Aliuminio lydinio baterijų korpuso gamybos proceso analizė: kaip pasirinkti tarp CNC, liejimo, lakštinio metalo ir ekstruzijos procesų?

Sparčiai tobulėjant naujoms energetinėms transporto priemonėms, energijos kaupimo sistemoms, ryšių įrangai ir pramoniniams elektroniniams gaminiams, aliuminio lydinio korpusai tapo svarbia elektroninės įrangos konstrukcijų dalimi. Įvairių tipų maitinimo baterijų ir energijos kaupimo baterijų korpusas ne tik užtikrina mechaninę apsaugą, bet ir turi atitikti šilumos išsklaidymo, elektromagnetinio ekranavimo, hidroizoliacijos, atsparumo korozijai ir lengvumo reikalavimus.

 

Rinkoje dažniausiai naudojami aliuminio dėklai EV ličio baterijų blokams, aliuminio dėklai automobilių akumuliatoriams ir aliuminio dėklai Powerwall ličio baterijų blokams, naudojamiems namų energijos kaupimo sistemose. Šiems gaminiams keliami skirtingi korpuso konstrukcijos stiprumo, matmenų tikslumo ir gamybos sąnaudų reikalavimai, todėl labai svarbu pasirinkti tinkamą gamybos procesą.

 

Aliuminio lydiniai turi tokius privalumus kaip lengvas svoris, puikus šilumos laidumas, didelis atsparumas korozijai ir geras apdirbamumas, todėl yra plačiai naudojami gaminant LFP akumuliatorių aliuminio korpusus, maitinimo akumuliatorių korpusus ir pramoninės valdymo įrangos korpusus.

 

 

 

Šiuo metu aliuminio lydinio korpusų gamyba daugiausia apima šiuos keturis procesus:

CNC precizinis apdirbimas
Lakštinio metalo lankstymas
Aliuminio profilių ekstruzija
Aukšto{0}}slėgio liejimas

Skirtingoms produktų struktūroms, gamybos masteliams ir biudžeto reikalavimams tinka skirtingi procesai.

 

Paprastai kalbant:

CNC apdirbimas pirmenybė teikiama mažoms{0}}partijinėms prototipų kūrimui ir didelio tikslumo{1}}produktams; didelio-dydžio važiuoklė arba valdymo spintos tinka metalo lakštų procesams; ilgos juostos-formos aušintuvai ir valdiklio korpusai tinka ekstruzijos procesams; didelių tūrių, sudėtingų struktūrų gaminiai yra labiau tinkami liejimo slėgiu procesams.

 

 

CNC apdirbimas yra tipiškas atimamasis gamybos procesas, kai naudojant CNC stakles norima konstrukcija išpjaunama iš vieno aliuminio bloko.

Didžiausi šio proceso pranašumai yra šie:

 

Didelis{0}}matmenų tikslumas
Didelė struktūrinė laisvė
Puiki paviršiaus kokybė
Tinka sudėtingoms trimačioms{0}}struktūroms

 

CNC apdirbimas dažnai naudojamas gaminant aukščiausios klasės{0}}elektroninių įrenginių ir didelio našumo{1}} akumuliatorių sistemų korpusus. Pavyzdžiui:

Aliuminio dėklas automobilio LiFePO4 akumuliatoriaus paketui
Aliuminio dėklas elektrinio variklio automobilio LiFePO4 akumuliatoriaus paketui
Tiksliojo testavimo prietaiso korpusas
Pramoninės automatikos valdiklio korpusas

Įprastos medžiagos yra 6061-T6 ir 7075 aliuminio lydiniai.

 

Projektavimo procese reikia atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:

Vidiniams kampams negalima pasiekti tobulų stačių kampų; Gilios skylės ir gilios ertmės apsunkina apdirbimą; Kelios suspaudimo operacijos turi įtakos tikslumui ir padidina išlaidas.

Todėl CNC apdirbimas labiau tinka didelės-vertės-produktams ir mažiems-partijinės gamybos projektams.

Metalo lakštų lankstymas: ekonomiškas sprendimas dideliems akumuliatorių dėklams

Lakštinio metalo apdirbimas daugiausia apima pjovimą lazeriu, štampavimą ir lenkimą gaminiams gaminti.

 

Jo charakteristikos apima:

Didelis medžiagų panaudojimas; Maža pelėsių kaina; Tinka dideliems konstrukciniams komponentams; Trumpas gamybos ciklas.

Daugelyje energijos kaupimo spintų, akumuliatorių spintelių ir atsarginių maitinimo sistemų naudojamos lakštinio metalo konstrukcijos.

 

Pavyzdžiui:

Aliuminio dėklas, skirtas variklio pakeitimui švino rūgšties akumuliatoriaus paketui
Aliuminio dėklas, skirtas 12 V LiFePO4 akumuliatoriaus paketui Primatic tipo elemento aliuminio korpusas
(Energijos akumuliacinės baterijos spintos pramoninės energijos paskirstymo įrangos korpusas)

Lakštinio metalo projektavimo metu ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas lenkimo spinduliui, suvirinimo deformacijai ir srieginės jungties stiprumui.

Kadangi ant lakštinio metalo paviršių gali susidaryti suvirinimo žymės ir lenkimo įlenkimai, dažymas milteliniu būdu arba dažymas paprastai naudojamas tolesniam{0}}apdirbimui, kad būtų pasiekta geresnė išvaizda.
 

 

Aliuminio ekstruzija yra ištisinio skerspjūvio profilio{0}}formavimo procesas, spaudžiant įkaitintus aliuminio strypus per štampą.

