S rostoucím povědomím o ochraně životního prostředí, rozvojem a prosazováním nových energií po celém světě se podpora a využití energetických vozidel stala bezprostřední. Zároveň se zvyšují požadavky na vývoj lehkých automobilových materiálů, bezpečné použití hliníkových slitin a jejich kvalitu povrchu, velikost a mechanické vlastnosti. Vezměme si jako příklad elektromobilu s hmotností 1,6 t, hliníková slitina váží přibližně 450 kg, což představuje asi 30 %. Povrchové vady, které se objevují při výrobním procesu extruze, zejména problém s hrubými zrny na vnitřním a vnějším povrchu, vážně ovlivňují postup výroby hliníkových profilů a stávají se úzkým hrdlem jejich vývoje.
U extrudovaných profilů je návrh a výroba extruzních forem nanejvýš důležitý, proto je výzkum a vývoj forem pro hliníkové profily pro elektromobily nezbytný. Navrhování vědeckých a rozumných řešení forem může dále zlepšit kvalifikovanou rychlost a produktivitu extruze hliníkových profilů pro elektromobily a uspokojit tak poptávku na trhu.
1 Produktové normy
(1) Materiály, povrchová úprava a antikorozní ochrana součástí a součástí musí splňovat příslušná ustanovení norem ETS-01-007 „Technické požadavky na profilové součásti z hliníkových slitin“ a ETS-01-006 „Technické požadavky na povrchovou úpravu anodickou oxidací“.
(2) Povrchová úprava: Anodická oxidace, povrch nesmí mít hrubá zrna.
(3) Povrch součástí nesmí mít vady, jako jsou praskliny a vrásky. Součásti nesmí být po oxidaci kontaminovány.
(4) Zakázané látky obsažené v produktu splňují požadavky normy Q/JL J160001-2017 „Požadavky na zakázané a omezené látky v automobilových dílech a materiálech“.
(5) Požadavky na mechanické vlastnosti: pevnost v tahu ≥ 210 MPa, mez kluzu ≥ 180 MPa, prodloužení po přetržení A50 ≥ 8 %.
(6) Požadavky na složení hliníkových slitin pro vozidla s novými energetickými motory jsou uvedeny v tabulce 1.
2 Optimalizace a srovnávací analýza struktury extruzní hlavy Dochází k rozsáhlým výpadkům proudu
(1) Tradiční řešení 1: tj. vylepšení konstrukce přední extruzní matrice, jak je znázorněno na obrázku 2. Podle konvenčního konstrukčního konceptu, jak je znázorněno šipkou na obrázku, se zpracovává střední poloha žebra a poloha sublingválního drenáže, horní a dolní drenáže jsou na jedné straně pod úhlem 20° a výška drenáže H15 mm se používá k přívodu roztaveného hliníku do části žebra. Sublingvální prázdný nůž se přenáší v pravém úhlu a roztavený hliník zůstává v rohu, což umožňuje snadno vytvářet mrtvé zóny s hliníkovou struskou. Po výrobě se oxidací ověří, že povrch je extrémně náchylný k problémům s hrubou zrnitostí.
V tradičním procesu výroby forem byly provedeny následující předběžné optimalizace:
a. Na základě této formy jsme se pokusili zvýšit přísun hliníku do žeber pomocí podávání.
b. Na základě původní hloubky se hloubka sublingválního prázdného nože prohloubí, tj. k původním 15 mm se přidá 5 mm;
c. Šířka sublingvální prázdné čepele je zvětšena o 2 mm oproti původním 14 mm. Skutečný obrázek po optimalizaci je znázorněn na obrázku 3.
Výsledky ověření ukazují, že i po výše uvedených třech předběžných vylepšeních stále přetrvávají v profilech po oxidačním ošetření hrubozrnné vady, které nebyly dostatečně vyřešeny. To ukazuje, že předběžný plán vylepšení stále nemůže splňovat požadavky na výrobu hliníkových slitin pro elektromobily.
(2) Na základě předběžné optimalizace bylo navrženo nové schéma 2. Konstrukce formy podle nového schématu 2 je znázorněna na obrázku 4. V souladu s „principem tekutosti kovu“ a „zákonem nejmenšího odporu“ vylepšená forma pro automobilové díly využívá konstrukční schéma „otevřeného zadního otvoru“. Poloha žebra hraje roli při přímém nárazu a snižuje třecí odpor; podávací plocha je navržena ve tvaru „krytu hrnce“ a poloha můstku je zpracována do amplitudového typu, účelem je snížit třecí odpor, zlepšit tavení a snížit tlak při vytlačování; můstek je co nejvíce zapuštěn, aby se zabránilo problému s hrubými zrny ve spodní části můstku, a šířka prázdného nože pod jazýčkem dna můstku je ≤3 mm; rozdíl kroků mezi pracovním pásem a spodním pracovním pásem matrice je ≤1,0 mm; prázdný nůž pod horním jazýčkem matrice je hladký a rovnoměrně přecházející, bez zanechání bariéry proudění, a tvarovací otvor je vyražen co nejpříměji; Pracovní pás mezi oběma hlavami u středního vnitřního žebra je co nejkratší, obvykle má hodnotu 1,5 až 2násobku tloušťky stěny; drenážní drážka má hladký přechod, aby splňovala požadavek na dostatečné množství kovové hliníkové vody proudící do dutiny, čímž se dosáhne plně roztaveného stavu a na žádném místě nezůstane žádná mrtvá zóna (prázdný nůž za horní matricí nepřesahuje 2 až 2,5 mm). Porovnání struktury extruzní matrice před a po vylepšení je znázorněno na obrázku 5.
