一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具制造技术

本发明专利技术提供一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具，所述电池壳体采用的AlSi10MnMg合金包括的元素及相应的质量百分比含量为：Si：10.00～11.50；Fe：0.00～0.15；Cu：0.00～0.04；Mn：0.50～0.80；Mg：0.20～0.40；Ti：0.06～0.10；Al为余量；所述模具包括模具本体，所述模具本体内设置有电池壳体铸件本体模具腔、试片模具腔、料柄、直浇道、横浇道和分支浇道；所述料柄通过所述直浇道连通若干条所述横浇道；所述横浇道连通至所述电池壳体铸件本体模具腔，所述分支浇道连通至所述试片模具腔，所述试片模具腔顶部设置有试片渣包腔；所述分支浇道上设置有阻断器。本发明专利技术的技术方案解决了现有新能源汽车动力电池壳体采用的压铸材料及工艺无法达到工艺要求的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具


[0001]本专利技术涉及电池壳体压铸工艺领域，具体而言，尤其涉及一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具。

技术介绍

[0002]新能源汽车动力电池，因自身重量缺陷和能量密度需求矛盾，在整车零部件子系统中，轻量化需求显得尤为迫切。铝合金高压铸造工艺具有产效率高，成品气密性好，可以成形结构复杂的产品。但在保证产品功能安全，又实现轻量化的前提下，对铝合金材质提出了更高的要求。
[0003]AlSi10MnMg源于德国莱恩铝业公司Silafont
‑
36，是欧盟的一个铝合金牌号，材料作为新型的高强韧性铝合金压铸材料，正逐步得到广泛应用。其材料化学成分依据DIN EN 1706标准规定如下表1，该牌号铝合金的Si含量略低于AlSi共晶合金，具有较好的流动性。而Fe含量低，使AlFeSi相的板块状得以消除，使压铸件在受力状态下不产生裂纹。一定的Mn含量可防止压铸时合金的粘模现象，而在组织上呈现球状相。通过先进制造工艺，从而获得高强度、高延伸率的材料(产品)力学性能。
[0004]表1 DIN EN 1706AlSi
10
MnMg铝合金成分
[0005][0006]由于该标准的材料成分范围较宽，尤其是Mg的含量为0.1
‑
0.6％，其含量的不同对于铸件机械性能有较大的影响。依据标准，该标准铸态机械性能为抗拉强度大于250MPa，屈服极限120MPa，延伸率大于4％。不能满足新能源汽车动力电池壳体的要求。
[0007]电动车电池壳体的功能不仅仅需要保护内部电池，防止泄漏，同时需要承受一定的外部冲击和以及抵抗长期的疲劳振动以及具备耐腐蚀性能，因而对铸件的性能要求较高；采用上述成分的AlSi10MnMg合金制备的电池壳体，抗拉强度、屈服极限、延伸率以及孔隙率等各项指标不能达到期望批产需求，并且检验效率低。
[0008]当前上述电动车电池壳体的材料采用AlSi10MnMg及常规的压铸工艺生产，一模一件，材料的机械性能测试频次为每1000件抽检1个产品制成机械性能的试片，合格的试片交付给拉伸试验机和AX
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10蔡司金相显微镜测试，目前用于对电池壳体铸件进行机械性能测试的试片均来自于铸件本身，通过毛坯的锯切、铣削加工、线切割加工、清理抛光等工序实现，工艺过程复杂，每次加工试片检验大约需要耗费一天时间，制造周期长，每周重复3次制造拉伸切片，耗费大量的人力和物力。因而，需要采取一种高效的制取试片工艺，降低实验成本，提高效率。
[0009]采用现有技术对电池壳体铸件进行浇注的过程中，由于铝液以50m/s高速填充，同时铝液冲击模具和型芯，产生紊流，模具型腔内部的空气不能被及时有效的排出，铸型内的
空气被卷入铸件内部导致铸件的气孔超标。
[0010]综上所述，针对新能源汽车动力电池壳体的性能实验成本过高、电池壳体铸件孔隙率超标且机械性能不足是当前存在的技术问题。

