CN114632920A - 一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具 - Google Patents

一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于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。

Description

一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及 模具
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
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 EN1706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。
表1 DIN EN 1706AlSi10MnMg铝合金成分
Figure BDA0003500639510000011
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。
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。
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-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。
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。
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。
发明内容
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。
本发明采用的技术手段如下：
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；
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。
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。
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。
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
Figure BDA0003500639510000031
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；
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°；
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。
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。
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。
本发明还提供了一种基于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：
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。
进一步地，采用所述模具压铸得到电池壳体铸件，然后进行T5热处理得到所述电池壳体，T5热处理的时效温度为190℃，保温2小时。
进一步地，进行T5热处理后得到的电池壳体的抗拉强度≥300Mpa，屈服极限≥210Mpa，延伸率≥5％。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体的模具，能够根据要求安装阻断器，使试片和电池壳体铸件同时铸出，去除周边附属物后即可直接送检，保证试片与铸件工艺参数相同，且节省人力物力；同时，通过模具设计的锥面渣包腔和等距双关联集中排气系统，能够解决铸件孔隙率超标的问题。
本发明提供的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体，电池壳体能够满足抗拉强度≥300Mpa，屈服极限≥210Mpa，延伸率≥5％，任意部位孔隙率小于5％的要求。
基于上述理由本发明可在电池壳体压铸工艺领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述电池壳体结构示意图。
图2为本发明所述试片结构示意图。
图3为本发明所述模具结构示意图。
图4为本发明所述阻断器结构示意图。
图5为本发明所述动模结构示意图。
图6为本发明所述静模结构示意图。
图7中(a)、(b)、(c)分别表示采用现有技术中的模具压铸电池壳体铸件时高速填充0.03秒、0.045秒、0.049秒对应的模具内铝合金溶液填充情况。
图8为采用现有技术中的模具压铸的电池壳体铸件在显微镜下的金相图片。
图9为采用本发明所述模具压铸的电池壳体铸件在显微镜下的金相图片。
图10为抗拉强度/屈服极限与温度关系图。
图11为延伸率与温度关系图。
