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铝合金包装体的加工工艺

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铝合金包装体的加工工艺

发布日期:2019-08-31 作者:苏州永道工业科技有限公司 点击:

在电动轿车上,动力电池包的分量占整车质量的30%左右。轿车轻量化,对动力电池体系能量密度的无尽寻求,都对电池包结构规划轻量化提出要求。在电池包体系内部,箱体作为最大的结构件,它的分量减下来,能量密度能够得到不行忽视的提高。在结构优化再优化的前提下,运用新式原料,是电池箱体轻量化的根本途径。暂时不提本钱,新东西小批量,本钱都比较高,那是需求后续处理的问题,不是阻遏我们考虑它的运用可能性的理由。

依据整车上得来的阅历,被考虑运用在轿车上作为钢材替代品的新材料,常见的有:铝合金,镁合金,碳纤维复合材料,今日主角铝合金材料,是三种材猜中相对最为老练的技术。现在,车身有很大一部分部件都能够运用铝材,如热交换器、车轮以及车身等,铝合金能够抵达很好的减重效果。

本文收拾铝合金首要类型,以及铝合金箱体首要加工办法。

铜铸件加工.jpg


1 铝合金的类型和功用

铝元素是地壳中含量最丰富的金属元素,约占8. 13%。铝原子序数 为13,原子量27,,熔点660℃,密度2.7g/cm^3 。铝合金结构件的实践密度,依据加工工艺办法不同,在小规划内改动, 压铸 的2.6-2.63 g/cm^3 左右,揉捏的2.68-2.7 g/cm^3,铸造的2.69-2.72 g/cm^3。

网上搜来的典型铝合金板材力学参数,典型6系铝板材,拉伸强度310 MPa,屈从强度276 MPa;5系的力学功用参数低于6系,7系的高于6系。常见的钢材Q235特性参数,抗拉强度375-500 MPa,屈从强度235 MPa。对比钢材和铝材,拉伸强度和屈从强度,铝材略低。


2 铝合金的品种

榜首,铸造铝合金的运用。铸造铝合金在轿车出产制作中运用比较广泛,且能够依据不同的轿车出产需求供给不同铸造办法。在本来的商场中,铸造铝合金首要用于发动机、轮毂、以及防撞梁等。铸造铝合金电池包箱体,运用的历史也比较长。但本来主流产品都选用传统铸造办法,箱体外表粗糙,精度低,且形状简略,箱体壁厚不能太薄。


第二,变形铝合金的运用。变形铝合金与铸造铝合金比较具有更大的任意性与强度优势,其合金含量相对较低,一般被用于轿车装饰件、结构件、散热体系和车身面板等部位。变形铝合金包含一系列铝合金板材,其间强度高,可焊性好的品种,现已被用于制作电池包箱体和模组。


第三,铝基复合材料的运用。该种铝合金材料具有超卓的规范安稳性,且具有较低密度,较高的强度,在轿车出产运用中能够发作抗疲劳、抗开裂等优势。


3 典型铝合金箱体加工工艺

大型铝合金箱体成型工艺,首要包含铸造、焊接两类。其间能够结束精细铸造(或许称为净规范铸造,即铸件的内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状,少加工或许不加工),首要有三种:反重力铸造、熔模精细铸造和石膏型铸造。


3.1 铸造

铸造一直是批量制作铝合金箱体的首要工艺办法,当净规范铸造得到广泛运用往后,铸造更是大规范零件加工的福音。


反重力铸造

使用外加压力使合金液沿着与重力相反的方向,自下而上充型并凝集的一种铸造办法。反重力铸造工艺具有充型平稳、充型速率可控、温度场散布合理、在压力下凝集并有利于铸件凝集补缩的首要特征。反重力铸造铸件的力学功用较好、安排细密且铸造缺点少。

按不同工艺进程,反重力铸造又分为低压铸造、差压铸造和调压铸造等。二战期间,低压铸造技术被创造,并用于制作出了飞机风冷发动机缸体铸件;低压铸造基础上,开宣布兼有低压铸造和压力釜铸造特征的差压铸造工艺,用于制作大型、杂乱、薄壁零件。在差压铸造基础上开宣布了调压铸造工艺。调压铸造与差压铸造最大的差异在于,其不只能够结束正压的控制,还能够结束负压的控制,一起对控制体系控制精度的要求也更高。


熔模精细铸造

熔模铸造具有以下长处:熔模铸件有着很高的规范精度和外表光洁度,规范精度一般可达 CT4-6(砂型铸造为 CT10-13,压铸为 CT5-7);规划活络,能够铸造出高度杂乱的铸件;清洁出产,型砂中无化学粘结剂,低温下模料对环境无害,旧砂回收率95%以上。

解释一下“CT4-6”,CT是铸造件的规范公差等级,后边跟的数字越大精度越低,也就是铸件规范容许改动的规划越大。


石膏型铸造

石膏型可用以制成规范精度高外表粗糙度及残留应力低的铸件,具有许多其他铸型不具有的特征:能精确复制模样,可使铝合金铸件的外表粗糙度抵达0.8~3.2μm;热导率低,薄壁部位易完好成形,最薄可铸出 0.5mm 的薄壁;可制作形状杂乱的铸件。

铸造用石膏型首要有三种:不发泡石膏型、发泡石膏型和熔模精细铸造用石膏型。不发泡石膏型透气性很差,首要选用低压铸造出产功用要求较低的铸件。发泡石膏型具有必定的透气性,能够用于出产薄壁(最薄 0.5 mm)并带有曲面造型的铝合金铸件。


3.2 焊接

现在,铝及其合金的焊接办法许多,其焊接办法一般有钨极氩弧焊(TIG焊)、熔化极氩弧焊(MIG焊)、激光焊、缝焊、电阻电焊、电子束焊、拌和冲突焊、感应焊。运用较广的是前面两种,钨极氩弧焊(TIG焊)、熔化极氩弧焊(MIG焊)。


