发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种电池包底护板的制备工艺,包括以下步骤:
步骤S1、冲裁胚料:选用22MnB5硼钢钢板冲裁,得到所需轮廓的待热冲压板材;
步骤S2、热冲压成型:将待热冲压板材加热后送入热成型压机中冲压成型,冷却后取出,得到热冲压后工件;
步骤S3、修边、切孔:用激光切割机对成型后工件进行修边、切孔;
步骤S4、涂装:对经步骤S3处理得到的工件进行前处理后,进行电泳涂装,并烘干冷却;
步骤S5、涂胶:对经步骤S4处理得到的工件底部喷涂PVC防石击胶,待烘干冷却后得到底护板工件。
优选的是,步骤S2中热冲压成型具体包括以下步骤:
步骤S2-1、将待热冲压板材放入加热炉,加热到900~950℃之间,保温3~10min,待钢板完全奥氏体化;
步骤S2-2、将待热冲压板材从加热炉快速转移到热成型压机上,在热冲压模具中成型;
步骤S2-3、通过热冲压模具中的冷却系统对高温成型后的工件在热冲压模具中快速冷却,然后从热冲压模具中取出,得到热冲压后工件。
优选的是,步骤S4中所述前处理工艺具体包括以下步骤:
步骤S4-1、脱脂处理:将S3得到的工件通过喷淋的方式进行预脱脂处理,然后将工件浸入脱脂槽中进行主脱脂处理;
步骤S4-2、水洗处理:将脱脂处理后的工件依次放入水洗喷雾槽、水洗槽中进行多次水洗;
步骤S4-3、锆盐处理或硅烷处理:将水洗后的工件浸入锆盐槽或硅烷槽中使得工件表面形成一层转化膜,出槽时使用新鲜纯水喷洗;出槽后工件再次经过水洗喷雾槽、水洗槽进行多次水洗,最后一次水洗液体的PH值为5.5-9、电导率σ≤50us/cm。
优选的是,步骤S4中工件经前处理工艺后进入电泳涂装工艺,所述电泳涂装工艺具体包括以下步骤:
步骤S4-4、电泳处理:将经步骤S4-3得到的工件浸入电泳槽中进行电泳处理,电泳厚度≥25um,出槽时对工件进行超滤水洗喷淋;
步骤S4-5、水洗烘干:对移出电泳槽后的工件进行多次超滤水洗后,再使用新鲜纯水喷淋,最后进行电泳烘干。
优选的是,在步骤S5中,喷涂PVC防石击胶时需屏蔽底护板工件上各螺栓孔和挂载孔所在的区域。
优选的是,还包括在经步骤S5得到的底护板工件的四周粘贴密封泡棉。
优选的是,还包括对经步骤S2得到的热冲压后工件进行抵抗力测试,使用挤压球头挤压工件上的测试点,挤压过程中挤压球头的挤压力逐级加载至测试值后保持10mins,并观察2h。
优选的是,所述测试点包括热冲压后工件上纵梁和横梁交叉处以及距离纵梁和横梁最远处。
优选的是,所述抵抗力测试使用挤压装置进行,所述挤压装置包括:
底座,所述底座上设置有用于固定所述热冲压后工件的夹具,所述底座四周固定设置有多根导柱;
顶板,其为框架结构,所述顶板套设在所述导柱上,并可沿所述导柱的长度方向滑动;所述顶板内设置有滑板,所述滑板的两端可沿所述顶板的两侧壁滑动,所述滑板朝向所述底座的侧面上滑动连接滑块,所述滑块可沿所述滑板的轴线滑动;
伸缩油缸,其固定端与所述滑块固定连接,其伸缩端朝向所述底座,且所述伸缩油缸的伸缩端固定连接有位移传感器;
网格测距装置,其与所述伸缩油缸的伸缩端可拆卸连接;
压力传感器,其一端与所述伸缩油缸的伸缩端可拆卸连接,其另一端固定连接有挤压球头;
圆水准器,其固定设置在所述滑板的上表面。
优选的是,所述网格测距装置包括安装板以及呈网格状固定设置在所述安装板上的多个激光测距仪,所述安装板远离所述激光测距仪的一侧与所述伸缩油缸的伸缩端可拆卸连接。
本发明至少包括以下有益效果:
