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鋁合金包裝體的加工工藝

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鋁合金包裝體的加工工藝

發布日期:2019-08-31 作者:伟德安卓app下载【AG集团网址: kflaoge88.com 】工業科技有限公司 點擊:

在電動轎車上,動力電池包的分量占整車質量的30%左右。轎車輕量化,對動力電池體系能量密度的無盡尋求,都對電池包結構規劃輕量化提出要求。在電池包體系內部,箱體作爲最大的結構件,它的分量減下來,能量密度能夠得到不行忽視的提高。在結構優化再優化的前提下,運用新式原料,是電池箱體輕量化的根本途徑。暫時不提本錢,新東西小批量,本錢都比較高,那是需求後續處理的問題,不是阻遏我們考慮它的運用可能性的理由。

依據整車上得來的閱曆,被考慮運用在轎車上作爲鋼材替代品的新材料,常見的有:鋁合金,鎂合金,碳纖維複合材料,今日主角鋁合金材料,是三種材猜中相對最爲老練的技術。現在,車身有很大一部分部件都能夠運用鋁材,如熱交換器、車輪以及車身等,鋁合金能夠抵達很好的減重效果。

本文收拾鋁合金首要類型,以及鋁合金箱體首要加工辦法。

銅鑄件加工.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,鑄造鋁合金的運用。鑄造鋁合金在轎車出産制作中運用比較廣泛,且能夠依據不同的轎車出産需求供給不同鑄造辦法。在本來的商場中,鑄造鋁合金首要用于發動機、輪毂、以及防撞梁等。鑄造鋁合金電池包箱體,運用的曆史也比較長。但本來主流産品都選用傳統鑄造辦法,箱體外表粗糙,精度低,且形狀簡略,箱體壁厚不能太薄。


第二,變形鋁合金的運用。變形鋁合金與鑄造鋁合金比較具有更大的任意性與強度優勢,其合金含量相對較低,一般被用于轎車裝飾件、結構件、散熱體系和車身面板等部位。變形鋁合金包含一系列鋁合金板材,其間強度高,可焊性好的品種,現已被用于制作電池包箱體和模組。


第三,鋁基複合材料的運用。該種鋁合金材料具有超卓的規範安穩性,且具有較低密度,較高的強度,在轎車出産運用中能夠發作抗疲勞、抗開裂等優勢。


3 典型铝合金箱体加工工艺

大型鋁合金箱體成型工藝,首要包含鑄造、焊接兩類。其間能夠結束精細鑄造(或許稱爲淨規範鑄造,即鑄件的內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狀,少加工或許不加工),首要有三種:反重力鑄造、熔模精細鑄造和石膏型鑄造。


3.1 铸造

鑄造一直是批量制作鋁合金箱體的首要工藝辦法,當淨規範鑄造得到廣泛運用往後,鑄造更是大規範零件加工的福音。


反重力鑄造

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。反重力鑄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。反重力鑄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,反重力鑄造又分为低压铸造、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。


熔模精細鑄造

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。

解釋一下“CT4-6”,CT是鑄造件的規範公差等級,後邊跟的數字越大精度越低,也就是鑄件規範容許改動的規劃越大。


石膏型鑄造

石膏型可用以制成規範精度高外表粗糙度及殘留應力低的鑄件,具有許多其他鑄型不具有的特征:能精確複制模樣,可使鋁合金鑄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細鑄造用石膏型。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)并带有曲面造型的鋁合金鑄件。


3.2 焊接

現在,鋁及其合金的焊接辦法許多,其焊接辦法一般有鎢極氩弧焊(TIG焊)、熔化極氩弧焊(MIG焊)、激光焊、縫焊、電阻電焊、電子束焊、拌和沖突焊、感應焊。運用較廣的是前面兩種,鎢極氩弧焊(TIG焊)、熔化極氩弧焊(MIG焊)。


鎢極氩弧焊是鋁制品運用最遍及的焊接辦法,特別適于焊接厚度5mm以下的鋁及鋁合金,首要因爲焊接時熱量會集,電弧焚燒安穩,焊縫金屬細密,成形超卓、外表亮光,焊接接頭的強度和塑性較高,質量較好;氩氣流對焊接區的沖刷使焊接接頭冷卻加速,改進了其安排功用;接頭方式不受捆綁,且適于全方位焊接。但此辦法不宜在露天環境操作。


