新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺制造技术

本发明专利技术属于金属合金技术领域，涉及一种新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺，将强化铝合金进行熔炼—铸造—整形—切除飞边—检查—表面预加工—产品试验，其中，所述强化铝合金，各元素质量百分含量为Si：6.5～7.5，Mg：0.35～0.45，Ti：0.1～0.2，Fe≤0.12，Mn：0.3～0.6，Cu：0.2～0.5，Zn≤0.05，Al余量；所述熔炼工序，按铝锭：废料≥8：2投料比熔化，炉内温度710～755℃，精炼静置升温后，铝水温度达到740～755℃时放铝水；所述铸造工序，铝水温度705

【技术实现步骤摘要】
新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺


[0001]本专利技术属于金属合金
，涉及铝合金，尤其涉及一种新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺。

技术介绍

[0002]近年来，我国新能源汽车发展迅速，新能源汽车产业已经进入了一个规模化快速发展新阶段。
[0003]新能源汽车中需要安装大量电池，使用过程中存在自燃、爆炸等不安全隐患，电池壳体是新能源汽车动力电池的承载件，一般是安装在车体下部，主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。方便维护，外表面无明显划伤、变形等缺陷，零件紧固可靠、无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤，耐振动强度和耐冲击强度，在试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不应受到损坏。电池包在保障电池模组安全方面的重要性不言而喻，为了确保电池得到有效防护，电池包需要具备抗冲击、防水阻燃、防剐蹭等性能。
[0004]传统电池包的壳体为钢制，采用钣金冲压焊接工艺，焊接形变会导致尺寸误差，影响电池包的装配和密封性能，同时焊接的常见缺陷会严重影响电池包安全，造成密封失效。目前现有的复合材料轻量化技术在电池包系统的应用限于电池包上壳体，采用短切玻璃纤维增强树脂或SMC材料，在满足刚度和强度要求的前提下，其减重效果有限，而下壳体现应用的轻量化方式以铝合金代替钣金为主，且目前一些复合材料在下壳体的应用时明显未考虑电池包的安全性和可靠性，忽略了复合材料的可设计性和性能的优缺点；针对这些缺陷，设计一种高强度轻量化铝合金电池包壳体是很有必要的。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术公开了一种新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺。
[0006]一种新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺，将强化铝合金进行熔炼—铸造—整形—切除飞边—检查—表面预加工—产品试验，其中，
[0007]所述强化铝合金，各元素质量百分含量为Si：6.5～7.5，Mg：0.35～0.45，Ti：0.1～0.2，Fe≤0.12，Mn：0.3～0.6，Cu：0.2～0.5，Zn≤0.05，Al余量；
[0008]所述熔炼工序，按铝锭：废料≥8：2投料比熔化，炉内温度710～755℃，精炼静置升温后，铝水温度达到740～755℃时放铝水；
[0009]所述铸造工序，铝水温度705
±
10℃，保压时间190～210s，冷却时间120～140s。
[0010]本专利技术较优公开例中，所述强化铝合金中各元素质量百分含量为Si：6.5～7.5，Mg：0.35～0.45，Ti：0.1～0.2，Fe≤0.12，Mn：0.3～0.6，Cu：0.2～0.5，Zn≤0.05，Al余量。
[0011]本专利技术较优公开例中，所述整形工序，安装专用整形工装，毛坯温度80～120℃，压制合模，压力20～25MPa，压制5min后脱模冷却。
[0012]本专利技术较优公开例中，所述切除飞边工序，在整形压制的同时，切除飞边。
[0013]本专利技术较优公开例中，所述检查工序，按要求对需检测部位进行外观自检及尺寸检查，并记录。
[0014]本专利技术较优公开例中，所述表面预加工工序，冷却后，分两序加工，其中一序正面加工1.5～2mm基准面，二序将产品反面浇口去除，产品无黑皮，浇口去除后残留高度≤3mm，一序加工转速2500～3500rpm，二序转速4000～5000rpm。
