Электромобили (EV) стали ключевым направлением трансформации автомобильной промышленности. Поскольку электромобили используют батареи для движения, батарейный отсек играет решающую роль в обеспечении нормальной и безопасной работы батарейной системы. В настоящее время существует три распространенных типа батарейных отсеков: стальные, литые из алюминия и экструдированные из алюминия. Среди них наиболее высоко ценятся экструдированные из алюминия.
По сравнению со стальными лотками, выбор алюминия предлагает множество преимуществ, таких как меньшая плотность и меньший вес при том же объеме, что способствует экономии энергии. Алюминий также обладает превосходной коррозионной и атмосферостойкостью, что позволяет ему выдерживать суровые внешние условия. Кроме того, его превосходная обрабатываемость и пластичность эффективно снижают производственные затраты. По сравнению с литыми алюминиевыми лотками, экструдированные алюминиевые конструкции более гибкие и их легче модифицировать или совершенствовать. Разнообразие размеров и широкий спектр применения экструдированных алюминиевых лотков также не имеют аналогов среди литых аналогов. Следовательно, экструдированные алюминиевые лотки для батарей широко используются в различных областях.
Обзор поддонов для автомобильных аккумуляторов
Аккумуляторный блок является основным источником энергии электромобиля, обеспечивая привод всего транспортного средства. Являясь несущим элементом для аккумуляторных модулей, лоток для батареи имеет жизненно важное значение для безопасности и защиты этих модулей. Лоток для батареи электромобиля в основном состоит из нижнего лотка и верхней крышки. Нижний лоток батареи обычно имеет конструкцию, изготовленную методом сварки трением с перемешиванием (FSW) из профилей алюминиевого сплава. Его основные конструктивные элементы включают нижнюю пластину, раму и монтажные кронштейны, при этом сварка является основным методом соединения. Лоток должен не только обладать превосходной вибростойкостью, устойчивостью к механическим ударам и сжатию, чтобы защитить батарею от повреждений при внешних столкновениях или сжатии, но и соответствовать степени защиты от проникновения влаги и пыли не ниже IP67 (согласно GB/T 4208-2017), а также требованиям к испытаниям на коррозию в солевом тумане и ударные нагрузки при высоких и низких температурах.
Материал для поддонов автомобильных аккумуляторов
Разработка электромобилей (ЭМ) — эффективный способ решения проблем загрязнения окружающей среды и энергосбережения. В чистом электромобиле аккумуляторный блок составляет примерно 30% от снаряженной массы автомобиля, а нижний лоток батареи — около 20–30% от веса блока. Поэтому облегченная и экономичная конструкция и производство нижнего лотка могут эффективно снизить стоимость электромобиля и увеличить запас хода.
Алюминиевые сплавы серии 6XXX идеально подходят для алюминиевых лотков для аккумуляторных батарей, поскольку они не подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением и обладают превосходной свариваемостью. Благодаря рациональному проектированию профилей можно сократить расход материала, обеспечивая при этом жесткость и прочность конструкции. В сочетании с компьютерным моделированием (CAE) можно оптимизировать структуру полости и толщину стенок. Это позволяет проверить показатели безопасности, включая долговечность при вибрации, ударопрочность и сопротивление боковому сжатию, что обеспечивает снижение веса без ущерба для безопасности.
Конструкция алюминиевых лотков для батарей
Алюминиевые лотки для аккумуляторных батарей изготавливаются из экструдированных алюминиевых профилей, которые соединяются сваркой, образуя цельную интегрированную каркасную конструкцию. Листовой металл В некоторых областях используется в качестве уплотнительных пластин для полостей профиля. Крепежные элементы включают шестигранные заклепочные гайки, запрессованные шпильки и резьбовые вставки M12×1D или M8×1.25D.
