一种一体化成型铝合金电池托盘及其制造方法技术

一种一体化成型铝合金电池托盘及其制造方法，属于铝合金型材及汽车零部件制造技术领域。一体化成型铝合金电池托盘的制造方法，包括备料、熔铸、多级均质、采用梯度加热铸锭，并结合拓展结构挤压模具进行挤压，得到的带有水冷管道的电池托盘主体断面型材的外接圆直径>铸锭直径，再淬火、精整、时效、精加工和深加工水冷管道。通过对电池托盘主体进行一体化成型设计，降低电池托盘整体重量，提高生产效率，为电池组提供更好的使用环境。取代焊接装配工艺，避免因焊接不良导致电池包使用寿命及安全性降低。性降低。性降低。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化成型铝合金电池托盘及其制造方法


[0001]本专利技术属于铝合金型材及汽车零部件制造
，具体涉及一种一体化成型铝合金电池托盘及其制造方法。

技术介绍

[0002]近几年随着绿色化发展要求，电动新能源汽车获得了迅猛发展。与传统汽车相比，电动新能源汽车采用电池组及电机替代汽油及发动机，为汽车提供清洁动力。而由于电动汽车对电池量需求较大。因此，为电池组提供安全防护和良好工作环境的电池托盘成为电动汽车主要核心部件之一，并且在相同电池技术条件下，电池托盘重量也直接影响电动汽车续航历程。
[0003]目前，电池托盘主要有钢质和铝质两种。钢制托盘采用板材和管材焊接拼接工艺，其主要问题在于一方面是托盘重量大，导致汽车行驶耗电量大、行驶里程低；另一方面，因汽车使用环境工况具有一定环境腐蚀，尤其是沿海城市，耐腐蚀性差，钢制托盘因腐蚀导致使用寿命短，安全系数差，并且需要表面处理，其生产工序对环境影响较大，成本较高。而铝质托盘采用铸铝和挤压型材拼焊工艺，其主要问题在于一方面焊接工序较多，产品精度很难控制，制造工序繁杂，托盘质量控制具有较大难度且生产周期较长；另一方面因现有工艺限制难以进一步进行轻量优化。同时，无论采用钢制还是铝质，托盘内置水冷通道均采用焊接技术易出现冷却液渗漏，或因焊接缺陷或焊渣遗留无法清理，影响冷却液流动甚至无法冷却，并且也容易因为冷却液压力大导致管道开裂；拼焊的工艺对电池的密封性是一个极大的安全隐患，对电池托盘使用安全性具有极大影响。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种一体化成型铝合金电池托盘及其制造方法，其是一种汽车电池托盘一体化成型结构设计及其生产制造技术。通过对电池托盘主体进行一体化成型设计，降低电池托盘整体重量，提高生产效率，为电池组提供更好的使用环境。取代焊接装配工艺，避免因焊接不良导致电池包使用寿命及安全性降低。同时，对电池托盘主体，通过成分调节、熔铸、多级均质、采用拓展结构挤压模具挤压、时效和机加工工艺角度进行改善，提高材料热加工性能和材料强度，通过超重型单动卧式挤压机实现电池托盘一体化挤压成型，以解决上述问题。
[0005]本专利技术的一体化成型铝合金电池托盘的制造方法，包括一体化成型铝合金电池托盘主体的制造和横梁的制造方法，其中，一体化成型铝合金电池托盘主体的制造方法，包括以下步骤：
[0006]S1：备料
[0007]根据一体化成型铝合金电池托盘主体的合金成分准备原料；
[0008]S2：熔铸
[0009]将原料进行熔炼，得到熔液，再进行半连续铸造，得到直径为784mm～790mm铝合金
圆铸锭；
[0010]S3：多级均质
[0011]将铝合金圆铸锭进行多级均质，得到均质后的铸锭；
[0012]S4：挤压
[0013]将均质后的铸锭，加工，得到锭坯，再进行挤压，得到带有水冷管道的电池托盘主体断面型材；
[0014]其中，所述的铸锭加热采用沿长度方向梯度加热，具体为，将铸锭在长度方向上均分为N段，所述的N段优选为3～7段，更优选为6段，以先进行挤压的铸锭作为铸锭头端，沿铸锭头端到铸锭尾端方向，分别设定为第一段、第二段、
……
、第N段，通过多组加热感应线圈及控温系统独立设置温度，分别对各段进行加热，相邻两段的温差范围为2～16℃；
[0015]在挤压过程中，采用拓展结构挤压模具进行挤压，得到的带有水冷管道的电池托盘主体断面型材的外接圆直径>铸锭直径；
[0016]S5：将带有水冷管道的电池托盘主体断面型材淬火、精整，得到精整后的型材；
[0017]S6：时效
[0018]将精整后的型材进行周期式时效处理，时效制度为170℃～180℃
×
7h～9h；得到时效后的型材；
[0019]S7：精加工
[0020]将时效后的型材进行精加工，得到带有水冷管道的一体化成型铝合金电池托盘主体；
[0021]S8：深加工
[0022]将带有水冷管道的一体化成型铝合金电池托盘主体中，将形成水冷管道的奇数位的立筋一端切削掉一段，将形成水冷管道的偶数位的立筋另一端切削掉一段，形成循环液体流道，得到一体化成型铝合金电池托盘主体。
[0023]所述的S1中，一体化成型铝合金电池托盘主体，优选包括以下成分及各个成分的质量百分比：Si：0.50～0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.30％，Mn≤0.50％，Mg：0.40～0.7％，Cr≤0.30％，Zn≤0.20％，Ti≤0.10％，Mn+Cr：0.12～0.50％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al；