图中：1、电池壳体铸件本体模具腔；2、试片模具腔；3、料柄；4、直浇道；5、横浇道；6、分支浇道；7、试片渣包腔；8、阻断器；9、锥面渣包腔；10、总排气板；11、分支排气板；12、排气道Ⅰ；13、排气道Ⅱ。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本申请将现有技术中从产品上取试片的方式转化为试片与压铸产品一同铸出的方式，如图2-5所示，提出了一种基于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1、试片模具腔2、料柄3、直浇道4、横浇道5和分支浇道6；
所述料柄3通过所述直浇道4连通若干条所述横浇道5，其中一条所述横浇道5连通至所述分支浇道6；所述横浇道5连通至所述电池壳体铸件本体模具腔1，所述分支浇道6连通至所述试片模具腔2，所述试片模具腔2顶部设置有试片渣包腔7；
所述分支浇道6上设置有用于控制所述分支浇道6阻断或接通的阻断器8；所述阻断器8为35×20×20mm的长方体结构，所述阻断器8一端设置有M6螺纹沉头孔9，所述阻断器通过M6螺栓可拆卸安装于所述模具本体，所述阻断器8沿厚度方向的两个侧面中，其中一个侧面设置有凹槽10，用于接通所述分支浇道6，另一个侧面为平面，用于阻断所述分支浇道6。
进一步地，所述横浇道5与所述电池壳体铸件本体模具腔1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1的平均厚度；所述试片渣包腔7与所述试片模具腔2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2的平均宽度，宽度小于所述试片模具腔2的厚度。
进一步地，为确保试片状态与电池壳体铸件本体状态一致，所述试片模具腔2厚度为3mm，即等于电池壳体铸件本体的平均厚度；所述试片渣包腔7长度为15mm，宽度为15mm，不仅可以用于对试片排渣，还可以平衡所述试片模具腔2浇注末端的温度，使浇注过程中试片与电池壳体铸件本体状态趋于一致；所述渣包入料口Ⅰ的截面长度为4mm，宽度为1mm，较小的所述渣包入料口Ⅰ厚度可以使试片压铸成型后去除渣包时不会引起试片的弯曲变形；所述试片渣包腔7的出模角为30°，较大的出模角能够使渣包顺利的被取出。
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2两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
Figure BDA0003500639510000071
适当的模具与推杆外圆的间隙能够保证在压铸过程中空气能排出，同时铝液不会窜入所述推杆和所述试片模具腔的间隙中。
当铝合金溶液浇注时，铝合金溶液由所述料柄3流入所述直浇道4，然后经过所述横浇道5流入所述电池壳体铸件主体模具腔1，同时铝合金溶液还可以经过所述分支浇道6流入所述试片模具腔2，在高速填充条件下，可以使试片与电池壳体铸件本体同步压铸成型，然后经过保压和冷却，即可得到与电池壳体铸件本体工艺参数相同的试片，完成压铸后，去除试片周边附属物，可以直接送检，节省了大量人力和物力；
同时，在批量生产电池壳体铸件本体且不需要试片时，将所述阻断器8沿厚度方向上为平面的侧面朝上安装于所述模具本体，使所述阻断器8能够阻断所述分支浇道6，铝合金溶液流至所述阻断器8后截止，确保铝合金溶液只流向所述电池壳体铸件本体模具腔1；
当需要试片进行实验时，将所述阻断器8沿厚度方向上设置凹槽的侧面朝上安装于所述模具本体，使所述阻断器8能够接通所述分支浇道6，铝合金溶液能够通过所述分支浇道6流入所述试片模具腔2，确保试片顺利成型。
进一步地，如图5-6所示，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1、所述试片模具腔2、所述料柄3、所述直浇道4、所述横浇道5和所述分支浇道6；所述模具本体内还设置有4个锥面渣包腔9，所述锥面渣包腔9位于所述电池壳体铸件本体模具腔1顶部，所述锥面渣包腔9与所述电池壳体铸件本体模具腔1之间设置渣包入料口Ⅱ，所述渣包入料口Ⅱ直径为1.5mm；所述锥面渣包腔9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°，所述动模渣包腔和所述静模渣包腔可以增大所述锥面渣包腔9的体积，提高集气排渣的效果；
所述等距双关联集中排气系统包括总排气板10、排气道Ⅰ12和排气道Ⅱ13，所述总排气板10表面为波纹形，所述总排气板10下部分支为两个高度相同的分支排气板11，所述排气道Ⅰ12和所述排气道Ⅱ13分别连通至一个所述分支排气板11；所述电池壳体铸件本体模具腔1顶部左侧的两个所述锥面渣包腔9均连通至排气道Ⅰ12，且两个所述锥面渣包腔9与所述排气道Ⅰ12之间的距离相等；所述电池壳体铸件本体模具腔1顶部右侧的两个所述锥面渣包腔9均连通至排气道Ⅱ13，且两个所述锥面渣包腔9与所述排气道Ⅱ13之间的距离相等；通过上述设置能够保证同侧的两个所述锥面渣包9的排气能够同时进行。
进一步地，所述排气道Ⅰ12和所述排气道Ⅱ13的宽度为6mm，厚度为2mm。
进一步地，所述分支排气板11的宽度为60mm，厚度为0.8mm，内部排气面积为48mm2，能够满足完全排气需求。
