Mit dem zunehmenden Bewusstsein für den Umweltschutz haben die Entwicklung und Befürwortung neuer Energien auf der ganzen Welt die Förderung und Anwendung von Energiefahrzeugen in den Vordergrund gerückt. Gleichzeitig werden die Anforderungen an die Leichtbauentwicklung von Automobilwerkstoffen, die sichere Anwendung von Aluminiumlegierungen sowie deren Oberflächenqualität, Größe und mechanischen Eigenschaften immer höher. Am Beispiel eines Elektrofahrzeugs mit einem Fahrzeuggewicht von 1,6 t beträgt das Aluminiumlegierungsmaterial etwa 450 kg, was etwa 30 % ausmacht. Die im Extrusionsproduktionsprozess auftretenden Oberflächenfehler, insbesondere das Grobkornproblem auf den Innen- und Außenflächen, beeinträchtigen den Produktionsfortschritt von Aluminiumprofilen erheblich und werden zum Engpass bei der Anwendungsentwicklung.
Für extrudierte Profile sind die Konstruktion und Herstellung von Extrusionswerkzeugen von größter Bedeutung, daher ist die Forschung und Entwicklung von Werkzeugen für EV-Aluminiumprofile unerlässlich. Das Vorschlagen wissenschaftlicher und vernünftiger Werkzeuglösungen kann die qualifizierte Geschwindigkeit und Extrusionsproduktivität von EV-Aluminiumprofilen weiter verbessern, um der Marktnachfrage gerecht zu werden.
1 Produktnormen
(1) Die Materialien, die Oberflächenbehandlung und der Korrosionsschutz von Teilen und Komponenten müssen den einschlägigen Bestimmungen von ETS-01-007 „Technische Anforderungen für Aluminiumlegierungsprofilteile“ und ETS-01-006 „Technische Anforderungen für anodische Oxidationsoberflächen“ entsprechen Behandlung".
(2) Oberflächenbehandlung: Anodische Oxidation, die Oberfläche darf keine groben Körner aufweisen.
(3) Die Oberfläche der Teile darf keine Mängel wie Risse und Falten aufweisen. Die Teile dürfen nach der Oxidation nicht verunreinigt werden.
(4) Die verbotenen Substanzen des Produkts erfüllen die Anforderungen von Q/JL J160001-2017 „Anforderungen an verbotene und eingeschränkte Substanzen in Automobilteilen und -materialien“.
(5) Mechanische Leistungsanforderungen: Zugfestigkeit ≥ 210 MPa, Streckgrenze ≥ 180 MPa, Bruchdehnung A50 ≥ 8 %.
(6) Die Anforderungen an die Aluminiumlegierungszusammensetzung für Fahrzeuge mit neuer Energie sind in Tabelle 1 aufgeführt.
2 Optimierung und vergleichende Analyse der Extrusionsdüsenstruktur Es kommt zu großflächigen Stromausfällen
(1) Traditionelle Lösung 1: Verbesserung des Designs der vorderen Extrusionsdüse, wie in Abbildung 2 dargestellt. Gemäß der herkömmlichen Designidee, wie durch den Pfeil in der Abbildung dargestellt, sind die Mittelrippenposition und die sublinguale Drainageposition Bei der Verarbeitung sind die oberen und unteren Entwässerungen auf einer Seite um 20° geneigt und die Entwässerungshöhe H15 mm wird verwendet, um dem Rippenteil geschmolzenes Aluminium zuzuführen. Das sublinguale leere Messer wird im rechten Winkel bewegt und das geschmolzene Aluminium bleibt an der Ecke, wodurch leicht tote Zonen mit Aluminiumschlacke entstehen. Nach der Herstellung wird durch Oxidation nachgewiesen, dass die Oberfläche äußerst anfällig für Grobkornprobleme ist.
Die folgenden vorläufigen Optimierungen wurden am traditionellen Formenherstellungsprozess vorgenommen:
A. Basierend auf dieser Form haben wir versucht, die Aluminiumversorgung der Rippen durch Zuführung zu erhöhen.
B. Auf der Grundlage der ursprünglichen Tiefe wird die Tiefe des sublingualen leeren Messers vertieft, d. h. 5 mm werden zu den ursprünglichen 15 mm hinzugefügt;
C. Die Breite der sublingualen Leerklinge wurde gegenüber den ursprünglichen 14 mm um 2 mm verbreitert. Das tatsächliche Bild nach der Optimierung ist in Abbildung 3 dargestellt.
