環境保護への意識の高まりに伴い、世界中で新エネルギーの開発と提唱により、エネルギー自動車の推進と応用が差し迫っています。同時に、自動車材料の軽量化の開発、アルミニウム合金の安全な用途、およびその表面品質、サイズ、機械的特性に対する要求はますます高くなっています。車重1.6tのEVを例にすると、アルミニウム合金材は約450kgとなり、約30％を占めます。押出成形の製造プロセスで発生する表面欠陥、特に内外面の粗粒問題は、アルミニウム形材の製造進捗に深刻な影響を与え、用途開発のボトルネックとなります。
押出異形材の場合、押出金型の設計と製造が最も重要であるため、EV アルミニウム異形材用の金型の研究開発が不可欠です。科学的かつ合理的な金型ソリューションを提案することで、EV アルミニウム プロファイルの適格率と押出生産性をさらに向上させ、市場の需要を満たすことができます。
1 製品規格
(1) 部品およびコンポーネントの材質、表面処理および防食は、ETS-01-007「アルミニウム合金プロファイル部品の技術要件」およびETS-01-006「陽極酸化表面の技術要件」の関連規定に準拠する必要があります。処理"。
(2) 表面処理：陽極酸化処理。表面は粗大粒子であってはなりません。
(3) 部品の表面に亀裂、シワ等の欠陥があってはなりません。酸化後に部品が汚染されることは許可されません。
(4) 本製品の禁止物質は、Q/JL J160001-2017「自動車部品および材料中の禁止物質および制限物質に関する要求事項」の要求事項を満たしています。
(5) 機械的性能要件: 引張強さ ≥ 210 MPa、降伏強さ ≥ 180 MPa、破断後の伸び A50 ≥ 8%。
(6) 新エネルギー車用アルミニウム合金組成の要求事項を表１に示す。
2 押出金型構造の最適化と比較解析 大規模停電発生
(1) 従来の解決策 1: 図 2 に示すように、前方押出ダイスの設計を改良する。従来の設計思想によれば、図の矢印で示すように、中肋骨の位置と舌下ドレナージの位置は、上下のドレンは片側20°、ドレン高さH15mmでリブ部への溶融アルミニウムの供給に使用しています。舌下空ナイフは直角に搬送されるため、角部に溶けたアルミニウムが残り、アルミニウムスラグによるデッドゾーンが生じやすい。製造後、表面が粗粒の問題を非常に起こしやすいことが酸化によって確認されます。
従来の金型製造プロセスに対して次の予備的な最適化が行われました。
ａ．この金型をベースに、送り込みによるリブへのアルミニウム供給量の増加を試みました。
b.元の深さに基づいて、舌下空のナイフの深さが深くなります。つまり、元の15 mmに5 mmが追加されます。
c.舌下空刃の幅はオリジナルの14mmをベースに2mm広げました。最適化後の実際の画像を図 3 に示します。
検証結果は、上記の 3 つの予備的な改善の後でも、酸化処理後のプロファイルに粗大粒欠陥が依然として存在し、合理的に解決されていないことを示しています。これは、予備的な改善計画が依然としてEV用アルミニウム合金材料の生産要件を満たしていないことを示しています。
(2) 予備的な最適化に基づいて新しいスキーム 2 が提案されました。新しいスキーム 2 の金型設計を図 4 に示します。「金属流動原理」と「最小抵抗の法則」に従って、改良された自動車部品金型は「オープンバックホール」設計スキームを採用しています。リブの位置はダイレクトインパクトに役割を果たし、摩擦抵抗を軽減します。供給面を「ポットカバー形状」に設計し、ブリッジ位置を振幅型に加工することで、摩擦抵抗の低減、溶融性の向上、押出圧力の低減を目的としています。ブリッジ底部の粗い粒子の問題を防ぐために、ブリッジは可能な限り沈下されており、ブリッジ底部の舌の下の空のナイフの幅は≤3mmです。作業ベルトと下型作業ベルトの段差は1.0mm以下です。上部ダイのタングの下にある空のナイフは、流れの障壁を残すことなく滑らかかつ均一に移動し、成形穴は可能な限り直接的に打ち抜かれます。中央内側リブの 2 つのヘッド間の作動ベルトはできるだけ短く、通常は壁厚の 1.5 ～ 2 倍の値になります。排水溝は、キャビティに流入する十分な金属アルミニウム水の要件を満たす滑らかな移行を持ち、完全に溶融した状態を示し、どの場所にもデッドゾーンを残しません（上型の後ろの空のナイフは2〜2.5mmを超えません） ）。改良前後の押出金型構造の比較を図5に示します。
