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鋁合金包裝體的加工工藝

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鋁合金包裝體的加工工藝

發布日期:2019-08-31 作者:蘇州亚游客户端工業科技有限公司 點擊:

在電動轎車上,動力電池包的分量占整車質量的30%左右。轎車輕量化,對動力電池體係能量密度的無盡尋求,都對電池包結構規劃輕量化提出要求。在電池包體係內部,箱體作為最大的結構件,它的分量減下來,能量密度能夠得到不行忽視的提高。在結構優化再優化的前提下,運用新式原料,是電池箱體輕量化的根本途徑。暫時不提本錢,新東西小批量,本錢都比較高,那是需求後續處理的問題,不是阻遏我們考慮它的運用可能性的理由。

依據整車上得來的閱曆,被考慮運用在轎車上作為鋼材替代品的新材料,常見的有:鋁合金,鎂合金,碳纖維複合材料,今日主角鋁合金材料,是三種材猜中相對最為老練的技術。現在,車身有很大一部分部件都能夠運用鋁材,如熱交換器、車輪以及車身等,鋁合金能夠抵達很好的減重效果。

本文收拾鋁合金首要類型,以及鋁合金箱體首要加工辦法。

銅鑄件加工.jpg


1 鋁合金的類型和功用

鋁元素是地殼中含量最豐富的金屬元素,約占8. 13%。鋁原子序數 為13,原子量27,,熔點660℃,密度2.7g/cm^3 。鋁合金結構件的實踐密度,依據加工工藝辦法不同,在小規劃內改動, 壓鑄 的2.6-2.63 g/cm^3 左右,揉捏的2.68-2.7 g/cm^3,鑄造的2.69-2.72 g/cm^3。

網上搜來的典型鋁合金板材力學參數,典型6係鋁板材,拉伸強度310 MPa,屈從強度276 MPa;5係的力學功用參數低於6係,7係的高於6係。常見的鋼材Q235特性參數,抗拉強度375-500 MPa,屈從強度235 MPa。對比鋼材和鋁材,拉伸強度和屈從強度,鋁材略低。


2 鋁合金的品種

榜首,鑄造鋁合金的運用。鑄造鋁合金在轎車出產製作中運用比較廣泛,且能夠依據不同的轎車出產需求供給不同鑄造辦法。在本來的商場中,鑄造鋁合金首要用於發動機、輪轂、以及防撞梁等。鑄造鋁合金電池包箱體,運用的曆史也比較長。但本來主流產品都選用傳統鑄造辦法,箱體外表粗糙,精度低,且形狀簡略,箱體壁厚不能太薄。


第二,變形鋁合金的運用。變形鋁合金與鑄造鋁合金比較具有更大的任意性與強度優勢,其合金含量相對較低,一般被用於轎車裝飾件、結構件、散熱體係和車身麵板等部位。變形鋁合金包含一係列鋁合金板材,其間強度高,可焊性好的品種,現已被用於製作電池包箱體和模組。


第三,鋁基複合材料的運用。該種鋁合金材料具有超卓的規範安穩性,且具有較低密度,較高的強度,在轎車出產運用中能夠發作抗疲勞、抗開裂等優勢。


3 典型鋁合金箱體加工工藝

大型鋁合金箱體成型工藝,首要包含鑄造、焊接兩類。其間能夠結束精細鑄造(或許稱為淨規範鑄造,即鑄件的內腔和外形往往要求一次成形,使其外形靠近零件或部件的究竟形狀,少加工或許不加工),首要有三種:反重力鑄造、熔模精細鑄造和石膏型鑄造。


3.1 鑄造

鑄造一直是批量製作鋁合金箱體的首要工藝辦法,當淨規範鑄造得到廣泛運用往後,鑄造更是大規範零件加工的福音。


反重力鑄造

使用外加壓力使合金液沿著與重力相反的方向,自下而上充型並凝集的一種鑄造辦法。反重力鑄造工藝具有充型平穩、充型速率可控、溫度場散布合理、在壓力下凝集並有利於鑄件凝集補縮的首要特征。反重力鑄造鑄件的力學功用較好、安排細密且鑄造缺點少。

