Odată cu creșterea gradului de conștientizare a protecției mediului, dezvoltarea și susținerea noilor energii în întreaga lume au făcut ca promovarea și aplicarea vehiculelor energetice să fie iminente. În același timp, cerințele privind dezvoltarea ușoară a materialelor auto, aplicarea în siguranță a aliajelor de aluminiu, precum și calitatea suprafeței, dimensiunea și proprietățile mecanice ale acestora devin din ce în ce mai mari. Luând ca exemplu un vehicul electric cu o greutate de 1,6 t, materialul din aliaj de aluminiu are aproximativ 450 kg, reprezentând aproximativ 30%. Defectele de suprafață care apar în procesul de producție prin extrudare, în special problema granulației grosiere de pe suprafețele interne și externe, afectează serios progresul producției de profile de aluminiu și devin un blocaj în dezvoltarea aplicațiilor lor.
Pentru profilele extrudate, proiectarea și fabricarea matrițelor de extrudare sunt de o importanță capitală, așadar cercetarea și dezvoltarea matrițelor pentru profilele de aluminiu pentru vehicule electrice sunt imperative. Propunerea de soluții științifice și rezonabile pentru matrițe poate îmbunătăți și mai mult rata calificată și productivitatea extrudării profilelor de aluminiu pentru vehicule electrice pentru a satisface cererea pieței.
1 Standarde de produs
(1) Materialele, tratamentul de suprafață și metodele anticorozive ale pieselor și componentelor trebuie să respecte prevederile relevante din ETS-01-007 „Cerințe tehnice pentru piesele profilate din aliaj de aluminiu” și ETS-01-006 „Cerințe tehnice pentru tratamentul de suprafață prin oxidare anodică”.
(2) Tratamentul suprafeței: Oxidare anodică, suprafața nu trebuie să aibă granulație grosieră.
(3) Suprafața pieselor nu trebuie să prezinte defecte precum crăpături și cute. Piesele nu trebuie contaminate după oxidare.
(4) Substanțele interzise din produs îndeplinesc cerințele din Q/JL J160001-2017 „Cerințe pentru substanțele interzise și restricționate din piesele și materialele auto”.
(5) Cerințe de performanță mecanică: rezistență la tracțiune ≥ 210 MPa, limită de curgere ≥ 180 MPa, alungire după rupere A50 ≥ 8%.
(6) Cerințele privind compoziția aliajului de aluminiu pentru vehiculele cu energie nouă sunt prezentate în tabelul 1.
2 Optimizarea și analiza comparativă a structurii matriței de extrudare. Se produc întreruperi de curent la scară largă.
(1) Soluția tradițională 1: adică îmbunătățirea designului matriței de extrudare frontală, așa cum se arată în Figura 2. Conform ideii de design convenționale, așa cum se arată de săgeata din figură, poziția nervurii din mijloc și poziția de drenaj sublingual sunt prelucrate, drenajele superioare și inferioare fiind la 20° pe o parte, iar înălțimea de drenaj H15 mm este utilizată pentru a furniza aluminiu topit către partea nervurii. Cuțitul gol sublingual este transferat la un unghi drept, iar aluminiul topit rămâne la colț, ceea ce face ușor să se producă zone moarte cu zgură de aluminiu. După producție, se verifică prin oxidare că suprafața este extrem de predispusă la probleme de granulație grosieră.
Următoarele optimizări preliminare au fost făcute procesului tradițional de fabricație a matrițelor:
a. Pe baza acestei matrițe, am încercat să creștem alimentarea cu aluminiu a nervurilor prin alimentare.
b. Pe baza adâncimii inițiale, adâncimea cuțitului gol sublingual este mărită, adică se adaugă 5 mm la cei 15 mm inițiali;
c. Lățimea lamei sublinguale goale este lărgită cu 2 mm față de cei 14 mm inițiali. Imaginea reală după optimizare este prezentată în Figura 3.
Rezultatele verificării arată că, după cele trei îmbunătățiri preliminare menționate mai sus, defectele de granulație grosieră încă există în profile după tratamentul de oxidare și nu au fost remediate în mod rezonabil. Acest lucru demonstrează că planul preliminar de îmbunătățire încă nu poate îndeplini cerințele de producție a materialelor din aliaj de aluminiu pentru vehicule electrice.
(2) Noua Schemă 2 a fost propusă pe baza optimizării preliminare. Designul matriței Noii Scheme 2 este prezentat în Figura 4. Conform „principiului fluidității metalului” și „legii rezistenței minime”, matrița îmbunătățită pentru piese auto adoptă schema de design „cu gaură deschisă în spate”. Poziția nervurilor joacă un rol în impactul direct și reduce rezistența la frecare; suprafața de alimentare este proiectată să aibă „formă de capac de recipient”, iar poziția punții este prelucrată într-un tip de amplitudine, scopul fiind de a reduce rezistența la frecare, de a îmbunătăți fuziunea și de a reduce presiunea de extrudare; puntea este adâncită cât mai mult posibil pentru a preveni problema granulelor grosiere în partea inferioară a punții, iar lățimea cuțitului gol sub limba bazei punții este ≤3 mm; diferența de treaptă dintre banda de lucru și banda de lucru a matriței inferioare este ≤1,0 mm; cuțitul gol sub limba matriței superioare este neted și uniform, fără a lăsa o barieră de curgere, iar gaura de formare este perforată cât mai direct posibil; Banda de lucru dintre cele două capete de la nervura interioară din mijloc este cât mai scurtă posibil, în general având o valoare de 1,5 până la 2 ori grosimea peretelui; canelura de drenaj are o tranziție lină pentru a îndeplini cerința de a oferi suficientă apă din metal și aluminiu care curge în cavitate, prezentând o stare complet topită și fără a lăsa nicio zonă moartă în niciun loc (cuțitul gol din spatele matriței superioare nu depășește 2 până la 2,5 mm). Comparația structurii matriței de extrudare înainte și după îmbunătățire este prezentată în Figura 5.