[0024]所述的S2中，熔炼为：将铝锭熔化后，在加入中间合金，最后升温至710～730℃，再加入Mg锭，熔化后搅拌均匀，除气精炼，静止扒渣，得到熔液。
[0025]所述的S2中，半连续铸造中，在出口处加入Al
‑
Ti
‑
B丝，铸造速度优选为50～80mm/min，水流量优选为9～11m3/h。
[0026]所述的Al
‑
Ti
‑
B丝为A1
‑
5Ti
‑
B。
[0027]所述的S3中，多级均质过程为：将铝合金铸锭升温至450～480℃
×
2h
‑
4h，再将温度升温至550℃
‑
570℃
×8‑
10h。
[0028]所述的S4中，所述的带有水冷管道的电池托盘主体断面型材，其为矩形，水冷管道周向设置。
[0029]所述的S4中，挤压采用225MN单动卧式正向挤压机。
[0030]进一步的，所述的S4中，沿铸锭头端到铸锭尾端方向温差逐渐缩小。
[0031]所述的S4中，加工为，车去铸锭表面凝壳层，并切去头尾，获得加工长度的锭坯。
[0032]所述的S4中，挤压过程为：将铸锭加热至500～520℃，挤压模具加热温度为490～510℃，挤压筒加热温度为440～460℃，挤压速率为0.5～0.9m/min。
[0033]所述的S4中，拓展结构挤压模具包括上模、中模、第一下模和第二下模；其中，上模和第一下模之间设置有中模，第一下模远离中模的一端设置有第二下模；
[0034]所述的上模通过上模水滴结构和上模工头形成上模入料口，用于对铸锭初次切分，并使切分后的铸锭进入上模内腔；铸锭进入上模内腔后，通过中模、上模水滴结构、上模工头和上模拓展结构，对各铸锭支流进行二次镦粗。
[0035]所述的中模通过中模水滴结构和中模工头形成中模入料口，用于对二次镦粗后的各支流铸锭进行二次切分，并使其进入中模内腔。
[0036]所述的中模、第一下模、中模工头、上模工头形成下模焊合室，将各铸锭支流进行重新焊合。
[0037]所述的上模工作带、中模工作带和下模工作带，对焊合后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体化成型铝合金电池托盘的制造方法，包括一体化成型铝合金电池托盘主体的制造和横梁的制造方法，其特征在于，一体化成型铝合金电池托盘主体的制造方法，包括以下步骤：S1：备料根据一体化成型铝合金电池托盘主体的合金成分准备原料；S2：熔铸将原料进行熔炼，得到熔液，再进行半连续铸造，得到直径为784mm～790mm铝合金圆铸锭；S3：多级均质将铝合金圆铸锭进行多级均质，得到均质后的铸锭；S4：挤压将均质后的铸锭，加工，得到锭坯，再进行挤压，得到带有水冷管道的电池托盘主体断面型材；其中，所述的铸锭加热采用沿长度方向梯度加热，具体为，将铸锭在长度方向上均分为N段，所述的N段为3～7段，以先进行挤压的铸锭作为铸锭头端，沿铸锭头端到铸锭尾端方向，分别设定为第一段、第二段、
……
、第N段，通过多组加热感应线圈及控温系统独立设置温度，分别对各段进行加热，相邻两段的温差范围为2～16℃；在挤压过程中，采用拓展结构挤压模具进行挤压，得到的带有水冷管道的电池托盘主体断面型材的外接圆直径>铸锭直径；S5：将带有水冷管道的电池托盘主体断面型材淬火、精整，得到精整后的型材；S6：时效将精整后的型材进行周期式时效处理，时效制度为170℃～180℃
×
7h～9h；得到时效后的型材；S7：精加工将时效后的型材进行精加工，得到带有水冷管道的一体化成型铝合金电池托盘主体；S8：深加工将带有水冷管道的一体化成型铝合金电池托盘主体中，将形成水冷管道的奇数位的立筋一端切削掉一段，将形成水冷管道的偶数位的立筋另一端切削掉一段，形成循环液体流道，得到一体化成型铝合金电池托盘主体。2.根据权利要求1所述的一体化成型铝合金电池托盘的制造方法，其特征在于，所述的S1中，一体化成型铝合金电池托盘主体，包括以下成分及各个成分的质量百分比：Si：0.50～0.9％，Fe≤0.35％，Cu≤0.30％，Mn≤0.50％，Mg：0.40～0.7％，Cr≤0.30％，Zn≤0.20％，Ti≤0.10％，Mn+Cr：0.12～0.50％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al。3.根据权利要求1所述的一体化成型铝合金电池托盘的制造方法，其特征在于，所述的S2中，熔炼为：将铝锭熔化后，在加入中间合金，最后升温至710～730℃，再加入Mg锭，熔化后搅拌均匀，除气精炼，静止扒渣，得到熔液；半连续铸造中，在出口处加入Al
‑
Ti
‑
B丝，铸造速度为50～80mm/min，水流量为9～11m3/h。
4.根据权利要求1所述的一体化成型铝合金电池托盘的制造方法，其特征在于，所述的S3中，多级均质过程为：将铝合金铸锭升温至450～480℃
×
2h
‑
4h，再将温度升温至550℃
‑
570℃
×8‑
10h。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙巍，王东辉，佟伟平，杨凌飞，王向杰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：