Bateria ibilgailu elektriko baten osagai nagusia da, eta haren errendimenduak ibilgailu elektrikoaren bateriaren iraupena, energia-kontsumoa eta zerbitzu-bizitza bezalako adierazle teknikoak zehazten ditu. Bateria-moduluko bateria-erretilua garraiatzeko, babesteko eta hozteko funtzioak betetzen dituen osagai nagusia da. Bateria-multzo modularra bateria-erretiluan dago antolatuta, autoaren xasisean bateria-erretiluaren bidez finkatuta, 1. irudian ikusten den bezala. Ibilgailuaren karrozeriaren behealdean instalatuta dagoenez eta lan-ingurunea gogorra denez, bateria-erretiluak harrien talka eta zulaketak saihesteko funtzioa izan behar du bateria-modulua kaltetu ez dadin. Bateria-erretilua ibilgailu elektrikoen segurtasun-egitura-zati garrantzitsua da. Jarraian, ibilgailu elektrikoetarako aluminiozko aleaziozko bateria-erretilen moldaketa-prozesua eta molde-diseinua aurkezten dira.
1. irudia (Aluminiozko aleaziozko bateriaren erretilua)
1 Prozesuaren analisia eta moldeen diseinua
1.1 Moldeen azterketa
Ibilgailu elektrikoetarako aluminiozko aleaziozko bateria-erretilua 2. irudian ageri da. Dimentsio orokorrak 1106 mm × 1029 mm × 136 mm dira, oinarrizko hormaren lodiera 4 mm da, galdaketaren kalitatea 15,5 kg ingurukoa da eta prozesatu ondoren galdaketaren kalitatea 12,5 kg ingurukoa da. Materiala A356-T6 da, trakzio-erresistentzia ≥ 290 MPa, etekin-erresistentzia ≥ 225 MPa, luzapena ≥ % 6, Brinell gogortasuna ≥ 75~90HBS, airearen hermetikotasuna eta IP67 eta IP69K eskakizunak bete behar ditu.
2. irudia (Aluminiozko aleaziozko bateriaren erretilua)
1.2 Prozesuaren analisia
Presio baxuko injekzio-galdaketa presio-galdaketaren eta grabitate-galdaketaren arteko galdaketa-metodo berezi bat da. Ez ditu soilik metalezko moldeak erabiltzearen abantailak bietarako, baita betetze egonkorraren ezaugarriak ere. Presio baxuko injekzio-galdaketak behetik gora betetzeko abiadura txikia, abiadura erraz kontrolatzea, aluminio likidoaren inpaktu eta zipriztin txikia, oxido-zepa gutxiago, ehunen dentsitate handia eta propietate mekaniko altuak ditu abantailak. Presio baxuko injekzio-galdaketaren pean, aluminio likidoa leunki betetzen da, eta galdaketa solidotu eta kristalizatu egiten da presiopean, eta egitura trinko handiko, propietate mekaniko altuko eta itxura ederra duen galdaketa lor daiteke, eta hori egokia da horma meheko galdaketa handiak eratzeko.
Moldeak behar dituen propietate mekanikoen arabera, molde-materiala A356 da, eta T6 tratamenduaren ondoren bezeroen beharrak ase ditzake, baina material honen isurketa-jariakortasunak, oro har, molde-tenperaturaren kontrol arrazoizkoa eskatzen du molde handiak eta meheak ekoizteko.
1.3 Isurketa sistema
Molde handi eta meheen ezaugarriak kontuan hartuta, ate anitz diseinatu behar dira. Aldi berean, aluminio likidoaren betetze leuna bermatzeko, betetze-kanalak gehitzen dira leihoan, eta hauek post-prozesamenduaren bidez kendu behar dira. Isurketa-sistemaren bi prozesu-eskema diseinatu ziren hasierako fasean, eta eskema bakoitza alderatu zen. 3. irudian erakusten den bezala, 1. eskemak 9 ate antolatzen ditu eta elikatze-kanalak gehitzen ditu leihoan; 2. eskemak 6 ate antolatzen ditu eratuko den moldearen albotik isurtzeko. CAE simulazioaren analisia 4. eta 5. irudietan ageri da. Erabili simulazioaren emaitzak moldearen egitura optimizatzeko, saiatu moldearen diseinuak moldeen kalitatean duen eragin kaltegarria saihesteko, moldeen akatsen probabilitatea murrizteko eta moldeen garapen-zikloa laburtzeko.
