इलेक्ट्रिक वाहन के एल्युमिनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे के लिए कम दबाव वाले डाई कास्टिंग मोल्ड का डिज़ाइन

बैटरी एक इलेक्ट्रिक वाहन का मुख्य घटक है, और इसका प्रदर्शन बैटरी जीवन, ऊर्जा खपत और इलेक्ट्रिक वाहन की सेवा जीवन जैसे तकनीकी संकेतकों को निर्धारित करता है। बैटरी मॉड्यूल में बैटरी ट्रे मुख्य घटक है जो ले जाने, सुरक्षा और ठंडा करने के कार्य करता है। मॉड्यूलर बैटरी पैक बैटरी ट्रे में व्यवस्थित होता है, बैटरी ट्रे के माध्यम से कार के चेसिस पर तय किया जाता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। क्योंकि यह वाहन के शरीर के तल पर स्थापित होता है और काम का माहौल कठोर होता है, बैटरी ट्रे को बैटरी मॉड्यूल को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए पत्थर के प्रभाव और पंचर को रोकने का कार्य करने की आवश्यकता होती है। बैटरी ट्रे इलेक्ट्रिक वाहनों का एक महत्वपूर्ण सुरक्षा संरचनात्मक हिस्सा है। निम्नलिखित इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे के गठन की प्रक्रिया और मोल्ड डिजाइन का परिचय देता है।

चित्र 1 (एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे)
1 प्रक्रिया विश्लेषण और मोल्ड डिजाइन
1.1 कास्टिंग विश्लेषण
इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे चित्र 2 में दिखाई गई है। इसके समग्र आयाम 1106 मिमी × 1029 मिमी × 136 मिमी हैं, मूल दीवार की मोटाई 4 मिमी है, ढलाई की गुणवत्ता लगभग 15.5 किलोग्राम है, और प्रसंस्करण के बाद ढलाई की गुणवत्ता लगभग 12.5 किलोग्राम है। सामग्री A356-T6 है, तन्य शक्ति ≥ 290MPa, उपज शक्ति ≥ 225MPa, बढ़ाव ≥ 6%, ब्रिनेल कठोरता ≥ 75 ~ 90HBS, वायुरोधी और IP67 एवं IP69K आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता है।

चित्र 2 (एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे)
1.2 प्रक्रिया विश्लेषण
निम्न दाब डाई कास्टिंग, दाब कास्टिंग और गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग के बीच एक विशेष कास्टिंग विधि है। इसमें न केवल दोनों के लिए धातु के सांचों का उपयोग करने के लाभ हैं, बल्कि स्थिर भराव की विशेषताएँ भी हैं। निम्न दाब डाई कास्टिंग के लाभ हैं: नीचे से ऊपर तक कम गति से भराव, गति को नियंत्रित करना आसान, तरल एल्यूमीनियम का कम प्रभाव और छींटे, कम ऑक्साइड स्लैग, उच्च ऊतक घनत्व और उच्च यांत्रिक गुण। निम्न दाब डाई कास्टिंग में, तरल एल्यूमीनियम आसानी से भरा जाता है, और कास्टिंग दबाव में जम जाती है और क्रिस्टलीकृत हो जाती है, जिससे उच्च सघन संरचना, उच्च यांत्रिक गुण और सुंदर उपस्थिति वाली कास्टिंग प्राप्त की जा सकती है, जो बड़ी पतली दीवार वाली कास्टिंग बनाने के लिए उपयुक्त है।
कास्टिंग द्वारा आवश्यक यांत्रिक गुणों के अनुसार, कास्टिंग सामग्री A356 है, जो T6 उपचार के बाद ग्राहकों की जरूरतों को पूरा कर सकती है, लेकिन इस सामग्री की डालने की तरलता को आम तौर पर बड़े और पतले कास्टिंग का उत्पादन करने के लिए मोल्ड तापमान के उचित नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
1.3 डालने की प्रणाली
बड़ी और पतली ढलाई की विशेषताओं को देखते हुए, कई गेटों को डिज़ाइन करने की आवश्यकता होती है। साथ ही, तरल एल्युमीनियम की सुचारू भराई सुनिश्चित करने के लिए, खिड़की पर फिलिंग चैनल जोड़े जाते हैं, जिन्हें पोस्ट-प्रोसेसिंग द्वारा हटाया जाना आवश्यक है। प्रारंभिक चरण में, डालने की प्रणाली की दो प्रक्रिया योजनाएँ डिज़ाइन की गईं और प्रत्येक योजना की तुलना की गई। जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, योजना 1 में 9 गेटों की व्यवस्था की गई है और खिड़की पर फीडिंग चैनल जोड़े गए हैं; योजना 2 में बनने वाली ढलाई के किनारे से 6 गेटों को डालने की व्यवस्था की गई है। सीएई सिमुलेशन विश्लेषण चित्र 4 और चित्र 5 में दिखाया गया है। मोल्ड संरचना को अनुकूलित करने के लिए सिमुलेशन परिणामों का उपयोग करें, कास्टिंग की गुणवत्ता पर मोल्ड डिज़ाइन के प्रतिकूल प्रभाव से बचने का प्रयास करें, कास्टिंग दोषों की संभावना को कम करें, और कास्टिंग के विकास चक्र को छोटा करें।