Die Überprüfungsergebnisse zeigen, dass nach den oben genannten drei vorläufigen Verbesserungen nach der Oxidationsbehandlung immer noch Grobkornfehler in den Profilen vorhanden sind und nicht angemessen behoben werden konnten. Dies zeigt, dass der vorläufige Verbesserungsplan die Produktionsanforderungen an Aluminiumlegierungsmaterialien für Elektrofahrzeuge immer noch nicht erfüllen kann.
(2) Basierend auf der vorläufigen Optimierung wurde das neue Schema 2 vorgeschlagen. Das Formdesign des neuen Schemas 2 ist in Abbildung 4 dargestellt. Gemäß dem „Metallfließprinzip“ und dem „Gesetz des geringsten Widerstands“ übernimmt die verbesserte Form für Automobilteile das Designschema „offenes hinteres Loch“. Die Rippenposition spielt beim direkten Aufprall eine Rolle und verringert den Reibungswiderstand; Die Zufuhroberfläche ist „topfdeckelförmig“ gestaltet und die Brückenposition wird zu einem Amplitudentyp verarbeitet. Der Zweck besteht darin, den Reibungswiderstand zu verringern, die Fusion zu verbessern und den Extrusionsdruck zu verringern. Die Brücke ist so weit wie möglich versenkt, um das Problem grober Körner am Boden der Brücke zu vermeiden, und die Breite des leeren Messers unter der Zunge des Brückenbodens beträgt ≤3 mm; der Stufenunterschied zwischen dem Arbeitsband und dem Arbeitsband der unteren Matrize beträgt ≤1,0 mm; Das leere Messer unter der oberen Matrizenzunge ist glatt und gleichmäßig übergegangen, ohne eine Fließbarriere zu hinterlassen, und das Formloch wird so direkt wie möglich gestanzt. der Arbeitsgurt zwischen den beiden Köpfen an der mittleren Innenrippe ist möglichst kurz und beträgt in der Regel das 1,5- bis 2-fache der Wandstärke; Die Entwässerungsnut hat einen sanften Übergang, um die Anforderung zu erfüllen, dass ausreichend Wasser aus Metallaluminium in den Hohlraum fließt, einen vollständig geschmolzenen Zustand darstellt und an keiner Stelle eine tote Zone hinterlässt (das leere Messer hinter der oberen Matrize überschreitet nicht 2 bis 2,5 mm). ). Der Vergleich der Extrusionsdüsenstruktur vor und nach der Verbesserung ist in Abbildung 5 dargestellt.
(3) Achten Sie auf die Verbesserung der Verarbeitungsdetails. Die Brückenposition ist poliert und glatt verbunden, die Arbeitsbänder der oberen und unteren Matrize sind flach, der Verformungswiderstand wird verringert und der Metallfluss wird verbessert, um die ungleichmäßige Verformung zu reduzieren. Es kann Probleme wie Grobkorn und Schweißen wirksam unterdrücken, wodurch sichergestellt wird, dass die Rippenentladungsposition und die Geschwindigkeit der Brückenwurzel mit anderen Teilen synchronisiert werden, und Oberflächenprobleme wie Grobkornschweißen auf der Oberfläche des Aluminiums vernünftig und wissenschaftlich unterdrückt werden Profil. Der Vergleich vor und nach der Verbesserung der Schimmelentwässerung ist in Abbildung 6 dargestellt.
3 Extrusionsprozess
Für die 6063-T6-Aluminiumlegierung für Elektrofahrzeuge wird das Extrusionsverhältnis der geteilten Düse mit 20-80 berechnet, und das Extrusionsverhältnis dieses Aluminiummaterials in der 1800-Tonnen-Maschine beträgt 23, was den Produktionsleistungsanforderungen der Maschine entspricht. Der Extrusionsprozess ist in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2: Extrusionsproduktionsprozess von Aluminiumprofilen für die Montage von Trägern neuer Batteriepakete für Elektrofahrzeuge
Achten Sie beim Extrudieren auf folgende Punkte:
(1) Es ist verboten, die Formen im selben Ofen zu erhitzen, da sonst die Formtemperatur ungleichmäßig ist und es leicht zu Kristallisation kommt.
