इलेक्ट्रिक वाहनाच्या अॅल्युमिनियम अलॉय बॅटरी ट्रेसाठी कमी दाबाच्या डाय कास्टिंग मोल्डची रचना

बॅटरी हा इलेक्ट्रिक वाहनाचा मुख्य घटक आहे आणि त्याची कार्यक्षमता बॅटरी लाइफ, ऊर्जा वापर आणि इलेक्ट्रिक वाहनाचे सेवा आयुष्य यासारखे तांत्रिक निर्देशक ठरवते. बॅटरी मॉड्यूलमधील बॅटरी ट्रे हा मुख्य घटक आहे जो वाहून नेणे, संरक्षण करणे आणि थंड करणे ही कार्ये करतो. मॉड्यूलर बॅटरी पॅक बॅटरी ट्रेमध्ये व्यवस्थित लावलेला आहे, जो बॅटरी ट्रेद्वारे कारच्या चेसिसवर निश्चित केला आहे, जसे की आकृती 1 मध्ये दर्शविले आहे. ते वाहनाच्या बॉडीच्या तळाशी स्थापित केले आहे आणि कार्यरत वातावरण कठोर आहे, बॅटरी मॉड्यूल खराब होण्यापासून रोखण्यासाठी बॅटरी ट्रेमध्ये दगडांचा आघात आणि पंक्चर रोखण्याचे कार्य असणे आवश्यक आहे. बॅटरी ट्रे हा इलेक्ट्रिक वाहनांचा एक महत्त्वाचा सुरक्षा संरचनात्मक भाग आहे. इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी अॅल्युमिनियम मिश्र धातु बॅटरी ट्रेची फॉर्मिंग प्रक्रिया आणि मोल्ड डिझाइनची ओळख खालीलप्रमाणे आहे.

आकृती १ (अ‍ॅल्युमिनियम मिश्र धातु बॅटरी ट्रे)
१ प्रक्रिया विश्लेषण आणि साचा डिझाइन
१.१ कास्टिंग विश्लेषण
इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी अॅल्युमिनियम मिश्र धातु बॅटरी ट्रे आकृती २ मध्ये दाखवली आहे. एकूण परिमाणे ११०६ मिमी × १०२९ मिमी × १३६ मिमी आहेत, भिंतीची मूळ जाडी ४ मिमी आहे, कास्टिंग गुणवत्ता सुमारे १५.५ किलो आहे आणि प्रक्रिया केल्यानंतर कास्टिंग गुणवत्ता सुमारे १२.५ किलो आहे. मटेरियल A356-T6 आहे, तन्य शक्ती ≥ २९०MPa, उत्पन्न शक्ती ≥ २२५MPa, लांबी ≥ ६%, ब्रिनेल कडकपणा ≥ ७५~९०HBS आहे, हवेची घट्टपणा आणि IP67&IP69K आवश्यकता पूर्ण करणे आवश्यक आहे.

आकृती २ (अ‍ॅल्युमिनियम मिश्र धातु बॅटरी ट्रे)
१.२ प्रक्रिया विश्लेषण
कमी दाबाचा डाई कास्टिंग ही प्रेशर कास्टिंग आणि ग्रॅव्हिटी कास्टिंगमधील एक विशेष कास्टिंग पद्धत आहे. यामध्ये दोन्हीसाठी मेटल मोल्ड वापरण्याचे फायदेच नाहीत तर स्थिर भरण्याची वैशिष्ट्ये देखील आहेत. कमी दाबाचा डाई कास्टिंगमध्ये खालपासून वरपर्यंत कमी-वेगाने भरणे, वेग नियंत्रित करणे सोपे, द्रव अॅल्युमिनियमचा लहान आघात आणि स्प्लॅश, कमी ऑक्साईड स्लॅग, उच्च ऊतींची घनता आणि उच्च यांत्रिक गुणधर्म हे फायदे आहेत. कमी दाबाच्या डाई कास्टिंग अंतर्गत, द्रव अॅल्युमिनियम सहजतेने भरले जाते आणि कास्टिंग दाबाखाली घनरूप होते आणि स्फटिकरूप होते आणि उच्च दाट रचना, उच्च यांत्रिक गुणधर्म आणि सुंदर देखावा असलेले कास्टिंग मिळवता येते, जे मोठ्या पातळ-भिंतींच्या कास्टिंग तयार करण्यासाठी योग्य आहे.
कास्टिंगसाठी आवश्यक असलेल्या यांत्रिक गुणधर्मांनुसार, कास्टिंग मटेरियल A356 आहे, जे T6 उपचारानंतर ग्राहकांच्या गरजा पूर्ण करू शकते, परंतु या मटेरियलच्या ओतण्याच्या तरलतेसाठी सामान्यतः मोठे आणि पातळ कास्टिंग तयार करण्यासाठी साच्याच्या तापमानाचे वाजवी नियंत्रण आवश्यक असते.
१.३ ओतण्याची पद्धत
मोठ्या आणि पातळ कास्टिंगची वैशिष्ट्ये लक्षात घेता, अनेक गेट्स डिझाइन करणे आवश्यक आहे. त्याच वेळी, द्रव अॅल्युमिनियमचे सहज भरणे सुनिश्चित करण्यासाठी, खिडकीवर भरण्याचे चॅनेल जोडले जातात, जे पोस्ट-प्रोसेसिंगद्वारे काढून टाकणे आवश्यक आहे. सुरुवातीच्या टप्प्यात ओतण्याच्या प्रणालीच्या दोन प्रक्रिया योजना तयार केल्या गेल्या आणि प्रत्येक योजनेची तुलना करण्यात आली. आकृती 3 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, योजना 1 9 गेट्सची व्यवस्था करते आणि खिडकीवर फीडिंग चॅनेल जोडते; योजना 2 कास्टिंगच्या बाजूने ओतण्याचे 6 गेट्स तयार करण्यासाठी व्यवस्था करते. CAE सिम्युलेशन विश्लेषण आकृती 4 आणि आकृती 5 मध्ये दाखवले आहे. साच्याची रचना ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी सिम्युलेशन परिणामांचा वापर करा, कास्टिंगच्या गुणवत्तेवर साच्याच्या डिझाइनचा प्रतिकूल परिणाम टाळण्याचा प्रयत्न करा, कास्टिंग दोषांची शक्यता कमी करा आणि कास्टिंगचे विकास चक्र कमी करा.