Šis procesas ypač tinka:

 

Valdiklio korpusai
LED apšvietimo įranga
Ryšio įranga
Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS)

Produktams, kuriems reikalingas geras šilumos išsklaidymas, profilio projektavimo stadijoje ekstruzija gali tiesiogiai suformuoti šilumos išsklaidymo pelekus.

 

Šiuo metu plačiai naudojamas:

Aliuminio dėklas elektrinio dviračio akumuliatoriaus paketui
Aliuminio dėklas Li{0}}jonų elektrinio dviračio akumuliatoriaus paketui
Aliuminio dėklas EV elektriniam autobusui LiFePO4 akumuliatoriaus paketui

Ekstruzijos technologija turi šiuos privalumus:

Mažesnės pelėsių sąnaudos;
Aukštas gamybos efektyvumas;
Puikus anodavimo efektas;
Tinka vidutinei{0}}paketinei gamybai.

 

Tačiau jo apribojimas yra tas, kad produkto skerspjūvis{0}}turi būti nuoseklus; taigi jis negali sukurti sudėtingų trimačių struktūrų.

 

Be to, po ekstruzijos profilį vis tiek reikia pjauti, gręžti, sriegti ir iš dalies apdirbti CNC; į vertinimą taip pat reikia įtraukti šio antrinio apdorojimo išlaidas.

 

 

Liejimo slėgiu procese naudojamas aukštas slėgis, kad išlydytas aliuminis įpurškiamas į plieninę formą, kad būtų suformuota baterija.

Pagrindiniai jo pranašumai yra šie:

 

Maža vieneto kaina;
Didelis konstrukcijos sudėtingumas;
Tinka masinei gamybai;
Puikus vandeniui atsparus veikimas.

Daugelis naujų energiją naudojančių transporto priemonių ir energijos kaupimo sistemų akumuliatorių korpusų gaminami liejimo būdu.

 

Įprastos programos apima:

Aliuminio dėklas Soft Pack LiFePO4 įkraunamam akumuliatoriui
Aliuminio dėklas, skirtas pirminei ličio geležies baterijai LiFeS2
Maitinimo baterijos modulio struktūriniai komponentai
Neperšlampami lauko elektroninės įrangos korpusai

Liejimas slėgiu leidžia iš vieno{0}}gabalo formuoti sutvirtinančius briaunus, tvirtinimo stulpelius ir sudėtingas konstrukcijas, todėl žymiai sumažėja dalių ir surinkimo žingsnių skaičius.

 

Tačiau dėl didesnio silicio kiekio štampuoto aliuminio lydiniuose jų anodavimo efektas paprastai nėra toks geras kaip 6061 ar 6063 medžiagų. Todėl dažniau naudojamas miltelinis dažymas, elektroforezė arba dažymas.

 

Projektams, kurių metinė paklausa viršija kelis tūkstančius vienetų, liejimas slėginiu būdu paprastai turi didelį sąnaudų pranašumą.

 

 

 

Pastaraisiais metais sparčiai augant energijos kaupimo ir naujų energiją naudojančių transporto priemonių rinkoms, aliuminio baterijų technologija taip pat toliau vystėsi.

 

Įprastos programos apima:

Aliuminio korpusas ličio geležies fosfato akumuliatoriaus elementams

Ličio prizminės ląstelės (aliuminio apvalkalas)

LFP prizminės ląstelės (aliuminio apvalkalas)

Prizminės LFP ląstelės (aliuminio apvalkalas)

Ličio prizminė baterija (aliuminio korpusas)

 

Palyginti su tradiciniais plieniniais apvalkalais, aliuminio korpusai siūlo:

Lengvesnis svoris;
Geresnis šilumos išsiskyrimas;
Didesnis energijos tankio prisitaikymas;
Geresnis atsparumas korozijai.

Todėl aliuminio korpuso pakuotė plačiai naudojama prizminių ličio baterijų rinkoje.

 

 

Šiuo metu daugelis rinkoje esančių galios baterijų ir energijos kaupimo baterijų naudoja prizmines elementų struktūras.

Tipiški produktai apima:

 

Ličio elementų akumuliatoriaus aliuminio korpusas
Li ląstelių aliuminio apvalkalas
Ličio elementų akumuliatoriaus aliuminio korpusas
Ličio elementų akumuliatoriaus aliuminio korpusas
Ličio geležies elementų aliuminio korpusas
Samsung prizminės ląstelės su aliuminio apvalkalu
Aliuminio korpusas Samsung ličio jonų akumuliatoriaus aliuminio korpusui

 

Kvadratinė aliuminio korpuso konstrukcija ne tik pagerina erdvės išnaudojimą, bet ir padidina modulių surinkimo efektyvumą bei šilumos valdymo efektyvumą, todėl užima svarbią vietą naujų energijos transporto priemonių ir energijos kaupimo pramonėje.

 

 

 

Produktų kūrėjams ir pirkimo inžinieriams galima atsižvelgti į šiuos principus:

 

Jei gaminys yra MTTP tikrinimo etape, pirmenybė turėtų būti teikiama CNC apdirbimui.

Jei gaminys yra didelė spinta arba energijos kaupimo korpusas, lakštinio metalo apdirbimas paprastai yra ekonomiškesnis{0}}.

Jei gaminys yra ilgos, siauros struktūros ir reikalauja šilumos išsklaidymo konstrukcijos, pirmiausia reikėtų apsvarstyti aliuminio profilio ekstruziją.

Jei projektas pateko į masinės gamybos etapą ir turi sudėtingą struktūrą bei aukštus apsaugos reikalavimus, liejimas slėginiu būdu dažnai yra racionalesnis pasirinkimas.

 

Pasirinkus tinkamą procesą galima ne tik sumažinti gamybos sąnaudas, bet ir pagerinti produkto našumą, sutrumpinti kūrimo ciklus ir padidinti rinkos konkurencingumą.