ઇલેક્ટ્રિક વાહનના એલ્યુમિનિયમ એલોય બેટરી ટ્રે માટે લો પ્રેશર ડાઇ કાસ્ટિંગ મોલ્ડની ડિઝાઇન

બેટરી એ ઇલેક્ટ્રિક વાહનનો મુખ્ય ઘટક છે, અને તેનું પ્રદર્શન ઇલેક્ટ્રિક વાહનની બેટરી લાઇફ, ઉર્જા વપરાશ અને સર્વિસ લાઇફ જેવા ટેકનિકલ સૂચકાંકો નક્કી કરે છે. બેટરી મોડ્યુલમાં બેટરી ટ્રે એ મુખ્ય ઘટક છે જે વહન, રક્ષણ અને ઠંડકના કાર્યો કરે છે. મોડ્યુલર બેટરી પેક બેટરી ટ્રેમાં ગોઠવાયેલ છે, જે બેટરી ટ્રે દ્વારા કારના ચેસિસ પર નિશ્ચિત છે, જેમ કે આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. કારણ કે તે વાહનના શરીરના તળિયે સ્થાપિત થયેલ છે અને કાર્યકારી વાતાવરણ કઠોર છે, બેટરી મોડ્યુલને નુકસાન થતું અટકાવવા માટે બેટરી ટ્રેમાં પથ્થરની અસર અને પંચરને રોકવાનું કાર્ય હોવું જરૂરી છે. બેટરી ટ્રે ઇલેક્ટ્રિક વાહનોનો એક મહત્વપૂર્ણ સલામતી માળખાકીય ભાગ છે. નીચે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે એલ્યુમિનિયમ એલોય બેટરી ટ્રેની રચના પ્રક્રિયા અને મોલ્ડ ડિઝાઇનનો પરિચય આપે છે.

આકૃતિ 1 (એલ્યુમિનિયમ એલોય બેટરી ટ્રે)
૧ પ્રક્રિયા વિશ્લેષણ અને મોલ્ડ ડિઝાઇન
૧.૧ કાસ્ટિંગ વિશ્લેષણ
ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે એલ્યુમિનિયમ એલોય બેટરી ટ્રે આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવી છે. એકંદર પરિમાણો 1106mm×1029mm×136mm છે, દિવાલની મૂળભૂત જાડાઈ 4mm છે, કાસ્ટિંગ ગુણવત્તા લગભગ 15.5kg છે, અને પ્રક્રિયા પછી કાસ્ટિંગ ગુણવત્તા લગભગ 12.5kg છે. સામગ્રી A356-T6 છે, તાણ શક્તિ ≥ 290MPa, ઉપજ શક્તિ ≥ 225MPa, વિસ્તરણ ≥ 6%, બ્રિનેલ કઠિનતા ≥ 75~90HBS છે, હવાની ચુસ્તતા અને IP67&IP69K જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવાની જરૂર છે.