चित्र 3 (निम्न दाब के लिए दो प्रक्रिया योजनाओं की तुलना)

चित्र 4 (भरने के दौरान तापमान क्षेत्र की तुलना)

चित्र 5 (ठोसीकरण के बाद सिकुड़न छिद्रता दोषों की तुलना)
उपरोक्त दो योजनाओं के सिमुलेशन परिणाम बताते हैं कि गुहा में तरल एल्यूमीनियम लगभग समानांतर में ऊपर की ओर बढ़ता है, जो पूरे तरल एल्यूमीनियम के समानांतर भरने के सिद्धांत के अनुरूप है, और कास्टिंग के नकली संकोचन छिद्र भागों को शीतलन और अन्य तरीकों को मजबूत करके हल किया जाता है।
दोनों योजनाओं के लाभ: नकली भराई के दौरान तरल एल्युमीनियम के तापमान को देखते हुए, योजना 1 द्वारा निर्मित ढलाई के दूरस्थ सिरे का तापमान योजना 2 की तुलना में अधिक एकरूपता रखता है, जो गुहा के भराव के लिए अनुकूल है। योजना 2 द्वारा निर्मित ढलाई में योजना 1 की तरह गेट अवशेष नहीं होते हैं। संकोचन छिद्रता योजना 1 की तुलना में बेहतर है।
दो योजनाओं के नुकसान: क्योंकि गेट को योजना 1 में बनने वाली कास्टिंग पर व्यवस्थित किया गया है, कास्टिंग पर एक गेट अवशेष होगा, जो मूल कास्टिंग की तुलना में लगभग 0.7ka बढ़ जाएगा। योजना 2 नकली भरने में तरल एल्यूमीनियम के तापमान से, दूरस्थ छोर पर तरल एल्यूमीनियम का तापमान पहले से ही कम है, और सिमुलेशन मोल्ड तापमान की आदर्श स्थिति के तहत है, इसलिए तरल एल्यूमीनियम की प्रवाह क्षमता वास्तविक स्थिति में अपर्याप्त हो सकती है, और कास्टिंग मोल्डिंग में कठिनाई की समस्या होगी।
विभिन्न कारकों के विश्लेषण के साथ, योजना 2 को ढलाई प्रणाली के रूप में चुना गया। योजना 2 की कमियों को ध्यान में रखते हुए, ढलाई डिज़ाइन में ढलाई प्रणाली और तापन प्रणाली को अनुकूलित किया गया है। जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, एक अतिप्रवाह राइज़र जोड़ा गया है, जो तरल एल्युमीनियम के भराव के लिए लाभदायक है और ढलाई में दोषों की घटना को कम करता है या टालता है।