आकृती ३ (कमी दाबासाठी दोन प्रक्रिया योजनांची तुलना)

आकृती ४ (भरताना तापमान क्षेत्राची तुलना)

आकृती ५ (घनीकरणानंतर संकोचन सच्छिद्रता दोषांची तुलना)
वरील दोन्ही योजनांच्या सिम्युलेशन निकालांवरून असे दिसून येते की पोकळीतील द्रव अॅल्युमिनियम अंदाजे समांतरपणे वरच्या दिशेने सरकते, जे संपूर्ण द्रव अॅल्युमिनियमच्या समांतर भरण्याच्या सिद्धांताशी सुसंगत आहे आणि कास्टिंगच्या सिम्युलेटेड संकोचन सच्छिद्रता भागांना कूलिंग आणि इतर पद्धतींनी मजबूत करून सोडवले जाते.
दोन्ही योजनांचे फायदे: सिम्युलेटेड फिलिंग दरम्यान द्रव अॅल्युमिनियमच्या तापमानावरून, स्कीम १ द्वारे तयार केलेल्या कास्टिंगच्या दूरच्या टोकाचे तापमान स्कीम २ पेक्षा जास्त एकरूपता दर्शवते, जे पोकळी भरण्यास अनुकूल आहे. स्कीम २ द्वारे तयार केलेल्या कास्टिंगमध्ये स्कीम १ सारखे गेट रेसिड्यू नसतात. संकोचन सच्छिद्रता स्कीम १ पेक्षा चांगली असते.
दोन्ही योजनांचे तोटे: स्कीम १ मध्ये तयार होणाऱ्या कास्टिंगवर गेटची व्यवस्था केलेली असल्याने, कास्टिंगवर गेटचे अवशेष असतील, जे मूळ कास्टिंगच्या तुलनेत सुमारे ०.७ka वाढतील. स्कीम २ सिम्युलेटेड फिलिंगमधील लिक्विड अॅल्युमिनियमच्या तापमानावरून, दूरच्या टोकावरील लिक्विड अॅल्युमिनियमचे तापमान आधीच कमी आहे आणि सिम्युलेशन मोल्ड तापमानाच्या आदर्श स्थितीखाली आहे, त्यामुळे लिक्विड अॅल्युमिनियमची प्रवाह क्षमता प्रत्यक्ष स्थितीत अपुरी असू शकते आणि कास्टिंग मोल्डिंगमध्ये अडचणीची समस्या उद्भवू शकते.
विविध घटकांच्या विश्लेषणासह एकत्रितपणे, स्कीम २ ही ओतण्याची प्रणाली म्हणून निवडण्यात आली. स्कीम २ मधील कमतरता लक्षात घेता, ओतण्याची प्रणाली आणि हीटिंग सिस्टम साच्याच्या डिझाइनमध्ये अनुकूलित केले आहेत. आकृती ६ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, ओव्हरफ्लो राइजर जोडला आहे, जो द्रव अॅल्युमिनियम भरण्यासाठी फायदेशीर आहे आणि मोल्डेड कास्टिंगमध्ये दोषांची घटना कमी करतो किंवा टाळतो.

