CN112894272A - 一种电池包壳体横梁的制备方法 - Google Patents

一种电池包壳体横梁的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池包壳体横梁的制备方法，包括以下步骤：S1、选取原材料，送至熔炼炉冶炼、除气，获得铝液；S2、将铝液采用高真空压铸模具进行铸造，利用双系统抽真空以生产出满足孔隙要求的电池包壳体横梁铸件；同时，在热节位置处设置高压点冷；S3、去料柄，冲切模对铸件进行整形；S4、去毛刺；S5、在铸件的外表面上打码；S6、对铸件进行外发表面处理。本发明制备工艺简单，利用双系统抽真空以生产出满足孔隙要求的电池包壳体横梁铸件；在热节位置处设置高压点冷，缓解局部疏松缩孔风险。

Description

一种电池包壳体横梁的制备方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电池包壳体横梁的制备方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，电池被大量运用在新能源客车、乘用车及物流车上。电池盖板上的防爆阀作为电池上的重要部件，直接影响到电池性能的关键指标-安全性。新能源动力电池壳的冲制过程变形量大、冲制道次多、生产过程复杂，对材料的综合性能特别是深冲性能、激光焊接性能提出了很高要求，不仅要求材料具有小的厚度偏差、良好的表面质量，同时还需要具有良好的塑性、小的屈强比、制耳率低及优良的激光焊接性能以保证电池在服役过程中的安全性。
因此，一种工艺简单的电池包壳体横梁的制备方法亟待提出。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种电池包壳体横梁的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种电池包壳体横梁的制备方法，包括以下步骤：
S1、精选铝合金材料作为原材料，转运至熔炼炉集中熔炼、精炼除渣、石墨转子旋转除渣除气，以此获得优质的铝液；
S2、将铝液输送至定量炉，定量炉底部有除气砖，进行除气并定量输送铝液；采用高真空压铸模具进行铸造，利用双系统抽真空设计确保模具压室及型腔的真空度，同时对应热节位置增加高压点冷以确保生产出满足气孔要求的电池包壳体横梁铸件；模具脱模后取走零件，喷雾机的模块化接头对模具进行喷涂，每个喷头模块与模具的外形、角度相匹配；
S3、采用带整形功能的切边模，先冲切去除渣包流道，继续下压保压对零件进行整形，以确保零件平面度满足要求；
S4、去毛刺，采用三轴加工中心加工去毛刺；
S5、CNC加工，对零件表面进行精加工；
S6、铸件表面激光打码；
S7、铝铸件表面钝化处理。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S1中原材料按照重量百分比包括以下组成：6-8.5份Si；0.5-0.9份Mn；0.2-0.3份Mg；0.05-0.2份Fe；0.1-0.16份Ti；0.015-0.025份Sr；0.00005-0.0001份Be；0.001-0.004份Sb；0.0005-0.001份Ca；89.9099-93.13345份Al。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S2中铸造温度为690±5℃。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S2中双系统抽真空为压室和型腔抽真空，真空度为50mbar以内的高真空状态。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S2中采用定量炉，同时配备除气砖功能；步骤S2中还采用实时回馈控制系统；步骤S2中使用水油双介质模温机，模温机温度为200±20℃，模温机温度在制备之前设定预热模具和保持模具在生产初始和生产间隙的温度。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S6中对铸件进行表面处理，具体包括以下步骤：碱洗脱脂、超声波脱脂、第一次水洗、铝钝化、第二次水洗、吹干和烘干。
作为本发明的一种优选技术方案，碱洗脱脂的温度为45-50℃，超声波脱脂的温度为50-60℃。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S2中采用热成像仪模具温度实时监控系统，检测模具温度，若超出温度控制范围内自动报警，同时将模具温度记录存储，确保生产过程中零件质量的稳定性。