3. irudia (Presio baxuko bi prozesu-eskemen konparaketa)
4. irudia (Betetzean zehar tenperatura-eremuaren konparaketa)
5. irudia (Solodatu ondoren uzkurdura-porositate akatsen konparaketa)
Goiko bi eskemen simulazio-emaitzek erakusten dute barrunbeko aluminio likidoa gutxi gorabehera paraleloan gorantz mugitzen dela, eta hori bat dator aluminio likido osoaren betetze paraleloaren teoriarekin, eta galdaketaren uzkurdura-porositatearen zati simulatuak hoztea indartuz eta beste metodo batzuekin konpontzen direla.
Bi eskemen abantailak: Simulazioaren betetzean aluminio likidoaren tenperatura ikusita, 1. eskemak eratutako galdaketaren mutur distalaren tenperaturak 2. eskemak baino uniformetasun handiagoa du, eta horrek barrunbea betetzea errazten du. 2. eskemak eratutako galdaketak ez du 1. eskemak bezala ate-hondakinik. Uzkurdura-porositatea 1. eskemakoa baino hobea da.
Bi eskemen desabantailak: 1. eskeman eratuko den moldearen gainean atea kokatuta dagoenez, moldean ate-hondar bat egongo da, jatorrizko moldearekin alderatuta 0,7ka inguru handituko dena. 2. eskemako betegarri simulatuan aluminio likidoaren tenperaturatik abiatuta, mutur distalean aluminio likidoaren tenperatura dagoeneko baxua da, eta simulazioa moldearen tenperaturaren egoera idealaren pean dago, beraz, aluminio likidoaren fluxu-ahalmena ez da nahikoa izango benetako egoeran, eta moldeatzean zailtasunak egongo dira.
Hainbat faktoreren analisiarekin batera, 2. eskema aukeratu zen isurketa-sistema gisa. 2. eskemaren gabeziak ikusita, isurketa-sistema eta berokuntza-sistema optimizatuta daude moldearen diseinuan. 6. irudian ikusten den bezala, gainezkatze-hodia gehitu da, aluminio likidoa betetzeko onuragarria dena eta moldeatutako galdaketa-piezetan akatsak agertzea murrizten edo saihesten duena.
6. irudia (Isurketa-sistema optimizatua)
1.4 Hozte-sistema
Moldeen tentsioa jasaten duten piezak eta errendimendu mekaniko handiko eskakizunak behar bezala hoztu edo elikatu behar dira, uzkurdura-porositatea edo pitzadura termikoak saihesteko. Moldearen oinarrizko hormaren lodiera 4 mm-koa da, eta solidotzean eragina izango du moldearen bero-xahutzeak. Pieza garrantzitsuentzat, hozte-sistema bat ezartzen da, 7. irudian erakusten den bezala. Betetzea amaitutakoan, ura pasa hozteko, eta hozte-denbora espezifikoa egokitu behar da isurketa-gunean, solidotze-sekuentzia atearen muturretik atearen muturreraino eratzen dela ziurtatzeko, eta atea eta igogailua amaieran solidotzen direla elikadura-efektua lortzeko. Horma-lodiera lodiagoa duen piezak txertaketari ura hoztea gehitzeko metodoa hartzen du. Metodo honek eragin hobea du benetako galdaketa-prozesuan eta uzkurdura-porositatea saihestu dezake.
7. irudia (Hozte-sistema)
1.5 Ihes-sistema
Presio baxuko galdaketa-moldearen barrunbea itxita dagoenez, ez du hareazko moldeek bezala aire-iragazkortasun ona, eta ez da grabitate-galdaketa orokorrean dauden igogailuen bidez ateratzen. Presio baxuko galdaketa-barrunbearen ihesak aluminio likidoaren betetze-prozesuan eta galdaketa-piezen kalitatean eragina izango du. Presio baxuko galdaketa-moldea zatiketa-gainazaleko hutsuneen, ihes-zirrikituen eta ihes-tapoien bidez, bultzagailu-hagaxkaren eta abarren bidez atera daiteke.