(2) Kommt es während des Extrusionsprozesses zu einer abnormalen Abschaltung, darf die Abschaltzeit 3 Minuten nicht überschreiten, andernfalls muss die Form entfernt werden.
(3) Es ist verboten, zum Erhitzen in den Ofen zurückzukehren und direkt nach dem Entformen zu extrudieren.
4. Schimmelsanierungsmaßnahmen und ihre Wirksamkeit
Nach Dutzenden von Formenreparaturen und Probeformenverbesserungen wird der folgende vernünftige Formenreparaturplan vorgeschlagen.
(1) Nehmen Sie die erste Korrektur und Anpassung an der Originalform vor:
① Versuchen Sie, die Brücke so weit wie möglich zu versenken. Die Breite des Brückenbodens sollte ≤ 3 mm betragen.
② Der Stufenunterschied zwischen dem Arbeitsband des Kopfes und dem Arbeitsband der unteren Form sollte ≤1,0 mm betragen;
③ Lassen Sie keine Flussblockade zurück;
④ Der Arbeitsgürtel zwischen den beiden männlichen Köpfen an den Innenrippen sollte so kurz wie möglich sein und der Übergang der Entwässerungsnut sollte glatt, so groß und glatt wie möglich sein;
⑤ Das Arbeitsband der Unterform sollte so kurz wie möglich sein;
⑥ An keiner Stelle darf eine tote Zone verbleiben (der hintere Leermesserbereich sollte 2 mm nicht überschreiten);
⑦ Reparieren Sie die obere Form mit groben Körnern im inneren Hohlraum, verkleinern Sie das Arbeitsband der unteren Form und glätten Sie den Fließblock, oder haben Sie keinen Fließblock und kürzen Sie das Arbeitsband der unteren Form.
(2) Basierend auf der weiteren Formmodifikation und Verbesserung der oben genannten Form werden die folgenden Formmodifikationen durchgeführt:
① Beseitigen Sie die toten Zonen der beiden männlichen Köpfe.
② Den Durchflussblock abkratzen;
③ Reduzieren Sie den Höhenunterschied zwischen dem Kopf und dem Arbeitsbereich der unteren Matrize.
④ Verkürzen Sie den Arbeitsbereich der unteren Matrize.
(3) Nachdem die Form repariert und verbessert wurde, erreicht die Oberflächenqualität des fertigen Produkts einen idealen Zustand mit einer hellen Oberfläche und ohne grobe Körner, wodurch die Probleme von groben Körnern, Schweißnähten und anderen auf der Oberfläche vorhandenen Defekten effektiv gelöst werden Aluminiumprofile für Elektrofahrzeuge.
(4) Das Extrusionsvolumen stieg von ursprünglich 5 t/Tag auf 15 t/Tag, was die Produktionseffizienz erheblich verbesserte.
5 Fazit
Durch die wiederholte Optimierung und Verbesserung der Originalform konnte ein großes Problem im Zusammenhang mit der groben Körnung der Oberfläche und dem Schweißen von Aluminiumprofilen für Elektrofahrzeuge vollständig gelöst werden.
(1) Das schwache Glied der Originalform, die Mittelrippenpositionslinie, wurde rational optimiert. Durch die Beseitigung der toten Zonen der beiden Köpfe, die Abflachung des Fließblocks, die Verringerung des Höhenunterschieds zwischen dem Kopf und der Arbeitszone der unteren Matrize und die Verkürzung der Arbeitszone der unteren Matrize werden die Oberflächendefekte der bei diesem Typ verwendeten Aluminiumlegierung 6063 beseitigt Automobilprobleme wie Grobkörnung und Schweißen wurden erfolgreich überwunden.
(2) Das Extrusionsvolumen stieg von 5 t/Tag auf 15 t/Tag, was die Produktionseffizienz erheblich verbesserte.
(3) Dieser erfolgreiche Fall der Konstruktion und Herstellung von Extrusionsdüsen ist repräsentativ und referenzierbar bei der Herstellung ähnlicher Profile und verdient Förderung.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. November 2024
