktelig.
(3) Dette vellykkede eksemplet på design og produksjon av ekstruderingsdyser er representativt og referanseverdig i produksjonen av lignende profiler og er verdt å promotere.
Publisert: 16. november 2024