Основные компоненты алюминиевого лотка для аккумуляторных батарей включают в себя нижнюю пластину, левую/правую боковые балки, переднюю/заднюю боковые балки и балки для крепления модулей. Четыре боковые балки имеют три различных L-образных профиля, которые удобнее сваривать с нижней пластиной. Две балки для крепления модулей расположены над сварными швами между нижней пластиной и передней/задней боковыми балками, служа опорными поверхностями и точками соединения для аккумуляторных модулей. Вдоль верхнего фланца лотка установлено множество шестигранных заклепочных гаек для соединения с верхней крышкой и образования герметичного пространства. К внутренней стороне передней боковой балки приварено основание для крепления огнетушителя, состоящее из кронштейна и запрессованных шпилек. Шесть резьбовых вставок M12×1D равномерно распределены по внешней нижней части лотка для крепления лотка к транспортному средству. Кроме того, на каждой из двух балок для крепления модулей установлено по шесть резьбовых вставок M8×1.25D для соединения трех расположенных рядом аккумуляторных модулей.
Процесс и производство батарейных лотков
Алюминиевые лотки для батарей в основном изготавливаются путем сварки обработанных алюминиевых профилей. Конструкция состоит из нижней пластины и рамы. Нижняя пластина обычно формируется путем соединения от 2 до 4 алюминиевых профилей с помощью сварки трением с перемешиванием (FSW). Рама, как правило, состоит из 4-6 алюминиевых профильных балок, сваренных вместе с использованием таких методов, как MIG (сварка в среде инертного газа), TIG (сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа) или CMT (холодная металлическая сварка). Затем нижняя пластина и рама соединяются с помощью FSW, MIG, TIG или CMT для образования узла лотка для батареи. При проектировании поперечного сечения профилей необходимо учитывать результаты моделирования CAE, возможность экструзии и выбранные методы соединения.
Для минимизации деформаций при сварке предварительно используется технология моделирования сварки, позволяющая прогнозировать результаты и оптимизировать последовательность и параметры сварки. Специализированные сварочные приспособления и шаблоны разработаны для обеспечения точности размеров и точности сборки, что снижает производственные затраты, сокращает циклы и повышает эффективность.
Качество поддона обеспечивается комплексом строгих испытаний: контроль качества сварных швов, проверка точности размеров с помощью координатно-измерительных машин (КИМ), проверка герметичности с помощью оборудования для испытаний на воздухонепроницаемость, проверка коррозионной стойкости в климатических камерах, а также проверка жесткости/прочности с помощью вибрационных, ударных и деформационных испытательных стендов. Только прохождение этих испытаний гарантирует производительность и качество поддона.
Технологические процессы изготовления поддонов для автомобильных аккумуляторов
Необработанные алюминиевые профили подвергаются распиловке для получения приблизительной длины отдельных деталей или распиливаются непосредственно по форме. После механической обработки и шлифовки отдельные детали дорабатываются. Общий процесс обработки алюминиевого лотка для батареи включает в себя распиловку, лазерную резку, механическую обработку, шлифовку, сборку/подгонку, сварку, проверку герметичности, прессовую клепку, глухую клепку и клеевое соединение.
Индивидуальная обработка деталей
Все отдельные части должны пройти CNC-обработка Для обеспечения соответствия заданным допускам по размерам. Листовой металл обрабатывается лазерной резкой, что обеспечивает высокую эффективность и отвечает требованиям к сборке без использования высокоточных инструментов. Профили обрабатываются с помощью станков с ЧПУ, что является эффективным, экономичным и достаточно точным методом для большинства применений. Для сложных элементов или высокоточных участков используются 3-осевые обрабатывающие центры с ЧПУ. Качество отдельных деталей напрямую влияет на точность сборки, допуски по размерам, плоскостность и качество поверхности готового батарейного отсека.
