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

बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन का मुख्य घटक है, और इसका प्रदर्शन बैटरी जीवन, ऊर्जा खपत और इलेक्ट्रिक वाहन के सेवा जीवन जैसे तकनीकी संकेतकों को निर्धारित करता है। बैटरी मॉड्यूल में बैटरी ट्रे मुख्य घटक है जो ले जाने, सुरक्षा करने और ठंडा करने का कार्य करता है। मॉड्यूलर बैटरी पैक को बैटरी ट्रे में व्यवस्थित किया जाता है, बैटरी ट्रे के माध्यम से कार के चेसिस पर तय किया जाता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। चूंकि यह वाहन बॉडी के निचले हिस्से में स्थापित होता है और काम करने का माहौल कठोर होता है, इसलिए बैटरी ट्रे में बैटरी मॉड्यूल को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए पत्थर के प्रभाव और पंचर को रोकने का कार्य होना चाहिए। बैटरी ट्रे इलेक्ट्रिक वाहनों का एक महत्वपूर्ण सुरक्षा संरचनात्मक हिस्सा है। निम्नलिखित इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे की बनाने 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। कुल आयाम 1106 मिमी × 1029 मिमी × 136 मिमी हैं, मूल दीवार की मोटाई 4 मिमी है, कास्टिंग गुणवत्ता लगभग 15.5 किलोग्राम है, और प्रसंस्करण के बाद कास्टिंग गुणवत्ता लगभग 12.5 किलोग्राम है। सामग्री A356-T6 है, तन्य शक्ति ≥ 290MPa, उपज शक्ति ≥ 225MPa, बढ़ाव ≥ 6%, ब्रिनेल कठोरता ≥ 75 ~ 90HBS, हवा की जकड़न और IP67 और IP69K आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता है।

चित्र 2 (एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे)
1.2 प्रक्रिया विश्लेषण
लो प्रेशर डाई कास्टिंग, प्रेशर कास्टिंग और ग्रेविटी कास्टिंग के बीच एक विशेष कास्टिंग विधि है। इसमें न केवल दोनों के लिए धातु के सांचों का उपयोग करने के फायदे हैं, बल्कि स्थिर भरने की विशेषताएं भी हैं। लो प्रेशर डाई कास्टिंग में नीचे से ऊपर तक कम गति वाली फिलिंग, गति को नियंत्रित करने में आसान, लिक्विड एल्युमिनियम का छोटा प्रभाव और छींटे, कम ऑक्साइड स्लैग, उच्च ऊतक घनत्व और उच्च यांत्रिक गुण हैं। कम दबाव वाली डाई कास्टिंग के तहत, लिक्विड एल्युमिनियम को आसानी से भरा जाता है, और कास्टिंग दबाव में जम जाती है और क्रिस्टलीकृत हो जाती है, और उच्च सघन संरचना, उच्च यांत्रिक गुणों 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 बड़ी और पतली कास्टिंग का उत्पादन करने के लिए मोल्ड तापमान के उचित नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
1.3 डालने की प्रणाली
बड़ी और पतली कास्टिंग की विशेषताओं को देखते हुए, कई गेटों को डिजाइन करने की आवश्यकता होती है। साथ ही, तरल एल्यूमीनियम के सुचारू भरने को सुनिश्चित करने के लिए, खिड़की पर भरने वाले चैनल जोड़े जाते हैं, जिन्हें पोस्ट-प्रोसेसिंग द्वारा हटाने की आवश्यकता होती 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 9 गेटों की व्यवस्था करती है और खिड़की पर फीडिंग चैनल जोड़ती है; योजना 2 बनने वाली कास्टिंग के किनारे से डालने के लिए 6 गेटों की व्यवस्था करती है। CAE 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 की कोशिश 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 छिद्रण भागों को शीतलन और अन्य तरीकों को मजबूत करके हल किया जाता है।
दो योजनाओं के लाभ: नकली भरने के दौरान तरल एल्यूमीनियम के तापमान से देखते हुए, योजना 1 द्वारा बनाई गई कास्टिंग के दूरस्थ छोर का तापमान योजना 2 की तुलना में अधिक एकरूपता है, जो गुहा के भरने के लिए अनुकूल है। योजना 2 द्वारा बनाई गई कास्टिंग में योजना 1 की तरह गेट अवशेष नहीं है। 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 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 डालने की प्रणाली के रूप में चुना गया था। योजना 2 की कमियों को देखते हुए, मोल्ड डिज़ाइन में डालने की प्रणाली और हीटिंग सिस्टम को अनुकूलित किया गया है। जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, ओवरफ़्लो राइजर जोड़ा गया है, जो तरल एल्यूमीनियम के भरने के लिए फायदेमंद है और मोल्डेड कास्टिंग 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 सिकुड़न 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 ठोसकरण मोल्ड के गर्मी 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 की जगह पर विशिष्ट ठंडा करने का समय 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 मोटाई वाला हिस्सा डालने के लिए पानी के शीतलन को जोड़ने की विधि को अपनाता है। इस विधि का वास्तविक कास्टिंग प्रक्रिया में बेहतर प्रभाव पड़ता है और सिकुड़न छिद्रण से बचा जा सकता है।

