Abstracto: A través de docenas de pruebas de producción, sobre la base de la innovación y mejora del diseño y la fabricación de moldes anteriores, se produjeron con éxito una serie de vehículos de nueva energía perfiles de aluminio extruido que lograron que el material de los vehículos de nueva energía no tuviera defectos de grano grueso en el interior y el exterior, mejorando en gran medida la productividad y el rendimiento de la extrusión, y satisfaciendo mejor los requisitos de calidad de los materiales de los vehículos de nueva energía para la producción empresarial.
Prefacio
Con el aumento de la conciencia sobre la protección ambiental, el desarrollo y la defensa de la nueva energía en todo el mundo hacen inminente la promoción y aplicación de los vehículos de nueva energía. Mientras tanto, los requisitos para el desarrollo ligero de los materiales automotrices, la aplicación segura de la aleación de aluminio y su calidad superficial, tamaño y propiedades mecánicas también son cada vez más altos [1]. Tomando como ejemplo un vehículo de nueva energía con un peso de 1,6 toneladas, el material de aleación de aluminio es de aproximadamente 450 kg, lo que representa aproximadamente el 30%. Los defectos superficiales en el proceso de producción por extrusión, especialmente los problemas de grano grueso en las superficies interna y externa, afectan seriamente el progreso de la producción de perfiles de aluminio de vehículos de nueva energía, y se convierten en el cuello de botella de su aplicación y desarrollo.
Para los perfiles de extrusión, el diseño y la fabricación de matrices de extrusión son lo más importante, por lo que la investigación y el desarrollo de perfiles de aluminio para vehículos de nueva energía es imperativo. Proponer soluciones de matriz científicas y razonables, a fin de mejorar aún más la tasa calificada de perfiles de aluminio para vehículos de nueva energía y la productividad de la extrusión, con el fin de satisfacer la demanda del mercado.
En la actualidad, el proceso tradicional de diseño y fabricación de matrices de extrusión no puede satisfacer la demanda de producción de perfiles de aluminio calificados para vehículos de nueva energía, y el desarrollo de la matriz en el mercado interno aún está en su infancia [2]. Después de docenas de pruebas, la empresa ha desarrollado una serie de nuevos materiales energéticos. Este documento presenta una de las soluciones de matriz de extrusión de aluminio de la viga de instalación de la batería del vehículo de nueva energía desarrollada y producida en masa con éxito, que puede utilizarse como referencia.
1 Características del producto
(1) Los materiales de las piezas, el tratamiento de la superficie y la antisepsia se implementarán de acuerdo con las disposiciones pertinentes de las normas ETS-01-007 "Requisitos técnicos para piezas de perfil de aleación de aluminio" y ETS-01-006 "Requisitos técnicos para el tratamiento de la superficie de anodizado".
(2) tratamiento de la superficie: anodizado, la superficie no puede tener grano grueso.
(3) No se permiten grietas, arrugas u otros defectos en la superficie de las piezas. No se permite que las piezas oxidadas estén contaminadas.
(4) Las sustancias prohibidas del producto cumplen con los requisitos de Q/JL J160001-2017 "Requisitos para sustancias prohibidas y restringidas de piezas y materiales automotrices".
(5) Requisitos de propiedades mecánicas: resistencia a la tracción ≥ 210 MPa, límite elástico ≥ 180 MPa, elongación después de la fractura A50 ≥ 8%.
(6) Los requisitos de composición de las aleaciones de aluminio para vehículos de nueva energía se muestran en la Tabla 1.
El tamaño del componente de la viga de montaje del paquete de baterías de los accesorios del vehículo de nueva energía se muestra en la Figura 1.