1、本发明使用22MnB5硼钢钢板,经过热冲压成型、涂装、涂胶得到的电池包底护板,在满足强度、防刺穿能力、耐磨性等性能要求下,相比于普通高强度钢板可大幅提高轻量化收益,并且还可进一步降低成本。
2、本发明在涂装工艺中采用绿色前处理工艺,使用锆盐处理或硅烷处理代替传统的磷化处理工艺,在保证产品性能的同时也避免了对环境的污染问题。
3、本发明提供了一种对底护板进行抵抗力测试的方法及挤压装置,确保采用本发明提供的制备工艺得到底护板工艺的性能满足要求。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1~图5所示,本发明提供一种电池包底护板的制备工艺,包括以下步骤:
步骤S1、冲裁胚料:选用22MnB5硼钢钢板冲裁,得到所需轮廓的待热冲压板材;
步骤S2、热冲压成型:将待热冲压板材加热后送入热成型压机中冲压成型,冷却后取出,得到热冲压后工件;
步骤S3、修边、切孔:用激光切割机对成型后工件进行修边、切孔;
步骤S4、涂装:对经步骤S3处理得到的工件进行前处理后,进行电泳涂装,并烘干冷却;
步骤S5、涂胶:对经步骤S4处理得到的工件底部喷涂PVC防石击胶,待烘干冷却后得到底护板工件100。
在这种技术方案中,使用22MnB5硼钢钢板这种超高强度钢板代替普通高强度钢板,经过热冲压成型得到热冲压后工件,其抗拉强度、表面硬度、抗凹性以及形状精度都得到了明显提高,并且在轻量化方面具有明显的优势。热冲压后工件经电泳涂装工艺后,得到漆膜均一性强的工件,使工件的整体耐腐蚀性得到显著提高。然后在工件的底部喷涂PVC防石击胶,进一步提高工件的抗石击性能和防腐性能。因此,相比于传统的铝合金钢板和普通高强度钢板制造的电池包底护板,本发明提供的电池包底护板的制备工艺得到的底护板在强度、防刺穿能力、耐磨性等性能要求下,在轻量化方面可大幅提高轻量化收益,并且在成本上也更具有优势。
在另一种实施例中,步骤S2中热冲压成型具体包括以下步骤:
步骤S2-1、将待热冲压板材放入加热炉,加热到900~950℃之间,保温3~10min,待钢板完全奥氏体化;
步骤S2-2、将待热冲压板材从加热炉快速转移到热成型压机上,在热冲压模具中成型;
步骤S2-3、通过热冲压模具中的冷却系统对高温成型后的工件在热冲压模具中快速冷却,然后从热冲压模具中取出,得到热冲压后工件。
在这种技术方案中,所述冷却系统为分布在热冲压模具中的冷却管道,冷却液体流经冷却管道的同时带走相应的热量,达到冷却的目的。经步骤S2-2得到高温成型后的工件通过所述冷却系统在热冲压模具中快速冷却到80℃左右,冷却液体的冷却速度控制在-40~-100℃/s,以保证零件的淬透性。
在另一种实施例中,步骤S4中所述前处理工艺具体包括以下步骤:
步骤S4-1、脱脂处理:将S3得到的工件通过喷淋的方式进行预脱脂处理,然后将工件浸入脱脂槽中进行主脱脂处理;
步骤S4-2、水洗处理:将脱脂处理后的工件依次放入水洗喷雾槽、水洗槽中进行多次水洗;
步骤S4-3、锆盐处理或硅烷处理:将水洗后的工件浸入锆盐槽或硅烷槽中使得工件表面形成一层转化膜,出槽时使用新鲜纯水喷洗;出槽后工件再次经过水洗喷雾槽、水洗槽进行多次水洗,最后一次水洗液体的PH值为5.5-9、电导率σ≤50us/cm。