आकृती ६ (ऑप्टिमाइज्ड ओतण्याची प्रणाली)
१.४ शीतकरण प्रणाली
कास्टिंगच्या उच्च यांत्रिक कार्यक्षमतेच्या आवश्यकता असलेले ताण सहन करणारे भाग आणि क्षेत्रे योग्यरित्या थंड करणे किंवा फीड करणे आवश्यक आहे जेणेकरून संकोचन सच्छिद्रता किंवा थर्मल क्रॅकिंग टाळता येईल. कास्टिंगची मूळ भिंतीची जाडी 4 मिमी आहे आणि साच्याच्या उष्णतेच्या अपव्ययाने घनीकरण प्रभावित होईल. त्याच्या महत्त्वाच्या भागांसाठी, आकृती 7 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, एक शीतकरण प्रणाली स्थापित केली जाते. भरणे पूर्ण झाल्यानंतर, पाणी थंड करण्यासाठी द्या आणि विशिष्ट थंड वेळ ओतण्याच्या ठिकाणी समायोजित करणे आवश्यक आहे जेणेकरून गेटच्या टोकापासून गेटच्या टोकापर्यंत घनीकरणाचा क्रम तयार होईल आणि फीड इफेक्ट साध्य करण्यासाठी गेट आणि राइजर शेवटी घनीकरण केले जातील. जाड भिंतीची जाडी असलेला भाग इन्सर्टमध्ये पाणी थंड करण्याची पद्धत स्वीकारतो. या पद्धतीचा प्रत्यक्ष कास्टिंग प्रक्रियेत चांगला परिणाम होतो आणि संकोचन सच्छिद्रता टाळता येते.

आकृती ७ (कूलिंग सिस्टम)
१.५ एक्झॉस्ट सिस्टम
कमी दाबाच्या डाय कास्टिंग धातूची पोकळी बंद असल्याने, त्यात वाळूच्या साच्यांसारखी चांगली हवा पारगम्यता नसते, तसेच सामान्य गुरुत्वाकर्षण कास्टिंगमध्ये ते राइझर्समधून बाहेर पडत नाही, कमी दाबाच्या कास्टिंग पोकळीतील एक्झॉस्ट द्रव अॅल्युमिनियमच्या भरण्याच्या प्रक्रियेवर आणि कास्टिंगच्या गुणवत्तेवर परिणाम करेल. कमी दाबाच्या डाय कास्टिंग मोल्डला पार्टिंग पृष्ठभागातील अंतर, एक्झॉस्ट ग्रूव्ह आणि एक्झॉस्ट प्लग, पुश रॉड इत्यादींमधून बाहेर काढता येते.
एक्झॉस्ट सिस्टीममधील एक्झॉस्ट आकाराची रचना ओव्हरफ्लो न होता एक्झॉस्टसाठी अनुकूल असावी, एक वाजवी एक्झॉस्ट सिस्टीम कास्टिंगला अपुरे भरणे, सैल पृष्ठभाग आणि कमी ताकद यासारख्या दोषांपासून रोखू शकते. ओतण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान द्रव अॅल्युमिनियमचे अंतिम भरण्याचे क्षेत्र, जसे की साइड रेस्ट आणि वरच्या साच्याचा राइजर, एक्झॉस्ट गॅसने सुसज्ज असणे आवश्यक आहे. कमी दाबाच्या डाय कास्टिंगच्या प्रत्यक्ष प्रक्रियेत द्रव अॅल्युमिनियम सहजपणे एक्झॉस्ट प्लगच्या गॅपमध्ये वाहते हे लक्षात घेता, ज्यामुळे साचा उघडल्यावर एअर प्लग बाहेर काढला जातो अशी परिस्थिती निर्माण होते, अनेक प्रयत्न आणि सुधारणांनंतर तीन पद्धती स्वीकारल्या जातात: पद्धत 1 आकृती 8(a) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे पावडर मेटलर्जी सिंटर्ड एअर प्लग वापरते, तोटा असा आहे की उत्पादन खर्च जास्त आहे; पद्धत 2 आकृती 8(b) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे 0.1 मिमी अंतरासह सीम-प्रकार एक्झॉस्ट प्लग वापरते, तोटा असा आहे की पेंट फवारल्यानंतर एक्झॉस्ट सीम सहजपणे ब्लॉक केला जातो; पद्धत ३ मध्ये वायर-कट एक्झॉस्ट प्लग वापरला जातो, आकृती ८(क) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे अंतर ०.१५~०.२ मिमी आहे. कमी प्रक्रिया कार्यक्षमता आणि उच्च उत्पादन खर्च हे त्याचे तोटे आहेत. कास्टिंगच्या प्रत्यक्ष क्षेत्रानुसार वेगवेगळे एक्झॉस्ट प्लग निवडणे आवश्यक आहे. साधारणपणे, कास्टिंगच्या पोकळीसाठी सिंटर केलेले आणि वायर-कट व्हेंट प्लग वापरले जातात आणि वाळूच्या कोर हेडसाठी सीम प्रकार वापरला जातो.