按不同工藝進程,反重力鑄造又分為低壓鑄造、差壓鑄造和調壓鑄造等。二戰期間,低壓鑄造技術被創造,並用於製作出了飛機風冷發動機缸體鑄件;低壓鑄造基礎上,開宣布兼有低壓鑄造和壓力釜鑄造特征的差壓鑄造工藝,用於製作大型、雜亂、薄壁零件。在差壓鑄造基礎上開宣布了調壓鑄造工藝。調壓鑄造與差壓鑄造最大的差異在於,其不隻能夠結束正壓的控製,還能夠結束負壓的控製,一起對控製體係控製精度的要求也更高。


熔模精細鑄造

熔模鑄造具有以下長處:熔模鑄件有著很高的規範精度和外表光潔度,規範精度一般可達 CT4-6(砂型鑄造為 CT10-13,壓鑄為 CT5-7);規劃活絡,能夠鑄造出高度雜亂的鑄件;清潔出產,型砂中無化學粘結劑,低溫下模料對環境無害,舊砂回收率95%以上。

解釋一下“CT4-6”,CT是鑄造件的規範公差等級,後邊跟的數字越大精度越低,也就是鑄件規範容許改動的規劃越大。


石膏型鑄造

石膏型可用以製成規範精度高外表粗糙度及殘留應力低的鑄件,具有許多其他鑄型不具有的特征:能精確複製模樣,可使鋁合金鑄件的外表粗糙度抵達0.8~3.2μm;熱導率低,薄壁部位易完好成形,最薄可鑄出 0.5mm 的薄壁;可製作形狀雜亂的鑄件。

鑄造用石膏型首要有三種:不發泡石膏型、發泡石膏型和熔模精細鑄造用石膏型。不發泡石膏型透氣性很差,首要選用低壓鑄造出產功用要求較低的鑄件。發泡石膏型具有必定的透氣性,能夠用於出產薄壁(最薄 0.5 mm)並帶有曲麵造型的鋁合金鑄件。


3.2 焊接

現在,鋁及其合金的焊接辦法許多,其焊接辦法一般有鎢極氬弧焊(TIG焊)、熔化極氬弧焊(MIG焊)、激光焊、縫焊、電阻電焊、電子束焊、拌和衝突焊、感應焊。運用較廣的是前麵兩種,鎢極氬弧焊(TIG焊)、熔化極氬弧焊(MIG焊)。


鎢極氬弧焊是鋁製品運用最遍及的焊接辦法,特別適於焊接厚度5mm以下的鋁及鋁合金,首要因為焊接時熱量會集,電弧焚燒安穩,焊縫金屬細密,成形超卓、外表亮光,焊接接頭的強度和塑性較高,質量較好;氬氣流對焊接區的衝刷使焊接接頭冷卻加速,改進了其安排功用;接頭方式不受捆綁,且適於全方位焊接。但此辦法不宜在露天環境操作。


與鎢極氬弧焊比較, 熔化極氬弧焊(MIG焊)除了上述特征外,還具有焊接效率高,易結束主動焊和半主動焊,且適用於各種板厚的鋁及其合金焊接等長處。但因為送絲體係捆綁,焊絲直徑不宜過大,且焊縫氣孔活絡性較大。


3.3 揉捏成型

揉捏成型,是對放在模具型腔(或揉捏筒)內的金屬坯料施加強壯的壓力,迫使金屬坯料發作定向塑性變形,從揉捏模的模孔中擠出,然後取得所需斷麵形狀、規範並具有必定力學功用的零件或半成品的塑性加工辦法。 揉捏成型在電池包箱體加工進程中,一般需求協作其他工藝辦法運用。


在揉捏進程中,被揉捏金屬在變形區能取得比軋製鑄造更為劇烈和均勻的三向壓縮應力狀況,這就能夠充分發揮被加工金屬本身的塑性;揉捏製品的精度高,製品外表質量好,還提高了金屬材料的使用率和成品率;揉捏的工藝流程短,出產便利,一次揉捏即可取得比熱模鍛或成型軋製等辦法麵積更大的全體結構件。


輕金屬及輕合金具有超卓的揉捏特性,特別合適於揉捏加工,如鋁及鋁合金,能夠通過多種揉捏工藝和多種模具結構進行加工。揉捏成型也有明顯的局限性,它隻適用於等截麵產品,形狀也不能過於雜亂,