આકૃતિ 2 (એલ્યુમિનિયમ એલોય બેટરી ટ્રે)
૧.૨ પ્રક્રિયા વિશ્લેષણ
લો પ્રેશર ડાઇ કાસ્ટિંગ એ પ્રેશર કાસ્ટિંગ અને ગ્રેવિટી કાસ્ટિંગ વચ્ચેની એક ખાસ કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ છે. તેમાં ફક્ત બંને માટે મેટલ મોલ્ડનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા જ નથી, પરંતુ તેમાં સ્થિર ભરણની લાક્ષણિકતાઓ પણ છે. લો પ્રેશર ડાઇ કાસ્ટિંગમાં નીચેથી ઉપર સુધી ઓછી ગતિએ ભરણ, ગતિને નિયંત્રિત કરવામાં સરળતા, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમનો નાનો પ્રભાવ અને છાંટો, ઓછો ઓક્સાઇડ સ્લેગ, ઉચ્ચ પેશી ઘનતા અને ઉચ્ચ યાંત્રિક ગુણધર્મોના ફાયદા છે. ઓછા દબાણવાળા ડાઇ કાસ્ટિંગ હેઠળ, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ સરળતાથી ભરાય છે, અને કાસ્ટિંગ દબાણ હેઠળ ઘન બને છે અને સ્ફટિકીકરણ થાય છે, અને ઉચ્ચ ગાઢ માળખું, ઉચ્ચ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને સુંદર દેખાવ સાથે કાસ્ટિંગ મેળવી શકાય છે, જે મોટા પાતળા-દિવાલોવાળા કાસ્ટિંગ બનાવવા માટે યોગ્ય છે.
કાસ્ટિંગ માટે જરૂરી યાંત્રિક ગુણધર્મો અનુસાર, કાસ્ટિંગ સામગ્રી A356 છે, જે T6 ટ્રીટમેન્ટ પછી ગ્રાહકોની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, પરંતુ આ સામગ્રીની રેડવાની પ્રવાહીતાને સામાન્ય રીતે મોટા અને પાતળા કાસ્ટિંગ બનાવવા માટે મોલ્ડ તાપમાનના વાજબી નિયંત્રણની જરૂર પડે છે.
૧.૩ રેડવાની પદ્ધતિ
મોટા અને પાતળા કાસ્ટિંગની લાક્ષણિકતાઓને ધ્યાનમાં રાખીને, બહુવિધ દરવાજા ડિઝાઇન કરવાની જરૂર છે. તે જ સમયે, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમનું સરળ ભરણ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, બારી પર ફિલિંગ ચેનલો ઉમેરવામાં આવે છે, જેને પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ દ્વારા દૂર કરવાની જરૂર છે. પ્રારંભિક તબક્કામાં રેડિંગ સિસ્ટમની બે પ્રક્રિયા યોજનાઓ ડિઝાઇન કરવામાં આવી હતી, અને દરેક યોજનાની તુલના કરવામાં આવી હતી. આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, યોજના 1 9 દરવાજા ગોઠવે છે અને બારી પર ફીડિંગ ચેનલો ઉમેરે છે; યોજના 2 કાસ્ટિંગની બાજુથી રેડતા 6 દરવાજા ગોઠવે છે. CAE સિમ્યુલેશન વિશ્લેષણ આકૃતિ 4 અને આકૃતિ 5 માં બતાવવામાં આવ્યું છે. મોલ્ડ સ્ટ્રક્ચરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે સિમ્યુલેશન પરિણામોનો ઉપયોગ કરો, કાસ્ટિંગની ગુણવત્તા પર મોલ્ડ ડિઝાઇનની પ્રતિકૂળ અસર ટાળવાનો પ્રયાસ કરો, કાસ્ટિંગ ખામીઓની સંભાવના ઓછી કરો અને કાસ્ટિંગના વિકાસ ચક્રને ટૂંકા કરો.

આકૃતિ 3 (નીચા દબાણ માટે બે પ્રક્રિયા યોજનાઓની સરખામણી)

આકૃતિ 4 (ભરણ દરમિયાન તાપમાન ક્ષેત્રની સરખામણી)