在这种技术方案中,在步骤S4-1脱脂处理时,经主脱脂处理后脱脂槽中的液体含油量需小于0.4%、PH值小于12。在步骤S4-2水洗处理时,工件先放入水洗喷雾槽中进行喷淋水洗,其中水的PH值介于6和11.8之间,电导率σ1≤3000us/cm;然后经过水洗槽中进行浸泽水洗,其中水的PH值介于6和9.5之间,电导率σ2≤1000us/cm;最后再经过水洗喷雾槽中使用纯水进行喷淋水洗,纯水的PH值介于6和8.9之间,电导率σ3≤300us/cm。通过多次水洗,在步骤S4-3中,锆盐处理或硅烷处理,不使用P、Mn、Ni、亚硝酸根等有害物质,可以在工件表面形成绿色无磷转化膜,在工件表面和与后续的电泳涂层形成良好的附着力,能显著提高金属涂层的耐腐蚀性能,延长耐蚀时间。
在另一种实施例中,步骤S4中工件经前处理工艺后进入电泳涂装工艺,所述电泳涂装工艺具体包括以下步骤:
步骤S4-4、电泳处理:将经步骤S4-3得到的工件浸入电泳槽中进行电泳处理,电泳厚度≥25um,出槽时对工件进行超滤水洗喷淋;
步骤S4-5、水洗烘干:对移出电泳槽后的工件进行多次超滤水洗后,再使用新鲜纯水喷淋,最后进行电泳烘干。
在这种技术方案中,工件从电泳槽移出时,经电导率较低的超滤水洗喷淋,可以减少电泳涂膜上形成二次留痕、颗粒等涂膜弊病,同时将附着在电泳工件上过剩的电泳漆清洗下来,返回电泳槽,进一步降低成本。对移出电泳槽后的工件利用循环使用的超滤液代替去离子水进行冲洗,避免了对使用去离子水直接清洗后排放的废水进行处理,而过滤后的清水也能继续使用。
在另一种实施例中,在步骤S5中,喷涂PVC防石击胶时需屏蔽底护板工件上各螺栓孔和挂载孔所在的区域。
在另一种实施例中,还包括在经步骤S5得到的底护板工件的四周粘贴密封泡棉。
在另一种实施例中,还包括对经步骤S2得到的热冲压后工件进行抵抗力测试,使用挤压球头挤压工件上的测试点,挤压过程中挤压球头的挤压力逐级加载至测试值后保持10mins,并观察2h。
在这种技术方案中,电池包底护板的作用是在电池包底部收到挤压或异物冲击作用时,可以保护电池模组不受到明显挤压,避免电池包无外壳破裂、泄漏等。因此通过抵抗力测试,测试经热冲压成型后的工件在挤压力作用下的抵抗力是否满足要求。所述抵抗力测试,采取近似静态加载的方式,使用挤压球头缓慢逐级挤压工件上的薄弱处,当挤压力加载至测试值后测量、观察工件的凹坑深度、损伤区域和永久变形区域的面积是否复合要求。考虑到生产效率和生产成本的限制,所述抵抗力测试可采取定期、不定期或者定量的方式进行或者工艺调整时进行,以检验工件的性能以及生产工艺的一致性。
在另一种实施例中,所述测试点包括热冲压后工件上纵梁101和横梁102交叉处P1以及距离纵梁101和横梁102最远处P2。
在这种技术方案中,首选通过CAE软件确定热冲压后工件的薄弱点作为测试点,如图1所示,本方案中热冲压工件选定P1和P2处作为测试点。
在另一种实施例中,所述抵抗力测试使用挤压装置进行,所述挤压装置包括:
底座1,所述底座1上设置有用于固定所述热冲压后工件的夹具2,所述底座1四周固定设置有多根导柱3;
顶板7,其为框架结构,所述顶板7套设在所述导柱3上,并可沿所述导柱3的长度方向滑动;所述顶板7内设置有滑板11,所述滑板11的两端可沿所述顶板7的两侧壁滑动,所述滑板10朝向所述底座1的侧面上滑动连接滑块6,所述滑块6可沿所述滑板11的轴线滑动;
伸缩油缸5,其固定端与所述滑块6固定连接,其伸缩端朝向所述底座1,且所述伸缩油缸5的伸缩端固定连接有位移传感器9;
网格测距装置6,其与所述伸缩油缸5的伸缩端可拆卸连接;
压力传感器8,其一端与所述伸缩油缸5的伸缩端可拆卸连接,其另一端固定连接有挤压球头7;
圆水准器10,其固定设置在所述滑板11的上表面。