钨极氩弧焊是铝制品运用最遍及的焊接办法,特别适于焊接厚度5mm以下的铝及铝合金,首要因为焊接时热量会集,电弧焚烧安稳,焊缝金属细密,成形超卓、外表亮光,焊接接头的强度和塑性较高,质量较好;氩气流对焊接区的冲刷使焊接接头冷却加速,改进了其安排功用;接头方式不受捆绑,且适于全方位焊接。但此办法不宜在露天环境操作。


与钨极氩弧焊比较, 熔化极氩弧焊(MIG焊)除了上述特征外,还具有焊接效率高,易结束主动焊和半主动焊,且适用于各种板厚的铝及其合金焊接等长处。但因为送丝体系捆绑,焊丝直径不宜过大,且焊缝气孔活络性较大。


3.3 揉捏成型

揉捏成型,是对放在模具型腔(或揉捏筒)内的金属坯料施加强壮的压力,迫使金属坯料发作定向塑性变形,从揉捏模的模孔中挤出,然后取得所需断面形状、规范并具有必定力学功用的零件或半成品的塑性加工办法。 揉捏成型在电池包箱体加工进程中,一般需求协作其他工艺办法运用。


在揉捏进程中,被揉捏金属在变形区能取得比轧制铸造更为剧烈和均匀的三向压缩应力状况,这就能够充分发挥被加工金属本身的塑性;揉捏制品的精度高,制品外表质量好,还提高了金属材料的使用率和成品率;揉捏的工艺流程短,出产便利,一次揉捏即可取得比热模锻或成型轧制等办法面积更大的全体结构件。


轻金属及轻合金具有超卓的揉捏特性,特别合适于揉捏加工,如铝及铝合金,能够通过多种揉捏工艺和多种模具结构进行加工。揉捏成型也有明显的局限性,它只适用于等截面产品,形状也不能过于杂乱,



4 几种加工工艺的缺点

4.1 铸造简略呈现的缺点

熔模铸造存在以下缺点:原材料价格昂贵,铸件本钱较高;工艺进程杂乱,流程长、出产周期长;铸件功用一般不高。

石膏型铸造也有其缺点:石膏型激冷效果差,当铸件壁厚差异大时,厚大处简略呈现缩松、缩孔等缺点;石膏型透气性极差,铸件易构成气孔呛火等缺点。

落实到具体铸件缺点类型,现在趋于一起的观念认为,在凝集晚期,枝晶间被隔绝的液相所发作的凝集缩短不能得到液相区的有用补偿,导致了首要的铸造缺点,孔洞与热裂。

孔洞的构成,在合金凝集的糊状区,跟着更多固相的构成,凝集前沿液相中的气体浓度逐渐抵达过饱和状况。一起,因为枝晶间的毛细效果,导致高固相分数区的部分压力下降。当液相中过饱和气体的分压大于孔洞构成压力时,孔洞将依附于枝晶臂、搀杂物或铸模中的裂纹、凹槽处形核。随后长大,究竟构成孔洞。

热裂的构成,热裂是铸件出产中最常见的铸造缺点之一。外裂常发作在铸件的角落、截面厚度突变或部分冷凝缓慢且在凝集时承受拉应力的当地;内裂发作在铸件内部终究凝集的部位,也常呈现在缩孔附近。


4.2 焊接难点

铝简略氧化

铝及其合金在焊接进程中,极易发作氧化,在材料外表生成一层细密的Al2O3薄膜。Al2O3的熔点高达2050℃,远高于铝及铝合金的熔点(纯铝660℃,铝合金595℃)。Al2O3非常安稳,不易去除,在焊接进程中阻遏母材的熔化和熔合。因为Al2O3薄膜的熔点将近铝及铝合金的熔点3倍,且密度又远高于铝及铝合金,在焊接进程中易构成未熔合和搀杂等缺点。此外氧化膜亲水性较好,焊接时会促进焊缝生成气孔。因而,为保证铝合金焊接质量,需在焊接前对其外表的氧化膜严峻收拾,并在焊接进程中防止其再行氧化或铲除其新发作的氧化膜。


热导率高、比热容大

铝合金的比热容和导热率比钢大,焊接时,电弧的热量简略向四周涣散,因而需选用能量会集、热输入的热源,关于较厚铝合金材料有时还需对工件进行预热。而更高的热输入往往构成过热,稍有不小心,则简略发作焊道下垂,导致工件烧穿。


线膨胀系数大、热裂倾向大

铝及铝合金的膨胀系数约为钢的两倍,凝集时的体积缩短率较大(达6.5%,而钢的为3.5%),焊件的变形和应力较大,焊接时简略发作缩孔、缩松、热裂纹和较高的内应力。出产中可通过调整焊丝成分、挑选合理的工艺参数和焊接次序、合适的焊接工装等办法防止热裂纹的发作。


对氢气活络

铝材焊接时易发作气孔,因为液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因而当熔池温度快速冷却与凝集时,氢来不及溢出,简略在焊缝中凝集构成气孔。焊缝中氢元素首要来自弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材外表氧化膜吸附的水分;铝的导热系数很大,在相同的工艺条件下,铝熔合区的冷却速度是钢的4-7倍,不利于气泡的逸出,这也是构成气孔的一个重要因素。铝与钢比较, 铝发作的氢气泡为钢材发作的40倍。因而,对氢的来历要严峻控制,以防止气孔的构成;一起,焊接前对母材坡口与焊丝进行收拾也是很必要的。

暂时没有揭露发表出来的铝合金箱体规划事例,暂时欣赏一只宝马铸铝动力电池包箱体吧。

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