2 Optimización y análisis comparativo de la estructura de la matriz de extrusión Se produce una restricción de energía a gran escala
(1) Esquema tradicional 1#, es decir, el diseño de la matriz de extrusión antes de la mejora, se muestra en la Fig. 2. De acuerdo con la idea de diseño convencional, como indican las flechas en la figura, la posición de la nervadura intermedia, el drenaje debajo de la lengüeta, el drenaje superior e inferior unilateral 20°, la altura de drenaje H15 mm suministra agua de aluminio a la nervadura, el ángulo recto del cuchillo vacío debajo de la lengüeta es excesivo, el agua de aluminio residual está en la esquina, lo que es propenso a la existencia de escoria de aluminio en la zona muerta, y la superficie es extremadamente propensa al problema del grano grueso después de la verificación de oxidación [1].
La siguiente optimización preliminar se lleva a cabo en el esquema del proceso de fabricación de moldes tradicional: 1 sobre la base de este molde, intente aumentar el suministro de aluminio de la nervadura; 2 profundizar la profundidad del cuchillo vacío debajo de la lengüeta sobre la base original, es decir, aumentar 5 mm sobre los 15 mm originales; 3 ensanchar el ancho del cuchillo vacío debajo de la lengüeta en 2 mm sobre la base de los 14 mm originales. La imagen física después de la optimización se muestra en la Figura 3.
Los resultados de la verificación muestran que después de las tres mejoras preliminares anteriores, los defectos de grano grueso aún existen después del tratamiento de oxidación del perfil, lo que no se ha resuelto razonablemente, lo que indica que el plan de mejora preliminar antes de este momento aún no puede cumplir con los requisitos de producción de materiales de aleación de aluminio para vehículos de nueva energía.
(2) Proponer el nuevo esquema 2 sobre la base de la optimización preliminar. El diseño del molde del nuevo esquema 2# se muestra en la Figura 4. De acuerdo con el "principio de fluidez del metal" y la "ley de la mínima resistencia" [2], el molde de autopartes mejorado 2# adopta el esquema de diseño de "orificio trasero abierto", la posición de la nervadura juega un papel de impacto directo, reduciendo la resistencia a la fricción; la superficie de alimentación está diseñada en forma de "caldero", el puente se procesa en un tipo de amplitud, con el objetivo de reducir la resistencia a la fricción, mejorar el grado de fusión y reducir la presión de extrusión; intente hundir el puente para evitar problemas de grano grueso en la parte inferior del puente, el ancho del cuchillo vacío debajo de la lengüeta del puente es ≤ 3 mm; la diferencia de escalón entre la banda de trabajo de la cabeza macho y la banda de trabajo de la matriz inferior es ≤ 1,0 mm; el cuchillo vacío debajo de la lengüeta de la matriz superior es liso y uniforme, sin dejar un bloque de flujo, intente entrar directamente en el orificio de moldeo; la banda de trabajo entre las dos cabezas macho en la nervadura interna media es lo más corta posible, que generalmente es de 1,5 a 2 veces el espesor de la pared; la ranura de drenaje es lisa, lo que satisface las necesidades de suficiente flujo de agua de aluminio metálico en la cavidad, que está completamente fusionada, y no se deja ninguna zona muerta en todas partes [3] (el cuchillo vacío después de la matriz superior no es más de 2 ~ 2,5 mm). La estructura de la matriz de extrusión antes y después de la mejora se muestra en la Figura 5.
(3) prestar atención a la mejora de los detalles de procesamiento. El puente está pulido y conectado suavemente, la banda de trabajo del molde superior e inferior es lisa, la resistencia a la deformación se reduce, el flujo de metal se mejora para reducir la deformación desigual, y los problemas de cristal grueso y soldadura se pueden suprimir eficazmente, a fin de garantizar la posición de la descarga del refuerzo y la velocidad de la raíz del puente se sincroniza con otras partes, y los problemas de superficie como la soldadura del cristal grueso en la superficie del perfil de aluminio se suprimen de forma razonable y científica. La comparación del drenaje del molde antes y después de la mejora se muestra en la Figura 6.