(3) Acordați atenție îmbunătățirii detaliilor de prelucrare. Poziția punții este lustruită și conectată fără probleme, curelele de lucru superioare și inferioare ale matriței sunt plate, rezistența la deformare este redusă, iar fluxul de metal este îmbunătățit pentru a reduce deformarea inegală. Acest lucru poate suprima eficient probleme precum granulația grosieră și sudarea, asigurând astfel sincronizarea poziției de descărcare a nervurilor și a vitezei rădăcinii punții cu alte piese și suprimând în mod rezonabil și științific problemele de suprafață, cum ar fi sudarea cu granulație grosieră pe suprafața profilului de aluminiu. Comparația înainte și după îmbunătățirea drenajului matriței este prezentată în Figura 6.
3 Procesul de extrudare
Pentru aliajul de aluminiu 6063-T6 pentru vehicule electrice, raportul de extrudare al matriței divizate este calculat la 20-80, iar raportul de extrudare al acestui material de aluminiu în mașina de 1800t este de 23, ceea ce îndeplinește cerințele de performanță de producție ale mașinii. Procesul de extrudare este prezentat în Tabelul 2.
Tabelul 2 Procesul de producție prin extrudare a profilelor de aluminiu pentru montarea grinzilor de montare a noilor pachete de baterii pentru vehicule electrice
Acordați atenție următoarelor aspecte la extrudare:
(1) Este interzisă încălzirea matrițelor în același cuptor, altfel temperatura matriței va fi neuniformă și cristalizarea se va produce ușor.
(2) Dacă în timpul procesului de extrudare apare o oprire anormală, timpul de oprire nu trebuie să depășească 3 minute, în caz contrar matrița trebuie îndepărtată.
(3) Este interzisă readucerea în cuptor pentru încălzire și apoi extrudarea direct după demulare.
4. Măsuri de reparare a mucegaiului și eficacitatea acestora
După zeci de reparații la mucegai și îmbunătățiri de probă ale mucegaiului, se propune următorul plan rezonabil de reparare a mucegaiului.
(1) Efectuați prima corecție și ajustare a matriței originale:
① Încercați să scufundați puntea cât mai mult posibil, iar lățimea bazei punții trebuie să fie ≤3 mm;
② Diferența de treaptă dintre banda de lucru a capului și banda de lucru a matriței inferioare trebuie să fie ≤1,0 mm;
③ Nu lăsați un blocaj de curgere;
④ Cureaua de lucru dintre cele două capete masculine de la nervurile interioare trebuie să fie cât mai scurtă posibil, iar tranziția canelurii de drenaj trebuie să fie netedă, cât mai largă și mai lină posibil;
5. Banda de lucru a matriței inferioare trebuie să fie cât mai scurtă posibil;
⑥ Nu trebuie lăsată nicio zonă inactivă în niciun loc (cuțitul gol din spate nu trebuie să depășească 2 mm);
⑦ Reparați matrița superioară cu granule grosiere în cavitatea interioară, reduceți banda de lucru a matriței inferioare și aplatizați blocul de curgere sau nu instalați un bloc de curgere și scurtați banda de lucru a matriței inferioare.
(2) Pe baza modificării și îmbunătățirii ulterioare a matriței menționate mai sus, se efectuează următoarele modificări ale matriței:
① Eliminați zonele moarte ale celor două capete masculine;
② Răzuiți blocul de curgere;
③ Reduceți diferența de înălțime dintre cap și zona de lucru inferioară a matriței;
④ Scurtați zona de lucru a matriței inferioare.
(3) După repararea și îmbunătățirea matriței, calitatea suprafeței produsului finit atinge o stare ideală, cu o suprafață lucioasă și fără granulație grosieră, ceea ce rezolvă eficient problemele de granulație grosieră, sudură și alte defecte existente pe suprafața profilelor de aluminiu pentru vehicule electrice.
(4) Volumul de extrudare a crescut de la 5 t/zi, valoarea inițială, la 15 t/zi, îmbunătățind considerabil eficiența producției.
5 Concluzie
Prin optimizarea și îmbunătățirea repetată a matriței originale, a fost rezolvată complet o problemă majoră legată de granulația grosieră de pe suprafața și sudarea profilelor de aluminiu pentru vehicule electrice.
(1) Punctul slab al matriței originale, linia de poziție a nervurii din mijloc, a fost optimizată rațional. Prin eliminarea zonelor inactive ale celor două capete de turnare, aplatizarea blocului de curgere, reducerea diferenței de înălțime dintre cap și zona de lucru a matriței inferioare și scurtarea zonei de lucru a matriței inferioare, defectele de suprafață ale aliajului de aluminiu 6063 utilizat în acest tip de automobil, cum ar fi granulele grosiere și sudurile, au fost depășite cu succes.
(2) Volumul de extrudare a crescut de la 5 t/zi la 15 t/zi, îmbunătățind considerabil eficiența producției.
(3) Acest caz de succes de proiectare și fabricare a matrițelor de extrudare este reprezentativ și de referință în producția de profile similare și merită promovat.
Data publicării: 16 noiembrie 2024