આકૃતિ 5 (ઘનકરણ પછી સંકોચન છિદ્રાળુતા ખામીઓની સરખામણી)
ઉપરોક્ત બે યોજનાઓના સિમ્યુલેશન પરિણામો દર્શાવે છે કે પોલાણમાં પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ લગભગ સમાંતર રીતે ઉપર તરફ ખસે છે, જે સમગ્ર પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમના સમાંતર ભરણના સિદ્ધાંત સાથે સુસંગત છે, અને કાસ્ટિંગના સિમ્યુલેટેડ સંકોચન છિદ્રાળુતા ભાગોને ઠંડક અને અન્ય પદ્ધતિઓને મજબૂત કરીને ઉકેલવામાં આવે છે.
બે યોજનાઓના ફાયદા: સિમ્યુલેટેડ ફિલિંગ દરમિયાન પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમના તાપમાનને ધ્યાનમાં લેતા, સ્કીમ 1 દ્વારા રચાયેલા કાસ્ટિંગના દૂરના છેડાનું તાપમાન સ્કીમ 2 કરતા વધુ એકરૂપતા ધરાવે છે, જે પોલાણ ભરવા માટે અનુકૂળ છે. સ્કીમ 2 દ્વારા રચાયેલા કાસ્ટિંગમાં સ્કીમ 1 જેવા ગેટ અવશેષો નથી. સંકોચન છિદ્રાળુતા સ્કીમ 1 કરતા વધુ સારી છે.
બે યોજનાઓના ગેરફાયદા: કારણ કે સ્કીમ 1 માં બનવા માટેના કાસ્ટિંગ પર ગેટ ગોઠવાયેલ છે, કાસ્ટિંગ પર ગેટ અવશેષ હશે, જે મૂળ કાસ્ટિંગની તુલનામાં લગભગ 0.7ka વધશે. સ્કીમ 2 સિમ્યુલેટેડ ફિલિંગમાં પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમના તાપમાનથી, દૂરના છેડે પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમનું તાપમાન પહેલેથી જ ઓછું છે, અને સિમ્યુલેશન મોલ્ડ તાપમાનની આદર્શ સ્થિતિ હેઠળ છે, તેથી પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમની પ્રવાહ ક્ષમતા વાસ્તવિક સ્થિતિમાં અપૂરતી હોઈ શકે છે, અને કાસ્ટિંગ મોલ્ડિંગમાં મુશ્કેલીની સમસ્યા હશે.
વિવિધ પરિબળોના વિશ્લેષણ સાથે, સ્કીમ 2 ને રેડવાની સિસ્ટમ તરીકે પસંદ કરવામાં આવી હતી. સ્કીમ 2 ની ખામીઓને ધ્યાનમાં રાખીને, મોલ્ડ ડિઝાઇનમાં રેડવાની સિસ્ટમ અને હીટિંગ સિસ્ટમને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી છે. આકૃતિ 6 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઓવરફ્લો રાઇઝર ઉમેરવામાં આવ્યું છે, જે પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ ભરવા માટે ફાયદાકારક છે અને મોલ્ડેડ કાસ્ટિંગમાં ખામીઓની ઘટના ઘટાડે છે અથવા ટાળે છે.

આકૃતિ 6 (ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ રેડવાની સિસ્ટમ)
૧.૪ ઠંડક પ્રણાલી
કાસ્ટિંગના ઉચ્ચ યાંત્રિક કામગીરી આવશ્યકતાઓ ધરાવતા તણાવ-સહન ભાગો અને વિસ્તારોને સંકોચન છિદ્રાળુતા અથવા થર્મલ ક્રેકીંગ ટાળવા માટે યોગ્ય રીતે ઠંડુ અથવા ફીડ કરવાની જરૂર છે. કાસ્ટિંગની મૂળભૂત દિવાલ જાડાઈ 4 મીમી છે, અને ઘનકરણ ઘાટના ગરમીના વિસર્જનથી પ્રભાવિત થશે. તેના મહત્વપૂર્ણ ભાગો માટે, આકૃતિ 7 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક ઠંડક પ્રણાલી સેટ કરવામાં આવી છે. ભરણ પૂર્ણ થયા પછી, પાણી ઠંડુ થવા દો, અને રેડવાની જગ્યા પર ચોક્કસ ઠંડક સમય ગોઠવવાની જરૂર છે જેથી ખાતરી થાય કે ઘનકરણનો ક્રમ ગેટના છેડાથી ગેટના છેડા સુધી રચાય છે, અને ગેટ અને રાઇઝર છેડા પર ઘન થાય છે જેથી ફીડ અસર પ્રાપ્ત થાય. જાડી દિવાલની જાડાઈ ધરાવતો ભાગ ઇન્સર્ટમાં પાણી ઠંડક ઉમેરવાની પદ્ધતિ અપનાવે છે. આ પદ્ધતિ વાસ્તવિક કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયામાં વધુ સારી અસર કરે છે અને સંકોચન છિદ્રાળુતા ટાળી શકે છે.