Ihes-sistemaren ihes-hodiaren tamainaren diseinuak gainezka egin gabe ihes egiteko aukera eman behar du, ihes-sistema egoki batek moldeen akatsak saihestu ditzake, hala nola betetze eskasa, gainazal soltea eta erresistentzia baxua. Isurketa-prozesuan aluminio likidoaren azken betetze-eremua, hala nola goiko moldearen alboko euskarria eta igogailua, ihes-gasez hornituta egon behar da. Presio baxuko injekzio-galdaketa prozesuan aluminio likidoa erraz isurtzen denez ihes-tapoiaren zuloan, eta horrek moldea irekitzean aire-tapoia ateratzea eragiten duenez, hiru metodo hartu dira hainbat saiakera eta hobekuntzaren ondoren: 1. metodoak hauts-metalurgia sinterizatutako aire-tapoia erabiltzen du, 8(a) irudian erakusten den bezala, desabantaila fabrikazio-kostua altua dela da; 2. metodoak 0,1 mm-ko tartea duen jostura-motako ihes-tapoia erabiltzen du, 8(b) irudian erakusten den bezala, desabantaila ihes-jostura erraz blokeatzen dela pintura ihinztatu ondoren; 3. metodoak alanbrez moztutako ihes-tapoia erabiltzen du, tartea 0,15~0,2 mm-koa dena, 8(c) irudian erakusten den bezala. Desabantailak prozesatzeko eraginkortasun baxua eta fabrikazio-kostu handia dira. Ihes-tapoi desberdinak aukeratu behar dira moldearen benetako azaleraren arabera. Oro har, sinterizatutako eta alanbrez moztutako aireztapen-tapoiak erabiltzen dira moldearen barrunbearentzat, eta jostura motakoak hareazko nukleo-buruarentzat.
8. irudia (presio baxuko injekziorako egokiak diren 3 ihes-tapoi mota)
1.6 Berokuntza sistema
Moldearen fluxuaren analisian, aluminio likidoaren fluxu-tasa betegarriaren amaieran ez da nahikoa. Arrazoia da aluminio likidoa luzeegia dela isurtzeko, tenperatura jaisten dela eta aluminio likidoa aldez aurretik solidotzen dela eta bere fluxu-gaitasuna galtzen duela, itxiera hotza edo isurketa nahikoa ez dela gertatzen dela, goiko trokelaren igogailuak ezingo du elikaduraren efektua lortu. Arazo hauetan oinarrituta, moldearen hormaren lodiera eta forma aldatu gabe, aluminio likidoaren tenperatura eta moldearen tenperatura handitu, aluminio likidoaren jariakortasuna hobetu eta itxiera hotzaren edo isurketa nahikoa ez dela gertatzen den arazoa konpondu. Hala ere, aluminio likidoaren tenperatura eta moldearen tenperatura gehiegizkoak lotura termiko berriak edo uzkurdura-porositatea sortuko dituzte, eta ondorioz, zulo lau gehiegi sortzen dira moldeatze-prozesamenduaren ondoren. Beraz, beharrezkoa da aluminio likidoaren tenperatura egokia eta moldearen tenperatura egokia hautatzea. Esperientziaren arabera, aluminio likidoaren tenperatura 720 ℃ inguruan kontrolatzen da, eta moldearen tenperatura 320 ~ 350 ℃ artean.
Moldearen bolumen handia, horma-lodiera mehea eta altuera txikia kontuan hartuta, berogailu sistema bat instalatu da moldearen goiko aldean. 9. irudian ikusten den bezala, sugarraren norabidea moldearen behealdera eta alboetara begira dago, moldearen beheko planoa eta alboak berotzeko. Tokiko isurketa-egoeraren arabera, egokitu berogailu denbora eta sugarra, kontrolatu moldearen goiko zatiaren tenperatura 320~350 ℃-tan, ziurtatu aluminio likidoaren jariakortasuna tarte egoki batean, eta bete aluminio likidoak barrunbea eta igogailua. Benetako erabileran, berogailu sistemak aluminio likidoaren jariakortasuna eraginkortasunez berma dezake.
9. irudia (Berokuntza sistema)
2. Moldearen egitura eta funtzionamendu-printzipioa
Presio baxuko galdaketa-prozesuaren arabera, galdaketaren ezaugarriekin eta ekipamenduaren egiturarekin konbinatuta, eratutako galdaketa goiko moldean gera dadin, goiko moldean nukleoa tiratzeko aurrealdeko, atzeko, ezkerreko eta eskuineko egiturak diseinatzen dira. Galdaketa eratu eta solidotu ondoren, lehenik goiko eta beheko moldeak irekitzen dira, eta gero nukleoa 4 norabidetan tiratzen da, eta azkenik goiko moldearen goiko plakak eratutako galdaketa kanporatzen du. Moldearen egitura 10. irudian ageri da.
10. irudia (Moldearen egitura)
May Jiangek editatua, MAT Aluminum-etik
Argitaratze data: 2023ko maiatzaren 11a