आकृती ८ (कमी दाबाच्या डाय कास्टिंगसाठी योग्य असलेले ३ प्रकारचे एक्झॉस्ट प्लग)
१.६ हीटिंग सिस्टम
कास्टिंग आकाराने मोठे आणि भिंतीच्या जाडीने पातळ आहे. साच्याच्या प्रवाह विश्लेषणात, भरण्याच्या शेवटी द्रव अॅल्युमिनियमचा प्रवाह दर अपुरा असतो. कारण असे आहे की द्रव अॅल्युमिनियम वाहून जाण्यासाठी खूप लांब असतो, तापमान कमी होते आणि द्रव अॅल्युमिनियम आगाऊ घट्ट होते आणि त्याची प्रवाह क्षमता गमावते, कोल्ड शट किंवा अपुरा ओतणे होते, वरच्या डाईचा राइजर फीडिंगचा परिणाम साध्य करू शकणार नाही. या समस्यांवर आधारित, कास्टिंगची भिंतीची जाडी आणि आकार बदलल्याशिवाय, द्रव अॅल्युमिनियमचे तापमान आणि साच्याचे तापमान वाढवा, द्रव अॅल्युमिनियमची तरलता सुधारा आणि कोल्ड शट किंवा अपुरा ओतण्याची समस्या सोडवा. तथापि, जास्त द्रव अॅल्युमिनियम तापमान आणि साच्याचे तापमान नवीन थर्मल जंक्शन किंवा संकोचन सच्छिद्रता निर्माण करेल, परिणामी कास्टिंग प्रक्रियेनंतर जास्त समतल पिनहोल तयार होतील. म्हणून, योग्य द्रव अॅल्युमिनियम तापमान आणि योग्य साच्याचे तापमान निवडणे आवश्यक आहे. अनुभवानुसार, द्रव अॅल्युमिनियमचे तापमान सुमारे 720℃ वर नियंत्रित केले जाते आणि साच्याचे तापमान 320~350℃ वर नियंत्रित केले जाते.
कास्टिंगचा आकारमान मोठा असल्याने, भिंतीची जाडी पातळ असल्याने आणि उंची कमी असल्याने, साच्याच्या वरच्या भागावर हीटिंग सिस्टम बसवली जाते. आकृती ९ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, ज्वालाची दिशा साच्याच्या तळाशी आणि बाजूला असते जेणेकरून कास्टिंगचा खालचा भाग आणि बाजू गरम होईल. साइटवरील ओतण्याच्या परिस्थितीनुसार, गरम होण्याची वेळ आणि ज्वाला समायोजित करा, वरच्या साच्याच्या भागाचे तापमान ३२०~३५० ℃ वर नियंत्रित करा, द्रव अॅल्युमिनियमची तरलता वाजवी मर्यादेत सुनिश्चित करा आणि द्रव अॅल्युमिनियम पोकळी आणि राइजर भरा. प्रत्यक्ष वापरात, हीटिंग सिस्टम प्रभावीपणे द्रव अॅल्युमिनियमची तरलता सुनिश्चित करू शकते.

आकृती ९ (हीटिंग सिस्टम)
२. साच्याची रचना आणि कार्य तत्व
कमी दाबाच्या डाय कास्टिंग प्रक्रियेनुसार, कास्टिंगची वैशिष्ट्ये आणि उपकरणांच्या रचनेसह एकत्रितपणे, तयार झालेले कास्टिंग वरच्या साच्यात राहते याची खात्री करण्यासाठी, वरच्या साच्यावर पुढील, मागील, डावी आणि उजवी कोर-पुलिंग स्ट्रक्चर्स डिझाइन केल्या जातात. कास्टिंग तयार झाल्यानंतर आणि घट्ट झाल्यानंतर, वरचे आणि खालचे साचे प्रथम उघडले जातात आणि नंतर कोरला 4 दिशांनी खेचले जातात आणि शेवटी वरच्या साच्याची वरची प्लेट तयार झालेले कास्टिंग बाहेर ढकलते. साच्याची रचना आकृती 10 मध्ये दर्शविली आहे.

आकृती १० (साच्या रचना)
MAT अॅल्युमिनियम कडून मे जियांग यांनी संपादित केले.