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。


在揉捏進程中,被揉捏金屬在變形區能取得比軋制鑄造更爲劇烈和均勻的三向壓縮應力狀況,這就能夠充分發揮被加工金屬本身的塑性;揉捏制品的精度高,制品外表質量好,還提高了金屬材料的使用率和成品率;揉捏的工藝流程短,出産便利,一次揉捏即可取得比熱模鍛或成型軋制等辦法面積更大的全體結構件。


輕金屬及輕合金具有超卓的揉捏特性,特別合適于揉捏加工,如鋁及鋁合金,能夠通過多種揉捏工藝和多種模具結構進行加工。揉捏成型也有明顯的局限性,它只適用于等截面産品,形狀也不能過于雜亂,



4 几种加工工艺的缺点

4.1 铸造简略呈现的缺点

熔模鑄造存在以下缺點:原材料價格昂貴,鑄件本錢較高;工藝進程雜亂,流程長、出産周期長;鑄件功用一般不高。

石膏型鑄造也有其缺点: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。

落實到具體鑄件缺點類型,現在趨于一起的觀念認爲,在凝集晚期,枝晶間被隔絕的液相所發作的凝集縮短不能得到液相區的有用補償,導致了首要的鑄造缺點,孔洞與熱裂。

孔洞的構成,在合金凝集的糊狀區,跟著更多固相的構成,凝集前沿液相中的氣體濃度逐漸抵達過飽和狀況。一起,因爲枝晶間的毛細效果,導致高固相分數區的部分壓力下降。當液相中過飽和氣體的分壓大于孔洞構成壓力時,孔洞將依附于枝晶臂、攙雜物或鑄模中的裂紋、凹槽處形核。隨後長大,究竟構成孔洞。

熱裂的構成,熱裂是鑄件出産中最常見的鑄造缺點之一。外裂常發作在鑄件的角落、截面厚度突變或部分冷凝緩慢且在凝集時承受拉應力的當地;內裂發作在鑄件內部終究凝集的部位,也常呈現在縮孔附近。


4.2 焊接难点

鋁簡略氧化

鋁及其合金在焊接進程中,極易發作氧化,在材料外表生成一層細密的Al2O3薄膜。Al2O3的熔點高達2050℃,遠高于鋁及鋁合金的熔點(純鋁660℃,鋁合金595℃)。Al2O3非常安穩,不易去除,在焊接進程中阻遏母材的熔化和熔合。因爲Al2O3薄膜的熔點將近鋁及鋁合金的熔點3倍,且密度又遠高于鋁及鋁合金,在焊接進程中易構成未熔合和攙雜等缺點。此外氧化膜親水性較好,焊接時會促進焊縫生成氣孔。因而,爲保證鋁合金焊接質量,需在焊接前對其外表的氧化膜嚴峻收拾,並在焊接進程中防止其再行氧化或鏟除其新發作的氧化膜。


熱導率高、比熱容大

鋁合金的比熱容和導熱率比鋼大,焊接時,電弧的熱量簡略向四周渙散,因而需選用能量會集、熱輸入的熱源,關于較厚鋁合金材料有時還需對工件進行預熱。而更高的熱輸入往往構成過熱,稍有不小心,則簡略發作焊道下垂,導致工件燒穿。


線膨脹系數大、熱裂傾向大

鋁及鋁合金的膨脹系數約爲鋼的兩倍,凝集時的體積縮短率較大(達6.5%,而鋼的爲3.5%),焊件的變形和應力較大,焊接時簡略發作縮孔、縮松、熱裂紋和較高的內應力。出産中可通過調整焊絲成分、挑選合理的工藝參數和焊接次序、合適的焊接工裝等辦法防止熱裂紋的發作。


對氫氣活絡

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。

暫時沒有揭露發表出來的鋁合金箱體規劃事例,暫時欣賞一只寶馬鑄鋁動力電池包箱體吧。

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