сборка
Точность сборки деталей существенно влияет на качество последующей сварки и является ключевым фактором для обеспечения герметичности алюминиевого лотка для батареи. В частности, соответствие между водоотводными отверстиями нижней пластины и уплотнительными блоками имеет решающее значение для сварки каналов охлаждения. Герметичность лотка зависит от сборки и сварки передней, задней и боковых балок. Чрезмерные зазоры между деталями могут сделать сварку невозможной, а плохое зажимание слабых участков может привести к сильной термической деформации, влияющей на размеры. Во время сборки детали укладываются на многофункциональную платформу, закрепляются с помощью приспособлений, проверяются на соответствие исходным размерам и привариваются точечной сваркой для подготовки к окончательной сварке.
Сварочные работы
После проверки размеров сборки выполняется прихваточная сварка в ключевых точках напряжения для фиксации деталей и минимизации деформации во время окончательной полной сварки. Этот заключительный этап является «завершающим» этапом, обеспечивающим герметичность алюминиевого лотка для батареи. Любой дефект сварки в любом месте может привести к отказу при проверке герметичности.
Испытание на герметичность
Проверка герметичности делится на две части: проверка водяных каналов и проверка корпуса лотка. Во время проверки водяных каналов используются быстроразъемные фитинги для создания давления в каналах примерно до 400 кПа. Лоток полностью погружают в резервуар с водой на 3 минуты. Наличие непрерывных пузырьков указывает на неисправность, а отсутствие пузырьков — на исправность. Во время проверки корпуса лотка используется течеискатель для создания давления внутри до 3,500 ± 500 Па. После периода стабилизации проводится 60-секундный тест; падение давления не более 38 Па считается исправным.
Интегральная обработка
Точность изготовления элементов, требующих высоких геометрических допусков, таких как плоскостность монтажной поверхности модуля 0.3 мм, положение верхнего шестигранного отверстия 0.5 мм и плоскостность нижней части 0.5 мм, не может быть гарантирована при механической обработке отдельных деталей перед сваркой из-за накопления ошибок, отклонений при сборке и деформации при сварке. Вместо этого для достижения этих требований к точности используется комплексная механическая обработка после сварки.
Клепка
Клепка включает в себя глухую клепку и прессовую клепку. При глухой клепке заклепочный пистолет устанавливает шестигранные заклепочные гайки на верхний фланец алюминиевого лотка для батареи для последующего болтового соединения с верхней крышкой во время окончательной сборки. При прессовой клепке прессовый станок использует пластичность алюминиевого профиля для соединения стальных запрессованных шпилек с алюминиевыми кронштейнами, подходящими для крепления небольших компонентов к основному корпусу лотка.
Размерный осмотр
Контроль качества проводится с помощью ручных измерений и координатно-измерительной машины (КИМ). Линейные размеры проверяются инспекторами качества с помощью штангенциркулей и рулеток, а геометрические допуски, такие как положение и плоскостность, проверяются с помощью КИМ.
Уплотнение водоотводного отверстия нижней пластины
Качество и герметичность нижней пластины, являющейся путем циркуляции охлаждающей жидкости, имеют решающее значение для процесса изготовления алюминиевого лотка для батареи. Нижняя пластина формируется путем сборки и сварки уплотнительных блоков к основанию профиля. Многочисленные полости внутри экструдированных профилей служат каналами охлаждения. Один конец профиля соединяет не сообщающиеся между собой вход и выход, а другой конец герметизирует отверстия, обеспечивая сообщение между полостями. Это создает замкнутый контур, поток жидкости идет от входа, через полости и выходит через выход, эффективно охлаждая батарею.
Как Getzshape может помочь
Компания Getzshape предоставляет высококачественные услуги по изготовлению деталей на станках с ЧПУ, обработке листового металла, электроэрозионной обработке, литью под давлением и многому другому. Используя современное оборудование и строгий контроль качества, мы гарантируем точность и своевременную доставку как прототипов, так и крупных производственных партий. В качестве вашего комплексного партнера по производству, мы оптимизируем процессы закупки материалов, обработки, постобработки и логистики.