本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：
本发明制备工艺简单，利用双系统抽真空以生产出满足孔隙要求的电池包壳体横梁铸件；在热节位置处设置高压点冷，缓解局部疏松缩孔风险；冲切模对铸件进行整形，使得铸件达到设定的平整度，有利于加工尺寸的稳定性；去毛刺确保了清理质量的稳定性，同时效率更高；采用定量炉，同时配备除气砖功能，具有定量控制、精度高、铝液温度稳定的优点，同时减小气孔风险；采用实时回馈控制系统，确保生产过程的连续性和稳定性；使用水油双介质模温机，模具温度恒定，利于零件质量的稳定性。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为了达到本发明的目的，在本发明的其中一种实施方式中提供一种电池包壳体横梁的制备方法，包括以下步骤：
S1、精选铝合金材料作为原材料，转运至熔炼炉集中熔炼、精炼除渣、石墨转子旋转除渣除气，以此获得优质的铝液。
S2、将铝液输送至定量炉，定量炉底部有除气砖，进行除气并定量输送铝液，确保了铝液的纯净度，同时压射定量控制精度高，铝液温度稳定，减少气孔等风险；采用高真空压铸模具进行铸造，利用双系统抽真空设计确保模具压室及型腔的真空度，同时对应热节位置增加高压点冷以确保生产出满足气孔要求的电池包壳体横梁铸件；模具脱模后取走零件，喷雾机的模块化接头对模具进行喷涂，每个喷头模块与模具的外形、角度相匹配。
其中，采用实时回馈控制系统的高端压铸机，全自动压铸生产系统，确保生产过程连续性和稳定性；喷雾机接头模块化，采用特殊微喷喷涂头，雾化效果好，模面上无大量的水珠等残留，减小了铸件内部水气孔产生的风险，另外喷涂工装上的喷涂头根据模具的外形、角度而设定，这样保证了喷涂的角度、方向、距离和势能，使得喷涂工装在进入模具后（压射结束后开模）不需要频繁改变姿态就能实现喷涂全覆盖，大大提高了效率，节拍相对之前提升了10-12秒。模具设计基于模流温度场分析在压铸模上合理设计布局油路，生产过程中接上模温机，模温机温度设定200±20℃，预热模具和保持模具在生产初始和生产间隙的温度，减少热模时间，节约能耗，加快生产的进度，提高效率；生产过程中模具温度保持恒定（加热、冷却），可使压铸件尺寸，密度保持稳定，保证产品质量的稳定性；由于模温机的保温作用，可减少脱模剂的使用量，减少对模具的激冷，从而减少热应力的产生，延缓模具表面龟裂的产生，从而延长模具的使用寿命。采用热成像仪模具温度实时监控系统，确保模具温度在工艺控制范围内，超出温度控制范围内自动报警，同时模具温度记录存储，确保生产过程中零件质量的稳定性。
S3、采用带整形功能的切边模，冲切去除渣包流道后，继续下压保压对零件进行整形，以确保零件平面度满足要求。
S4、去毛刺，采用三轴加工中心加工去毛刺，清理后的表面质量更稳定，同时效率更快。
S5、CNC加工：CNC机床选用UGint高速加工中心,以独特的高速，最优化的动作控制有着压倒性的高效率同时加工产品尺寸稳定性高，同时CNC组成加工自动岛，1台机器人控制四台加工中心，整个
加工过程机器自动控制，生产更稳定。对零件表面进行压铸无法实现的精加工，可以进行开孔、表面粗糙度处理等，具体不作限定。
S6、铸件表面激光打码，打码设备连在如上加工自动岛内，程序自动控制，确保了打码信息的正确性，以便追溯零件生产相关信息。
S7、铝铸件钝化表面处理，零件表面导电性良好，利于焊接。
具体的，步骤S1中原材料按照重量份包括以下组分：6-8.5份Si；0.5-0.9份Mn；0.2-0.3份Mg；0.05-0.2份Fe；0.1-0.16份Ti；0.015-0.025份Sr；0.00005-0.0001份Be；0.001-0.004份Sb；0.0005-0.001份Ca；89.9099-93.13345份Al。
根据实际情况，可以选择铝合金材料按照重量份包括以下组分：6份Si；0.5份Mn；0.2份Mg；0.05份Fe；0.1份Ti；0.015份Sr；0.00005份Be；0.001份Sb；0.0005份Ca； 93.13345份Al。
根据实际情况，还可以选择铝合金材料按照重量份包括以下组分： 8.5份Si； 0.9份Mn； 0.3份Mg； 0.2份Fe； 0.16份Ti； 0.025份Sr； 0.0001份Be； 0.004份Sb； 0.001份Ca； 93.13345份Al。