技术实现思路

[0011]根据上述提出现有新能源汽车动力电池壳体采用的压铸材料及工艺无法达到工艺要求的技术问题，而提供一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具，综合考虑原材料以及生产工艺和铸造后处理，压铸生产前采用优化原材料的比例，压铸生产过程中使用模拟分析优化浇排系统，毛坯零件出模后增加后续的热处理工艺提高材料的机械性能。
[0012]本专利技术采用的技术手段如下：
[0013]一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，包括模具本体，所述模具本体内设置有电池壳体铸件本体模具腔、试片模具腔、料柄、直浇道、横浇道和分支浇道；
[0014]所述料柄通过所述直浇道连通若干条所述横浇道，其中一条所述横浇道连通至所述分支浇道；所述横浇道连通至所述电池壳体铸件本体模具腔，所述分支浇道连通至所述试片模具腔，所述试片模具腔顶部设置有试片渣包腔；
[0015]所述分支浇道上设置有用于控制所述分支浇道阻断或接通的阻断器。
[0016]进一步地，所述阻断器可拆卸安装于所述模具本体，所述阻断器沿厚度方向的两个侧面中，其中一个侧面设置有凹槽，用于接通所述分支浇道，另一个侧面为平面，用于阻断所述分支浇道。
[0017]进一步地，所述横浇道与所述电池壳体铸件本体模具腔之间设置溶液入料口，所述溶液入料口的截面宽度小于所述电池壳体铸件本体模具腔的平均厚度；所述试片渣包腔与所述试片模具腔之间设置有渣包入料口Ⅰ，所述渣包入料口Ⅰ的截面长度小于所述试片模具腔的平均宽度，宽度小于所述试片模具腔的厚度。
[0018]进一步地，所述模具还包括用于辅助试片出模的推杆，所述试片模具腔两端分别设置一个所述推杆，所述推杆能够防止试片出模时发生变形；所述推杆直径为
[0019]进一步地，所述模具本体包括动模、静模和等距双关联集中排气系统；
[0020]所述动模和所述静模合模后在内部形成所述电池壳体铸件本体模具腔、所述试片模具腔、所述料柄、所述直浇道、所述横浇道和所述分支浇道；
[0021]所述模具本体内还设置有个锥面渣包腔，所述锥面渣包腔位于所述电池壳体铸件本体模具腔顶部，所述锥面渣包腔与所述电池壳体铸件本体模具腔之间设置渣包入料口Ⅱ；所述锥面渣包腔包括分别设置于所述动模和所述静模的动模渣包腔和静模渣包腔，所述动模渣包腔和所述静模渣包腔的侧面为锥面，所述锥面的锥度为25
°
；
[0022]所述等距双关联集中排气系统包括总排气板、排气道Ⅰ和排气道Ⅱ，所述总排气板表面为波纹形，所述总排气板下部分支为两个高度相同的分支排气板，所述排气道Ⅰ和所述排气道Ⅱ分别连通至一个所述分支排气板；所述电池壳体铸件本体模具腔顶部左侧的两个所述锥面渣包腔均连通至排气道Ⅰ，且两个所述锥面渣包腔与所述排气道Ⅰ之间的距离相等；所述电池壳体铸件本体模具腔顶部右侧的两个所述锥面渣包腔均连通至排气道Ⅱ，且
两个所述锥面渣包腔与所述排气道Ⅱ之间的距离相等。
[0023]进一步地，所述排气道Ⅰ和所述排气道Ⅱ的宽度为6mm，厚度为2mm。
[0024]进一步地，所述分支排气板的宽度为60mm，厚度为0.8mm，内部排气面积为48mm2。
[0025]本专利技术还提供了一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体，采用权利要求上述的模具进行加工得到，采用的AlSi10MnMg合金包括的元素及相应的质量百分比含量为：
[0026]Si：10.00～11.50；
[0027]Fe：0.00～0.15；
[0028]Cu：0.00～0.04；
[0029]Mn：0.50～0.80；
[0030]Mg：0.20～0.40；
[0031]Ti：0.06～0.10；
[0032]Al为余量。
[0033]进一步地，采用所述模具压铸得到电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，其特征在于，包括模具本体，所述模具本体内设置有电池壳体铸件本体模具腔、试片模具腔、料柄、直浇道、横浇道和分支浇道；所述料柄通过所述直浇道连通若干条所述横浇道，其中一条所述横浇道连通至所述分支浇道；所述横浇道连通至所述电池壳体铸件本体模具腔，所述分支浇道连通至所述试片模具腔，所述试片模具腔顶部设置有试片渣包腔；所述分支浇道上设置有用于控制所述分支浇道阻断或接通的阻断器。2.根据权利要求1所述的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，其特征在于，所述阻断器可拆卸安装于所述模具本体，所述阻断器沿厚度方向的两个侧面中，其中一个侧面设置有凹槽，用于接通所述分支浇道，另一个侧面为平面，用于阻断所述分支浇道。3.根据权利要求1所述的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，其特征在于，所述横浇道与所述电池壳体铸件本体模具腔之间设置溶液入料口，所述溶液入料口的截面宽度小于所述电池壳体铸件本体模具腔的平均厚度；所述试片渣包腔与所述试片模具腔之间设置有渣包入料口Ⅰ，所述渣包入料口Ⅰ的截面长度小于所述试片模具腔的平均宽度，宽度小于所述试片模具腔的厚度。4.根据权利要求1所述的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，其特征在于，所述模具还包括用于辅助试片出模的推杆，所述试片模具腔两端分别设置一个所述推杆；所述推杆直径为5.根据权利要求1所述的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，其特征在于，所述模具本体包括动模、静模和等距双关联集中排气系统；所述动模和所述静模合模后在内部形成所述电池壳体铸件本体模具腔、所述试片模具腔、所述料柄、所述直浇道、所述横浇道和所述分支浇道；所述模具本体内还设置有个锥面渣包腔，所述锥面渣包腔位于所述电池壳体铸件本体模具腔顶部，所述锥面渣包腔与所述电池壳体铸件本体模具腔之间设置渣包入料口Ⅱ；所述锥面渣包腔包括分别设置于所述动...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪军，董少峥，吕海霆，谢成豪，间德海，
申请(专利权)人：大连科技学院，
类型：发明
国别省市：