在这种技术方案中,测量时首先将热冲压后工件通过所述夹具2固定在所述底座1上,调整所述顶板7在所述导柱3上的位置,使得所述伸缩油缸5的伸缩端的端面具热冲压后工件的距离稍大于所述挤压球头7的高度,即通过所述导柱3调整所述伸缩油缸5在Z轴方向的位置。在这一过程中,可通过在所述导柱3上设置螺母来固定所述顶板7的位置,调整所述顶板7的位置过程中,通过所述圆水准器10保证所述顶板7调整后为水平设置,在初始节段即确保测量的准确性。然后分别调整所述滑板11相对于所述顶板7的位置以及所述滑块6相对于所述滑板11的位置,使得所述伸缩油缸5的伸缩端的端面中心对准测量点P1。即通过所述滑板11和所述滑块6分别在X轴方向和Y轴方向上调整所述伸缩油缸5的位置。在此过程中,所述滑板11的两端沿所述顶板7的两侧壁滑动,以及所述滑块6沿所述滑板11的轴线滑动,均可以通过螺母丝杠副结构实现,在此不做限制。然后将所述网格测距装置4与所述伸缩油缸5的伸缩端连接,记录测试前将所述网格测距装置4的测量端距热处理后工件的距离,以及通过所述位移传感器9记录此时所述网格测距装置4的位置。然后拆卸所述网格测距装置4,并安装所述压力传感器8和所述挤压球头7。通过所述伸缩油缸5的顶升,使得所述挤压球头7相测试点P1施加挤压力,并通过所述压力传感器8检测挤压力的大小,达到测试值后停止顶升,并保持10min。之后回缩所述伸缩油缸5,使得所述挤压球头7离开测试点P1,并通过所述位移传感器9检测所述伸缩油缸5的回缩行程,使其回到所述网格测距装置4初始测量时所在的位置。然后拆卸所述压力传感器8和所述挤压球头7,并安装所述网格测距装置4,通过所述网格测距装置4测量其测量端距挤压后的热冲压后工件的距离,通过与挤压前测量的数据对比计算得到热冲压后工件的凹坑深度、损伤区域和永久变形区域的面积。同样地,在2h观察期内可多此测量。采用上述步骤再完成测试点P2的抵抗力测试。
在另一种实施例中,所述网格测距装置4包括安装板41以及呈网格状固定设置在所述安装板上的多个激光测距仪42,所述安装板41远离所述激光测距仪42的一侧与所述伸缩油缸5的伸缩端可拆卸连接。
在这种技术方案中,所述激光测距仪42采用微型激光测距仪,以尽量减小单网格的面积,提高测量精度。通过多个所述网格测距装置4构成的网格,将挤压前后所述激光测距仪42测得数据发生变化的点进行标记,通过数据变化范围确定损伤区域和永久变形区域,并且通过各所述激光测距仪42对应于网格的位置以及网格的面积便可快速地计算热冲压后工件的凹坑深度、损伤区域和永久变形区域的面积。
通过所述挤压装置还可以分别对不同材料和制备工艺生产的底护板工件进行抵抗力测试。将22MnB5硼钢钢板通过本发明所述制备工艺经热冲压工艺得到的热冲压后工件,作为工件1;对比例1,选取铝合金板进行冷冲压工艺得到工件2;对比例2,选取普通高强度钢板进行冷冲压工艺得到的工件3。通过选取不同厚度的工件1、工件2和工件3使得三者在成型工艺前的刚度相当。然后分别通过所述挤压装置,对工件1、工件2和工件3上测试点P2进行抵抗力测试,测试时所述伸缩油缸5提供的挤压力测试值为38KN,得到测试结果如表1所示。
表1抵抗力测试结果
通过以上测试结果可知,工件1相比于工件2和工件3,在挤压力作用下的抵抗变形能力更强,损伤面积更小,永久变形区域面积也更小。因此,采用本发明所述制备工艺得到的底护板工件在抵抗力性能上具有明显优势,并且在保持相应的抵抗力性能上,还可以选用厚度更薄的22MnB5硼钢钢板,进一步满足轻量化及成本的要求。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。