3 Proceso de extrusión
Para la aleación de aluminio 6063-T6 de vehículos de nueva energía, de acuerdo con el cálculo de la relación de extrusión del molde de derivación a 20 ~ 80, la relación de extrusión de este aluminio extruido por la máquina de 1800t es 23, lo que cumple con los requisitos de rendimiento de producción de la máquina [4]. El proceso de extrusión se muestra en la Tabla 2.
Al extruir, preste atención a los siguientes puntos[5]:
(1) Está prohibido apilar los moldes en el mismo horno (1) Está prohibido apilar los moldes en el mismo horno, de lo contrario, conducirá a una temperatura desigual del molde y será fácil de cristalizar.
(2) Si se produce una parada anormal durante la extrusión, el tiempo de parada no excederá los 3 minutos, de lo contrario, el molde debe descargarse.
(3) Está prohibido (3) Está prohibido calentar y extruir directamente después del desmoldeo.
4 Medidas de modificación y efectos
Después de docenas de reparaciones de moldes y mejoras de prueba de moldes, se propone el siguiente esquema de reparación de moldes razonable.
(1) modificar y ajustar el molde original 1#: 1 hundir el puente en la medida de lo posible, el ancho de la parte inferior del puente ≤ 3 mm; 2 la diferencia de escalón entre la banda de trabajo de la cabeza macho y la banda de trabajo del molde inferior ≤ 1,0 mm; 3 no dejar el bloque de flujo; 4 la banda de trabajo entre las dos cabezas macho en la nervadura interna es lo más corta posible, la ranura de drenaje es lisa, lo más grande y suave posible; 5 la banda de trabajo del molde inferior es lo más corta posible; 6 no se deja ninguna zona muerta en todas partes (no más de 2 mm para el cuchillo vacío trasero); 7 el cristal grueso de la cavidad interna repara el molde superior, el cristal grueso de la superficie exterior reduce la banda de trabajo del molde inferior y aplana el bloque de flujo, o no deja el bloque de flujo, y reduce la banda de trabajo del molde inferior [6].
(2) Sobre la base de una mayor modificación y mejora del molde 1# anterior, el molde 2# se modifica de la siguiente manera: 1 eliminar la zona muerta de las dos cabezas macho; 2 nivelar el bloque de flujo; 3 reducir la caída entre la cabeza macho y la banda de trabajo del molde inferior; 4 reducir la banda de trabajo del molde inferior.
(3) Después de modificar y mejorar el molde, la calidad de la superficie del producto terminado alcanza un estado ideal, con una superficie brillante y sin granos gruesos, lo que resuelve excelentemente los problemas de granos gruesos y defectos de soldadura en la superficie de tales perfiles de aluminio de nueva energía.
(4) La capacidad de extrusión se incrementó de 5 t/d a 15 t/d, y la eficiencia de producción se mejoró en gran medida.
La comparación antes y después de la mejora se muestra en la Figura 7.
5 Conclusión
A través de la optimización y mejora repetidas del molde original, el problema del grano grueso y la soldadura en la superficie de los perfiles de aluminio de los vehículos de nueva energía se ha resuelto por completo.
(1) El eslabón débil del molde original: la línea de posición de la nervadura media se optimizó razonablemente. Al eliminar la zona muerta de los dos pernos, nivelar el bloque de flujo, reducir la caída entre el perno y la banda de trabajo del molde inferior, acortar la banda de trabajo del molde inferior y otras medidas de mejora, los defectos de la superficie, como el grano grueso y la soldadura de la aleación de aluminio 6063 utilizada en tales vehículos, se superaron con éxito.
(2) La capacidad de extrusión se incrementó de 5 t/d a 15 t/d, y la eficiencia de producción se mejoró en gran medida.
(3) Este caso exitoso de diseño y fabricación de matrices de extrusión es representativo y referencial en la producción del mismo tipo de material, y vale la pena promoverlo.
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