चित्र 6 (अनुकूलित डालने की प्रणाली)
1.4 शीतलन प्रणाली
कास्टिंग के तनाव-सहन करने वाले भागों और उच्च यांत्रिक प्रदर्शन आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों को संकोचन छिद्रण या थर्मल क्रैकिंग से बचने के लिए ठीक से ठंडा या खिलाया जाना चाहिए। कास्टिंग की मूल दीवार की मोटाई 4 मिमी है, और जमना साँचे के ताप अपव्यय से प्रभावित होगा। इसके महत्वपूर्ण भागों के लिए, एक शीतलन प्रणाली स्थापित की जाती है, जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है। भरने के पूरा होने के बाद, ठंडा करने के लिए पानी पास करें, और डालने के स्थान पर विशिष्ट शीतलन समय को समायोजित करने की आवश्यकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जमने का क्रम गेट के अंत से गेट के अंत तक बनता है, और फीड प्रभाव को प्राप्त करने के लिए गेट और राइजर अंत में जम जाते हैं। मोटी दीवार की मोटाई वाले भाग में डालने के लिए पानी को ठंडा करने की विधि को अपनाया जाता है।

चित्र 7 (शीतलन प्रणाली)
1.5 निकास प्रणाली
चूँकि निम्न दाब डाई कास्टिंग धातु की गुहा बंद होती है, इसलिए इसमें रेत के साँचों की तरह अच्छी वायु पारगम्यता नहीं होती, और न ही यह सामान्य गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग में राइज़र से होकर बाहर निकलती है, इसलिए निम्न दाब कास्टिंग गुहा का निकास तरल एल्यूमीनियम की भरने की प्रक्रिया और कास्टिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करेगा। निम्न दाब डाई कास्टिंग साँचे का निकास विभाजन सतह, पुश रॉड आदि में अंतराल, निकास खांचे और निकास प्लग के माध्यम से हो सकता है।
निकास प्रणाली में निकास आकार का डिज़ाइन अतिप्रवाह के बिना निकास के लिए अनुकूल होना चाहिए, एक उचित निकास प्रणाली कास्टिंग को अपर्याप्त भरने, ढीली सतह और कम ताकत जैसे दोषों से बचा सकती है। डालने की प्रक्रिया के दौरान तरल एल्यूमीनियम के अंतिम भरने वाले क्षेत्र, जैसे कि साइड रेस्ट और ऊपरी मोल्ड के राइजर को निकास गैस से सुसज्जित करने की आवश्यकता होती है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि कम दबाव वाले डाई कास्टिंग की वास्तविक प्रक्रिया में तरल एल्यूमीनियम आसानी से निकास प्लग के अंतराल में बह जाता है, जो उस स्थिति की ओर ले जाता है जब मोल्ड खोला जाता है तो एयर प्लग बाहर खींच लिया जाता है, कई प्रयासों और सुधारों के बाद तीन तरीके अपनाए जाते हैं: विधि 1 पाउडर धातु विज्ञान सिंटर एयर प्लग का उपयोग करता है, जैसा कि चित्र 8 (ए) में दिखाया गया है, नुकसान यह है कि विनिर्माण लागत अधिक है; विधि 3 में वायर-कट एग्जॉस्ट प्लग का उपयोग किया जाता है, जिसका अंतर 0.15 ~ 0.2 मिमी है, जैसा कि चित्र 8(c) में दिखाया गया है। इसके नुकसान कम प्रसंस्करण दक्षता और उच्च निर्माण लागत हैं। कास्टिंग के वास्तविक क्षेत्र के अनुसार अलग-अलग एग्जॉस्ट प्लग का चयन करना आवश्यक है। आमतौर पर, कास्टिंग की गुहा के लिए सिंटर्ड और वायर-कट वेंट प्लग का उपयोग किया जाता है, और सैंड कोर हेड के लिए सीम प्रकार का उपयोग किया जाता है।