આકૃતિ 7 (ઠંડક પ્રણાલી)
૧.૫ એક્ઝોસ્ટ સિસ્ટમ
ઓછા દબાણવાળા ડાઇ કાસ્ટિંગ મેટલનું પોલાણ બંધ હોવાથી, તેમાં રેતીના મોલ્ડની જેમ સારી હવા અભેદ્યતા હોતી નથી, અને સામાન્ય ગુરુત્વાકર્ષણ કાસ્ટિંગમાં તે રાઇઝર દ્વારા બહાર નીકળતું નથી, ઓછા દબાણવાળા કાસ્ટિંગ પોલાણનું એક્ઝોસ્ટ પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમની ભરણ પ્રક્રિયા અને કાસ્ટિંગની ગુણવત્તાને અસર કરશે. ઓછા દબાણવાળા ડાઇ કાસ્ટિંગ મોલ્ડને પાર્ટિંગ સપાટી, પુશ રોડ વગેરેમાં ગાબડા, એક્ઝોસ્ટ ગ્રુવ્સ અને એક્ઝોસ્ટ પ્લગ દ્વારા બહાર કાઢી શકાય છે.
એક્ઝોસ્ટ સિસ્ટમમાં એક્ઝોસ્ટ કદની ડિઝાઇન ઓવરફ્લો થયા વિના એક્ઝોસ્ટ માટે અનુકૂળ હોવી જોઈએ, વાજબી એક્ઝોસ્ટ સિસ્ટમ કાસ્ટિંગને અપૂરતી ભરણ, છૂટક સપાટી અને ઓછી તાકાત જેવી ખામીઓથી બચાવી શકે છે. રેડવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમના અંતિમ ભરણ ક્ષેત્ર, જેમ કે સાઇડ રેસ્ટ અને ઉપલા મોલ્ડના રાઇઝરને, એક્ઝોસ્ટ ગેસથી સજ્જ કરવાની જરૂર છે. ઓછા દબાણવાળા ડાઇ કાસ્ટિંગની વાસ્તવિક પ્રક્રિયામાં પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ સરળતાથી એક્ઝોસ્ટ પ્લગના ગેપમાં વહે છે તે હકીકતને ધ્યાનમાં રાખીને, જેના કારણે મોલ્ડ ખોલવામાં આવે ત્યારે એર પ્લગ ખેંચાય છે, ઘણી પ્રયાસો અને સુધારાઓ પછી ત્રણ પદ્ધતિઓ અપનાવવામાં આવે છે: પદ્ધતિ 1 પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર સિન્ટર્ડ એર પ્લગનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે આકૃતિ 8(a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ગેરલાભ એ છે કે ઉત્પાદન ખર્ચ ઊંચો છે; પદ્ધતિ 2 0.1 મીમીના ગેપ સાથે સીમ-પ્રકારના એક્ઝોસ્ટ પ્લગનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે આકૃતિ 8(b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ગેરલાભ એ છે કે પેઇન્ટ છંટકાવ કર્યા પછી એક્ઝોસ્ટ સીમ સરળતાથી અવરોધિત થાય છે; પદ્ધતિ 3 વાયર-કટ એક્ઝોસ્ટ પ્લગનો ઉપયોગ કરે છે, ગેપ 0.15~0.2 મીમી છે, જેમ કે આકૃતિ 8(c) માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ગેરફાયદા ઓછી પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા અને ઉચ્ચ ઉત્પાદન ખર્ચ છે. કાસ્ટિંગના વાસ્તવિક ક્ષેત્ર અનુસાર વિવિધ એક્ઝોસ્ટ પ્લગ પસંદ કરવાની જરૂર છે. સામાન્ય રીતે, કાસ્ટિંગના પોલાણ માટે સિન્ટર્ડ અને વાયર-કટ વેન્ટ પ્લગનો ઉપયોગ થાય છે, અને સેન્ડ કોર હેડ માટે સીમ પ્રકારનો ઉપયોગ થાય છે.