根据实际情况，还可以选择铝合金材料按照重量份包括以下组分：6份Si；0.5份Mn；0.2份Mg； 0.2份Fe；0.1份Ti；0.015份Sr； 0.0001份Be； 0.004份Sb； 0.001份Ca；92.9099份Al。
具体的，步骤S2中铸造温度为690±5℃。铝液中硅的含量相对较低，铝液的流动性差，铝液温度基于实际零件质量状态最佳的工艺要求
具体的，步骤S2中双系统抽真空为压室和型腔抽真空，真空度为50mbar以内的高真空状态。
具体的，步骤S2中采用定量炉，同时配备除气砖功能，具有定量控制、精度高、铝液温度稳定的优点，同时减小气孔风险；步骤S2中还采用实时回馈控制系统，确保生产过程的连续性和稳定性；步骤S2中使用水油双介质模温机，模具温度恒定，利于零件质量的稳定性，模温机温度为200±20℃，模温机温度在制备之前设定预热模具和保持模具在生产初始和生产间隙的温度。
具体的，步骤S6中对铸件进行外发表面处理，具体包括以下步骤：碱洗脱脂、超声波脱脂、第一次水洗、铝钝化、第二次水洗、吹干和烘干。碱洗脱脂的温度为45℃、48℃或50℃，超声波脱脂的温度为50℃、55℃或60℃。本实施例中碱洗脱脂和超声波脱脂二者结合，温度也分为两种，可以大大提高去污能力。
具体的，步骤S2中采用热成像仪模具温度实时监控系统，检测模具温度，若超出温度控制范围内自动报警，同时将模具温度记录存储，确保生产过程中零件质量的稳定性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、精选铝合金材料作为原材料，转运至熔炼炉集中熔炼、精炼除渣、石墨转子旋转除渣除气，以此获得优质的铝液；
S2、将铝液输送至定量炉，定量炉底部有除气砖，进行除气并定量输送铝液；采用高真空压铸模具进行铸造，利用双系统抽真空设计确保模具压室及型腔的真空度，同时对应热节位置增加高压点冷以确保生产出满足气孔要求的电池包壳体横梁铸件；模具脱模后取走零件，喷雾机的模块化接头对模具进行喷涂，每个喷头模块与模具的外形、角度相匹配；
S3、采用带整形功能的切边模，先冲切去除渣包流道，继续下压保压对零件进行整形，以确保零件平面度满足要求；
S4、去毛刺，采用三轴加工中心加工去毛刺；
S5、CNC加工，对零件表面进行精加工；
S6、铸件表面激光打码；
S7、铝铸件表面钝化处理。
2.根据权利要求1所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，步骤S1中原材料按照重量百分比包括以下组成：6-8.5份Si；0.5-0.9份Mn；0.2-0.3份Mg；0.05-0.2份Fe；0.1-0.16份Ti；0.015-0.025份Sr；0.00005-0.0001份Be；0.001-0.004份Sb；0.0005-0.001份Ca；89.9099-93.13345份Al。
3.根据权利要求1所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，步骤S2中铸造温度为690±5℃。
4.根据权利要求1所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，步骤S2中双系统抽真空为压室和型腔抽真空，真空度为50mbar以内的高真空状态。
5.根据权利要求1所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，步骤S2中采用定量炉，同时配备除气砖功能；步骤S2中还采用实时回馈控制系统；步骤S2中使用水油双介质模温机，模温机温度为200±20℃，模温机温度在制备之前设定预热模具和保持模具在生产初始和生产间隙的温度。
6.根据权利要求1所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，步骤S6中对铸件进行表面处理，具体包括以下步骤：碱洗脱脂、超声波脱脂、第一次水洗、铝钝化、第二次水洗、吹干和烘干。
7.根据权利要求6所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，碱洗脱脂的温度为45-50℃，超声波脱脂的温度为50-60℃。
8.根据权利要求6所述的电池包壳体横梁的制备方法，其特征在于，步骤S2中采用热成像仪模具温度实时监控系统，检测模具温度，若超出温度控制范围内自动报警，同时将模具温度记录存储，确保生产过程中零件质量的稳定性。
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