4 幾種加工工藝的缺點

4.1 鑄造簡略呈現的缺點

熔模鑄造存在以下缺點:原材料價格昂貴,鑄件本錢較高;工藝進程雜亂,流程長、出產周期長;鑄件功用一般不高。

石膏型鑄造也有其缺點:石膏型激冷效果差,當鑄件壁厚差異大時,厚大處簡略呈現縮鬆、縮孔等缺點;石膏型透氣性極差,鑄件易構成氣孔嗆火等缺點。

落實到具體鑄件缺點類型,現在趨於一起的觀念認為,在凝集晚期,枝晶間被隔絕的液相所發作的凝集縮短不能得到液相區的有用補償,導致了首要的鑄造缺點,孔洞與熱裂。

孔洞的構成,在合金凝集的糊狀區,跟著更多固相的構成,凝集前沿液相中的氣體濃度逐漸抵達過飽和狀況。一起,因為枝晶間的毛細效果,導致高固相分數區的部分壓力下降。當液相中過飽和氣體的分壓大於孔洞構成壓力時,孔洞將依附於枝晶臂、攙雜物或鑄模中的裂紋、凹槽處形核。隨後長大,究竟構成孔洞。

熱裂的構成,熱裂是鑄件出產中最常見的鑄造缺點之一。外裂常發作在鑄件的角落、截麵厚度突變或部分冷凝緩慢且在凝集時承受拉應力的當地;內裂發作在鑄件內部終究凝集的部位,也常呈現在縮孔附近。


4.2 焊接難點

鋁簡略氧化

鋁及其合金在焊接進程中,極易發作氧化,在材料外表生成一層細密的Al2O3薄膜。Al2O3的熔點高達2050℃,遠高於鋁及鋁合金的熔點(純鋁660℃,鋁合金595℃)。Al2O3非常安穩,不易去除,在焊接進程中阻遏母材的熔化和熔合。因為Al2O3薄膜的熔點將近鋁及鋁合金的熔點3倍,且密度又遠高於鋁及鋁合金,在焊接進程中易構成未熔合和攙雜等缺點。此外氧化膜親水性較好,焊接時會促進焊縫生成氣孔。因而,為保證鋁合金焊接質量,需在焊接前對其外表的氧化膜嚴峻收拾,並在焊接進程中防止其再行氧化或鏟除其新發作的氧化膜。


熱導率高、比熱容大

鋁合金的比熱容和導熱率比鋼大,焊接時,電弧的熱量簡略向四周渙散,因而需選用能量會集、熱輸入的熱源,關於較厚鋁合金材料有時還需對工件進行預熱。而更高的熱輸入往往構成過熱,稍有不小心,則簡略發作焊道下垂,導致工件燒穿。


線膨脹係數大、熱裂傾向大

鋁及鋁合金的膨脹係數約為鋼的兩倍,凝集時的體積縮短率較大(達6.5%,而鋼的為3.5%),焊件的變形和應力較大,焊接時簡略發作縮孔、縮鬆、熱裂紋和較高的內應力。出產中可通過調整焊絲成分、挑選合理的工藝參數和焊接次序、合適的焊接工裝等辦法防止熱裂紋的發作。


對氫氣活絡

鋁材焊接時易發作氣孔,因為液態鋁可溶解大量的氫,而固態鋁幾乎不溶解氫,因而當熔池溫度快速冷卻與凝集時,氫來不及溢出,簡略在焊縫中凝集構成氣孔。焊縫中氫元素首要來自弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材外表氧化膜吸附的水分;鋁的導熱係數很大,在相同的工藝條件下,鋁熔合區的冷卻速度是鋼的4-7倍,不利於氣泡的逸出,這也是構成氣孔的一個重要因素。鋁與鋼比較, 鋁發作的氫氣泡為鋼材發作的40倍。因而,對氫的來曆要嚴峻控製,以防止氣孔的構成;一起,焊接前對母材坡口與焊絲進行收拾也是很必要的。

暫時沒有揭露發表出來的鋁合金箱體規劃事例,暫時欣賞一隻寶馬鑄鋁動力電池包箱體吧。

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