આકૃતિ 8 (ઓછા દબાણવાળા ડાઇ કાસ્ટિંગ માટે યોગ્ય 3 પ્રકારના એક્ઝોસ્ટ પ્લગ)
૧.૬ હીટિંગ સિસ્ટમ
કાસ્ટિંગ કદમાં મોટું અને દિવાલની જાડાઈમાં પાતળું છે. મોલ્ડ ફ્લો વિશ્લેષણમાં, ફિલિંગના અંતે પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમનો પ્રવાહ દર અપૂરતો છે. કારણ એ છે કે પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ વહેવા માટે ખૂબ લાંબો છે, તાપમાનમાં ઘટાડો થાય છે, અને પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ અગાઉથી ઘન બને છે અને તેની પ્રવાહ ક્ષમતા ગુમાવે છે, કોલ્ડ શટ અથવા અપૂરતું રેડિંગ થાય છે, ઉપલા ડાઇનો રાઇઝર ફીડિંગની અસર પ્રાપ્ત કરી શકશે નહીં. આ સમસ્યાઓના આધારે, કાસ્ટિંગની દિવાલની જાડાઈ અને આકાર બદલ્યા વિના, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમનું તાપમાન અને મોલ્ડ તાપમાનમાં વધારો, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમની પ્રવાહીતામાં સુધારો, અને કોલ્ડ શટ અથવા અપૂરતું રેડિંગની સમસ્યા હલ કરો. જો કે, વધુ પડતું પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ તાપમાન અને મોલ્ડ તાપમાન નવા થર્મલ જંકશન અથવા સંકોચન છિદ્રાળુતા ઉત્પન્ન કરશે, જેના પરિણામે કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા પછી વધુ પડતા પ્લેન પિનહોલ્સ થશે. તેથી, યોગ્ય પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ તાપમાન અને યોગ્ય મોલ્ડ તાપમાન પસંદ કરવું જરૂરી છે. અનુભવ મુજબ, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમનું તાપમાન લગભગ 720℃ પર નિયંત્રિત થાય છે, અને મોલ્ડ તાપમાન 320~350℃ પર નિયંત્રિત થાય છે.
કાસ્ટિંગના મોટા જથ્થા, પાતળી દિવાલની જાડાઈ અને ઓછી ઊંચાઈને ધ્યાનમાં રાખીને, મોલ્ડના ઉપરના ભાગ પર હીટિંગ સિસ્ટમ સ્થાપિત કરવામાં આવી છે. આકૃતિ 9 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યોતની દિશા મોલ્ડના તળિયે અને બાજુ તરફ હોય છે જેથી કાસ્ટિંગના નીચેના ભાગ અને બાજુ ગરમ થાય. સ્થળ પર રેડવાની પરિસ્થિતિ અનુસાર, ગરમીનો સમય અને જ્યોતને સમાયોજિત કરો, ઉપલા મોલ્ડ ભાગનું તાપમાન 320~350 ℃ પર નિયંત્રિત કરો, પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમની પ્રવાહીતા વાજબી શ્રેણીમાં સુનિશ્ચિત કરો, અને પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ પોલાણ અને રાઇઝરને ભરો. વાસ્તવિક ઉપયોગમાં, હીટિંગ સિસ્ટમ અસરકારક રીતે પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમની પ્રવાહીતાને સુનિશ્ચિત કરી શકે છે.

આકૃતિ 9 (હીટિંગ સિસ્ટમ)
2. ઘાટની રચના અને કાર્ય સિદ્ધાંત
નીચા દબાણવાળી ડાઇ કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા અનુસાર, કાસ્ટિંગની લાક્ષણિકતાઓ અને સાધનોની રચના સાથે મળીને, રચાયેલ કાસ્ટિંગ ઉપલા ઘાટમાં રહે તેની ખાતરી કરવા માટે, આગળ, પાછળ, ડાબી અને જમણી કોર-પુલિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ ઉપલા ઘાટ પર ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. કાસ્ટિંગ રચાયા પછી અને મજબૂત થયા પછી, ઉપલા અને નીચલા ઘાટ પહેલા ખોલવામાં આવે છે, અને પછી કોરને 4 દિશામાં ખેંચવામાં આવે છે, અને અંતે ઉપલા ઘાટની ટોચની પ્લેટ રચાયેલ કાસ્ટિંગને બહાર ધકેલે છે. ઘાટનું માળખું આકૃતિ 10 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 10 (ઘાટનું માળખું)
MAT એલ્યુમિનિયમમાંથી મે જિયાંગ દ્વારા સંપાદિત