(3) 処理内容の改善に留意する。ブリッジ位置は研磨され滑らかに接続され、上型と下型の作業ベルトは平坦で、変形抵抗が減少し、金属の流れが改善されて不均一な変形が減少します。粗粒や溶接などの問題を効果的に抑制し、リブの排出位置やブリッジ根元の速度を他の部品と確実に同期させ、アルミニウム表面の粗粒溶接などの表面問題を合理的かつ科学的に抑制します。プロフィール。金型排水改善前後の比較を図6に示します。
3 押出成形工程
EV用アルミニウム合金6063-T6の場合、割金型の押出比は20～80と計算され、このアルミニウム素材の1800t機での押出比は23となり、機械の生産性能要件を満たしている。押出プロセスを表 2 に示します。
表2 新型EV電池パック取付梁用アルミ形材の押出成形工程
押し出す際には以下の点に注意してください。
(1) 同一炉内で金型を加熱しないでください。金型温度が不均一になり、結晶化が起こりやすくなります。
(2) 押出プロセス中に異常な停止が発生した場合、停止時間は 3 分を超えてはならず、そうでない場合は金型を取り外す必要があります。
(3) 脱型後、再度加熱炉に戻して直接押し出すことは禁止します。
4. 金型補修対策とその効果
数十回の金型修理と試作金型改善を経て、以下の合理的な金型修理計画が提案されます。
(1) 元の金型に対して最初の修正と調整を行います。
① 橋をできるだけ沈め、橋底の幅は 3mm 以下である必要があります。
② ヘッドの作動ベルトと下型の作動ベルトの段差は 1.0mm 以下でなければなりません。
③ 流れをブロックしたまま放置しないでください。
④ 内側リブの 2 つの雄ヘッド間の作動ベルトはできるだけ短くし、排水溝の移行はできるだけ大きく、滑らかに行う必要があります。
⑤ 下型の作業ベルトはできるだけ短くしてください。
⑥ いかなる場所にもデッドゾーンを残してはなりません（後ろの空のナイフは 2mm を超えてはなりません）。
⑦ 内キャビティ内の粗粒で上型を修復するか、下型の作動ベルトを減らしてフローブロックを平らにするか、またはフローブロックを持たずに下型の作動ベルトを短くします。
(2) 上記金型の更なる金型改造・改良を踏まえ、以下のような金型改造を行います。
① 2 つの男性の頭部のデッド ゾーンを削除します。
② フローブロックを削り取ります。
③ ヘッドと下型作業ゾーンの高低差を小さくする。
④ 下型加工ゾーンを短くする。
(3) 金型の修復および改善後、完成品の表面品質は、明るい表面と粗粒のない理想的な状態に達し、表面に存在する粗粒、溶接およびその他の欠陥の問題を効果的に解決します。 EV用のアルミニウムプロファイル。
(4) 押出量が従来の5t/dから15t/dに増加し、生産効率が大幅に向上しました。
5 結論
独自の金型の最適化と改良を繰り返すことで、EV用アルミニウム形材の表面の粗粒化と溶接に関する大きな問題を完全に解決しました。
(1) 原型の弱点である中リブ位置ラインを合理的に最適化しました。 2 つのヘッドのデッド ゾーンを排除し、フロー ブロックを平坦にし、ヘッドと下型の作業ゾーンの高低差を減らし、下型の作業ゾーンを短くすることにより、このタイプの製品に使用される 6063 アルミニウム合金の表面欠陥が解消されます。粗粒や溶接などの自動車の課題を見事に克服しました。
(2) 押出量が5t/dから15t/dに増加し、生産効率が大幅に向上しました。
(3) 押出ダイの設計と製造のこの成功事例は、同様のプロファイルの製造において代表的かつ参考になり、宣伝に値します。
投稿日時: 2024 年 11 月 16 日