[0015]本专利技术较优公开例中，所述产品实验工序，在产品本体取硬度试样和机械性能试样，检测产品硬度和机械性能，满足抗拉强度≥160N/mm2，屈服强度≥90N/mm2，延伸率≥3％，硬度≥60HB。
[0016]本专利技术利用模具48路冷却管路，设计冷却参数，铝水铸造温度695～715℃，提高铸造流动性能；保压时间190～210s，冷却时间120～140s,减少产品内部缺陷，提高产品强度和生产合格率。验证充型时间和冷却时间，保证铸造产品质量，满足产品性能要求和合格率要求。
[0017](1)高强铸造铝合金开发：
[0018]利用相图热力学计算、铸态晶粒尺寸预测模型，同时综合利用自主开发的凝固收缩载荷测量装置和环形试样及光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段从不同尺度上对不同成分配比的合金进行系统的表征与分析。系统研究Al
‑
Si合金中主元素(Si、Cu、Mg等)、微量元素(Zr、Ce、La等)及变质剂种类和含量对合金铸态晶粒尺寸及其微观组织的影响规律，揭示组织演变对合金铸造性能、力学性能和耐腐蚀性能的影响机制。在此基础上，开发新型高强铸造铝合金成分。
[0019](2)低压铸造工艺开发及优化：
[0020]通过数值模拟与物理实验，通过实体建模，借助Procast有限元模拟软件，结合开发的数值模型，系统研究低压铸造条件下熔体的流动变形和凝固行为，揭示低压与温度场耦合作用下熔体流动变形对微观组织不均匀的作用机理及缺陷形成机理，为改善铸件的内部质量提供理论依据；采用正交实验获得不同低压铸造条件下的铸件，检测尺寸精度，获得室温拉伸性能试样，采用Weibull统计分析，揭示工艺条件和综合性能间的关联关系。采用SEM、TEM、HRTEM、EBSD、XRD、同步辐射、工业CT、导热系数测定、室温拉伸实验等技术分析测试微观组织、相组成和形貌、力学性能、导热性能、铸造缺陷的尺寸形貌和分布。在此基础上，设计出适用于工业化大批量生产的低压铸造工艺。
[0021]在以上研究过程中，还将对产品的生产产能及合格率进行测量并统计汇总分析，最终成品需进行机械性能检测。
[0022]主要技术路线为：熔炼—铸造—整形—切除飞边—检查—表面预加工—产品试验。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术所公开的新型铸造铝合金成分设计及优化，提高产品机械性能；铝水铸造温度695～715℃，提高铸造流动性能；大电池包铸造工艺研发，保压时间190～210s，冷却时间120～140s,减少产品内部缺陷，提高产品强度和生产合格率。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0026]实施例1
[0027]产品型号：EX21
[0028]投入铝锭85％，废料15％熔化，熔化炉内温度控制在710～755℃，精炼静置升温后，铝水温度750℃时放铝水；其中，铝锭的个元素含量为Si：6.5～7.5，Mg：0.35～0.45，Ti：0.1～0.2，Fe≤0.12，Mn：0.3～0.6，Cu：0.2～0.5，Zn≤0.05，Al余量；
[0029]铸造机保温炉内铝水温度控制在709℃，保压时间195S，冷却时间130s；
[0030]安装EX21产品专用整形工装，毛坯温度101℃，压制合模，压力22MPa，压制5min后脱模冷却；
[0031]在整形压制的同时，切除飞边；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺，将强化铝合金进行熔炼—铸造—整形—切除飞边—检查—表面预加工—产品试验，其特征在于：所述强化铝合金，各元素质量百分含量为Si：6.5～7.5，Mg：0.35～0.45，Ti：0.1～0.2，Fe≤0.12，Mn：0.3～0.6，Cu：0.2～0.5，Zn≤0.05，Al余量；所述熔炼工序，按铝锭：废料≥8：2投料比熔化，炉内温度710～755℃，精炼静置升温后，铝水温度达到740～755℃时放铝水；所述铸造工序，铝水温度705
±
10℃，保压时间190～210s，冷却时间120～140s。2.根据权利要求1所述新能源车用高强度电池包的低压铸造工艺，其特征在于：所述整形工序，安装专用整形工装，毛坯温度80～120℃，压制合模，压力20～25MPa，压制5min后脱模冷却。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：裔国宇，何芳，何国元，庄林忠，
申请(专利权)人：大亚车轮制造有限公司，
类型：发明
国别省市：