चित्र 7 (शीतलन प्रणाली)
1.5 निकास प्रणाली
चूंकि कम दबाव वाले डाई कास्टिंग धातु की गुहा बंद होती है, इसलिए इसमें रेत के सांचों की तरह अच्छी हवा पारगम्यता नहीं होती है, न ही यह सामान्य गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग में रिसर्स के माध्यम से निकास करता है, कम दबाव वाले कास्टिंग गुहा का निकास तरल एल्यूमीनियम की भरने की प्रक्रिया और कास्टिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करेगा। कम दबाव वाले डाई कास्टिंग मोल्ड को पार्टिंग सतह, पुश रॉड आदि में अंतराल, निकास खांचे और निकास प्लग के माध्यम से निकाला जा सकता है।
एग्जॉस्ट सिस्टम में एग्जॉस्ट साइज का डिजाइन ओवरफ्लो हुए बिना एग्जॉस्ट के लिए अनुकूल होना चाहिए, एक उचित एग्जॉस्ट सिस्टम कास्टिंग को अपर्याप्त फिलिंग, ढीली सतह और कम ताकत जैसे दोषों से बचा सकता है। डालने की प्रक्रिया के दौरान लिक्विड एल्युमीनियम के अंतिम फिलिंग क्षेत्र, जैसे कि साइड रेस्ट और ऊपरी मोल्ड के राइजर को एग्जॉस्ट गैस से लैस करने की जरूरत होती है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि कम दबाव वाले डाई कास्टिंग की वास्तविक प्रक्रिया में लिक्विड एल्युमीनियम आसानी से एग्जॉस्ट प्लग के गैप में बह जाता है, जिससे ऐसी स्थिति उत्पन्न होती है कि मोल्ड खोलने पर एयर प्लग बाहर निकल जाता है, कई प्रयासों और सुधारों के बाद तीन तरीके अपनाए गए: विधि 1 में पाउडर मेटलर्जी सिंटर एयर प्लग का उपयोग किया जाता है, जैसा कि चित्र 8(ए) में दिखाया गया है, नुकसान यह है कि निर्माण लागत अधिक है; विधि 3 में वायर-कट एग्जॉस्ट प्लग का उपयोग किया जाता है, अंतर 0.15 ~ 0.2 मिमी है, जैसा कि चित्र 8 (सी) में दिखाया गया है। नुकसान कम प्रसंस्करण दक्षता और उच्च विनिर्माण लागत है। कास्टिंग के वास्तविक क्षेत्र के अनुसार अलग-अलग एग्जॉस्ट प्लग का चयन करने की आवश्यकता है। आम तौर पर, कास्टिंग की गुहा के लिए सिंटर और वायर-कट वेंट प्लग का उपयोग किया जाता है, और रेत कोर हेड के लिए सीम प्रकार का उपयोग किया जाता है।