चित्र 8 (निम्न दाब डाई कास्टिंग के लिए उपयुक्त 3 प्रकार के एग्जॉस्ट प्लग)
1.6 हीटिंग सिस्टम
ढलाई का आकार बड़ा और दीवार की मोटाई पतली होती है। साँचे के प्रवाह विश्लेषण में, भराव के अंत में तरल एल्युमीनियम की प्रवाह दर अपर्याप्त होती है। इसका कारण यह है कि तरल एल्युमीनियम के प्रवाह में बहुत अधिक समय लगता है, तापमान गिरता है, और तरल एल्युमीनियम पहले ही जम जाता है और अपनी प्रवाह क्षमता खो देता है, ठंडा बंद या अपर्याप्त भराव होता है, और ऊपरी डाई का राइजर फीडिंग के प्रभाव को प्राप्त नहीं कर पाता है। इन समस्याओं के आधार पर, ढलाई की दीवार की मोटाई और आकार को बदले बिना, तरल एल्युमीनियम का तापमान और साँचे का तापमान बढ़ाकर, तरल एल्युमीनियम की तरलता में सुधार किया जा सकता है, और ठंडा बंद या अपर्याप्त भराव की समस्या का समाधान किया जा सकता है। हालाँकि, अत्यधिक तरल एल्युमीनियम का तापमान और साँचे का तापमान नए तापीय जंक्शन या सिकुड़न छिद्र उत्पन्न करेगा, जिसके परिणामस्वरूप ढलाई प्रक्रिया के बाद अत्यधिक समतल पिनहोल बनेंगे। इसलिए, एक उपयुक्त तरल एल्युमीनियम तापमान और एक उपयुक्त साँचे का तापमान चुनना आवश्यक है। अनुभव के अनुसार, तरल एल्युमीनियम का तापमान लगभग 720°C पर नियंत्रित किया जाता है, और साँचे का तापमान 320 ~ 350°C पर नियंत्रित किया जाता है।
ढलाई के बड़े आयतन, पतली दीवार की मोटाई और कम ऊँचाई को देखते हुए, साँचे के ऊपरी भाग पर एक हीटिंग सिस्टम लगाया जाता है। जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है, लौ की दिशा साँचे के निचले तल और पार्श्व भाग को गर्म करने के लिए साँचे के तल और पार्श्व भाग की ओर होती है। ढलाई स्थल पर डालने की स्थिति के अनुसार, गर्म करने का समय और लौ समायोजित करें, साँचे के ऊपरी भाग का तापमान 320 ~ 350 ℃ पर नियंत्रित करें, तरल एल्यूमीनियम की तरलता को एक उचित सीमा के भीतर सुनिश्चित करें, और तरल एल्यूमीनियम को गुहा और राइजर को भरने दें। वास्तविक उपयोग में, हीटिंग सिस्टम तरल एल्यूमीनियम की तरलता को प्रभावी ढंग से सुनिश्चित कर सकता है।

चित्र 9 (हीटिंग सिस्टम)
2. मोल्ड संरचना और कार्य सिद्धांत
निम्न दाब डाई कास्टिंग प्रक्रिया के अनुसार, कास्टिंग की विशेषताओं और उपकरण की संरचना के संयोजन से, यह सुनिश्चित करने के लिए कि ढलाई ऊपरी साँचे में बनी रहे, ऊपरी साँचे पर आगे, पीछे, बाएँ और दाएँ कोर-पुलिंग संरचनाएँ डिज़ाइन की जाती हैं। कास्टिंग के बनने और जमने के बाद, पहले ऊपरी और निचले साँचे खोले जाते हैं, और फिर कोर को चार दिशाओं में खींचा जाता है, और अंत में ऊपरी साँचे की ऊपरी प्लेट ढलाई को बाहर धकेलती है। साँचे की संरचना चित्र 10 में दिखाई गई है।

चित्र 10 (मोल्ड संरचना)
MAT एल्युमिनियम से मे जियांग द्वारा संपादित