(3) Věnujte pozornost vylepšení detailů zpracování. Poloha můstku je leštěná a hladce spojená, horní a dolní pracovní pásy formy jsou ploché, odolnost proti deformaci je snížena a tok kovu je zlepšen, aby se snížila nerovnoměrná deformace. To může účinně potlačit problémy, jako jsou hrubá zrna a svařování, čímž se zajišťuje synchronizace polohy výstupu žebra a rychlosti kořene můstku s ostatními díly a rozumně a vědecky se potlačují povrchové problémy, jako je hrubá zrna svařování na povrchu hliníkového profilu. Srovnání před a po vylepšení odvodnění formy je znázorněno na obrázku 6.
3 Proces extruze
Pro hliníkovou slitinu 6063-T6 pro elektromobily je vypočítán poměr vytlačování dělené matrice na 20-80 a poměr vytlačování tohoto hliníkového materiálu ve stroji 1800t je 23, což splňuje požadavky na výrobní výkon stroje. Proces vytlačování je uveden v tabulce 2.
Tabulka 2 Proces výroby hliníkových profilů extruzí pro montáž nosníků nových bateriových sad elektromobilů
Při extruzi věnujte pozornost následujícím bodům:
(1) Je zakázáno ohřívat formy ve stejné peci, jinak bude teplota formy nerovnoměrná a snadno dojde ke krystalizaci.
(2) Pokud dojde během procesu extruze k abnormálnímu zastavení, nesmí doba zastavení překročit 3 minuty, jinak musí být forma odstraněna.
(3) Je zakázáno vracet se do pece k ohřevu a poté ihned po vyjmutí z formy provádět extruzi.
4. Opatření k opravě plísní a jejich účinnost
Po desítkách oprav forem a zkušebních vylepšení forem je navržen následující rozumný plán opravy formy.
(1) Proveďte první korekci a úpravu původní formy:
① Snažte se most co nejvíce zapustit a šířka dna mostu by měla být ≤ 3 mm;
② Rozdíl kroků mezi pracovním pásem hlavy a pracovním pásem spodní formy by měl být ≤ 1,0 mm;
③ Nenechávejte zablokovaný průtok;
④ Pracovní pás mezi oběma samčími hlavami u vnitřních žeber by měl být co nejkratší a přechod drenážní drážky by měl být hladký, co největší a nejhladší;
⑤ Pracovní pás spodní formy by měl být co nejkratší;
⑥ Na žádném místě by neměla zůstat žádná mrtvá zóna (zadní prázdný nůž by neměl přesáhnout 2 mm);
⑦ Opravte horní formu s hrubými zrny ve vnitřní dutině, zkraťte pracovní pás spodní formy a zploštěte průtokový blok, nebo pokud průtokový blok není, zkraťte pracovní pás spodní formy.
(2) Na základě další úpravy a vylepšení výše uvedené formy se provedou následující úpravy formy:
① Odstraňte mrtvé zóny obou hlavic;
② Seškrábněte blok průtoku;
③ Snižte výškový rozdíl mezi hlavou a spodní pracovní zónou matrice;
④ Zkraťte spodní pracovní zónu matrice.
(3) Po opravě a vylepšení formy dosáhne kvalita povrchu hotového výrobku ideálního stavu s lesklým povrchem a bez hrubých zrn, což účinně řeší problémy s hrubými zrny, svarováním a dalšími vadami na povrchu hliníkových profilů pro elektromobily.
(4) Objem vytlačování se zvýšil z původních 5 t/den na 15 t/den, což výrazně zlepšilo efektivitu výroby.
5 Závěr
Opakovanou optimalizací a vylepšováním původní formy byl kompletně vyřešen zásadní problém související s hrubou zrnitostí na povrchu a svařováním hliníkových profilů pro elektromobily.
(1) Slabým článkem původní formy, linií polohy středního žebra, byla racionálně optimalizována. Eliminací mrtvých zón obou hlav, zploštěním bloku toku, snížením výškového rozdílu mezi hlavou a spodní pracovní zónou nástroje a zkrácením spodní pracovní zóny nástroje se podařilo překonat povrchové vady hliníkové slitiny 6063 použité v tomto typu automobilu, jako jsou hrubá zrna a sváry.
(2) Objem extruze se zvýšil z 5 t/den na 15 t/den, což výrazně zlepšilo efektivitu výroby.
(3) Tento úspěšný případ návrhu a výroby extruzní formy je reprezentativní a lze jej použít při výrobě podobných profilů a zaslouží si propagaci.
Čas zveřejnění: 16. listopadu 2024