चित्र 8 (निम्न दाब डाई कास्टिंग के लिए उपयुक्त 3 प्रकार के निकास प्लग)
1.6 हीटिंग सिस्टम
कास्टिंग आकार में बड़ी और दीवार की मोटाई में पतली है। मोल्ड प्रवाह विश्लेषण में, भरने के अंत में तरल एल्यूमीनियम की प्रवाह दर अपर्याप्त है। इसका कारण यह है कि तरल एल्यूमीनियम प्रवाह के लिए बहुत लंबा है, तापमान गिरता है, और तरल एल्यूमीनियम पहले से जम जाता है और अपनी प्रवाह क्षमता खो देता है, ठंडा बंद या अपर्याप्त डालना होता है, ऊपरी डाई का राइजर खिलाने के प्रभाव को प्राप्त करने में सक्षम नहीं होगा। इन समस्याओं के आधार पर, कास्टिंग की दीवार की मोटाई और आकार को बदले बिना, तरल एल्यूमीनियम और मोल्ड तापमान के तापमान को बढ़ाएं, तरल एल्यूमीनियम की तरलता में सुधार करें और ठंडे बंद या अपर्याप्त डालने की समस्या को हल करें। हालांकि, अत्यधिक तरल एल्यूमीनियम तापमान और मोल्ड तापमान नए थर्मल जंक्शन या संकोचन छिद्र पैदा करेगा, जिसके परिणामस्वरूप कास्टिंग प्रसंस्करण के बाद अत्यधिक विमान पिनहोल होंगे। इसलिए, एक उपयुक्त तरल एल्यूमीनियम तापमान और एक उपयुक्त मोल्ड तापमान का चयन करना आवश्यक है। अनुभव के अनुसार, तरल एल्यूमीनियम का तापमान लगभग 720 ℃ पर नियंत्रित होता है, और मोल्ड तापमान 320 ~ 350 ℃ पर नियंत्रित होता है।
कास्टिंग की बड़ी मात्रा, पतली दीवार की मोटाई और कम ऊंचाई को देखते हुए, मोल्ड के ऊपरी हिस्से पर एक हीटिंग सिस्टम स्थापित किया गया है। जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है, लौ की दिशा मोल्ड के निचले तल और किनारे की ओर होती है ताकि कास्टिंग के निचले तल और किनारे को गर्म किया जा सके। ऑन-साइट डालने की स्थिति के अनुसार, हीटिंग समय और लौ को समायोजित करें, ऊपरी मोल्ड भाग के तापमान को 320 ~ 350 ℃ पर नियंत्रित करें, एक उचित सीमा के भीतर तरल एल्यूमीनियम की तरलता सुनिश्चित करें, और तरल एल्यूमीनियम को गुहा और राइजर को भरने दें। वास्तविक उपयोग में, हीटिंग सिस्टम प्रभावी रूप से तरल एल्यूमीनियम की तरलता सुनिश्चित कर सकता है।

चित्र 9 (हीटिंग सिस्टम)
2. मोल्ड संरचना और कार्य सिद्धांत
कम दबाव वाली डाई कास्टिंग प्रक्रिया के अनुसार, कास्टिंग की विशेषताओं और उपकरणों की संरचना के साथ संयुक्त, यह सुनिश्चित करने के लिए कि गठित कास्टिंग ऊपरी मोल्ड में रहती है, ऊपरी मोल्ड पर सामने, पीछे, बाएं और दाएं कोर-पुलिंग संरचनाएं डिज़ाइन की जाती हैं। कास्टिंग के बनने और जमने के बाद, ऊपरी और निचले मोल्ड को पहले खोला जाता है, और फिर कोर को 4 दिशाओं में खींचा जाता है, और अंत में ऊपरी मोल्ड की शीर्ष प्लेट गठित कास्टिंग को बाहर धकेलती है। मोल्ड संरचना चित्र 10 में दिखाई गई है।

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