如图1所示为能够采用上述模具压铸的电池壳体铸件结构示意图，图1中所示的电池壳体铸件本体的气孔缺陷位置大多存在于浇注末端的圆孔区域周边，有一定的规律可循，借助于数值模拟分析可知，如图7(a)、(b)、(c)所示：在填充0.03秒开始高速填充，填充内浇口速度45m/s左右，在填充0.045秒左右达到末端圆孔周边区域，铝合金溶液在远离油封孔部位先结合，向内包抄卷气，并将一部分气体卷积在圆孔内环面周边表面，并最终冷却凝固成型产生气孔缺陷，进而，在第0.049秒铝合金溶液抵达各个浇注渣包的末端，将模具型腔填充，通过上述模拟分析合理的解释了电池壳体铸件本体浇注末端的圆孔区域周边孔隙率超标的原因，本申请通过在模具本体内设置的所述锥面渣包腔9能够有效提高集气排渣的效果；
其次，采用现有技术中的模具压铸图1中的电池壳体铸件时，现有的电池壳体压铸模具在工作时排气量达到10.25mm2而现有的电池壳体压铸模具中排气道截面积为6mm2，不能满足充型过程中排气需求，排气能力不足，没有排出的气体将滞留在模具内部，铝液填充后，气体卷入铸件内部，最终形成高压气孔，导致孔隙率超标，本申请通过在模具本体内设置的所述等距双关联集中排气系统，铝合金溶液填充过程中，在所述分支排气板11内，动能消耗80％以上，两个所述分支排气板11相互独立没有干涉，最终汇集至所述总排气板10上部，动能剩余较小，速度减缓，排气效果良好；
采用本申请所述的包括所述等距双关联集中排气系统以及所述锥面渣包腔9的模具压铸电池壳体铸件，能有效的改善排气条件，提高铸件内部的致密度，有助于孔隙率的改善。
采用现有技术中的模具压铸得到图1中的电池壳体铸件后，在产品上取切片抛光并在10％烧碱溶液中腐蚀后，通过AX10蔡司金相显微镜100倍放大检验，金相图片如图8所示，存在明显的黑色不反光气缩孔空洞，且周边存在密集分布细小孔隙，孔隙率为8％，白亮色α铝组织形态多为支状结晶组织，该结晶形态导致机械强度较弱，α铝周边弥散分布铝硅合金，由金相图片可见团块状α铝占比较少；
采用本申请所述的模具压铸得到图1中的电池壳体铸件，同样通过AX10蔡司金相显微镜100倍放大检验，金相图片如图9所示，黑色气缩孔空洞显著减少，检测后孔隙率能够达到3.5％，满足孔隙率≤5％的要求，白亮α铝组织形态多为细密的球状或团块状结晶，较少的气缩孔以及较多的球状组织结构将产生较高的机械强度。
实施例2
本发明还提供了一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体，采用如实施例1所述的模具进行加工得到，所采用的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。
对于强度和韧性的结合，DIN EN 1706标准中规定的AlSi10MnMg铝合金中，Mg含量在0.1-0.6，范围比较宽，Mg含量的增加抗拉强度与屈服极限正相关，与延伸率负相关。过低的Mg不能产生足够的强度，也不利于后续的热处理高强度组织的形成，过高的Mg能导致延伸率降低，在本申请实验得到0.20-0.40的Mg的含量为一个合理区间。
Fe是一种有害元素，因为铝合金中的铁以FeAl3和Al-Si-Fe的片状或者针状组织存在，降低合金的机械性能，故本申请的铁控制在更小的范围0.15以下，Mn元素可以与铁形成化合物，进一步消除铁有害因素，同时Mn可以提高产品球状结晶组织含量，将Mn元素范围取上限为0.50-0.80之间。
Ti元素是该合金的微量元素，适当增加Ti能显著的细化铝合金的晶粒组织，提高合金机械性能，降低合金热裂纹倾向，故本申请将Ti的最下限控制为0.06，上限为0.10。
铝合金铸件热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。
为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。另外在淬火冷却过程不能析出第二相，否则在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。
进一步地，采用实施例1所述模具压铸得到电池壳体铸件，然后进行T5热处理得到所述电池壳体，T5热处理的时效温度为190℃，保温2小时。
进一步地，进行T5热处理后得到的电池壳体的抗拉强度≥300Mpa，屈服极限≥210Mpa，延伸率≥5％。
下面结合实施例3-8具体说明采用本发明提供的AlSi10MnMg合金成分以及实施例1所述模具压铸得到铸件并进行T5热处理后得到的所述电池壳体能够达到的机械性能。
实施例3-8对应的AlSi10MnMg合金包括的元素及相应的质量百分比含量如表2所示：
表2电池壳体采用的AlSi10MnMg铝合金化学成分
Figure BDA0003500639510000111
T5热处理工艺一般包括加热保温和冷却3个过程，根据材料科学相关理论以及该产品3mm平均厚度的条件，下面结合对比试验证明实施例5-8提供的AlSi10MnMg合金在时效温度为190℃，保温2小时的T5热处理参数下能够使最终得到的电池壳体满足抗拉强度≥300Mpa，屈服极限≥210Mpa，延伸率≥5％的要求。
试验要求：
针对每一个实施例，选取人工时效温度范围170℃至210℃，在温度范围内每间隔10℃作为一组，保温时间均为2小时，进行T5热处理，同时设置没有经过T5热处理的铸态试片作为一组，每组包括3个试片；
T5热处理采用Sx2-12-6电阻炉，额定功率12KW，炉膛尺寸550×550×450mm；将每组3个试片悬挂放置入炉膛中间部位，通风，升温15分钟到达规定时效温度，到规定的时效温度后自动计时保温2小时，时间到后报警，人工将试片取出空气中冷却；
使用WDW-50E万能拉伸试验机将每个实施例对应的6组试片在室温条件下进行拉伸测试，拉伸测试过程依据国标GB/T228.1-2010，抗拉强度和屈服极限由设备读数产生，延伸率由卡尺测量拉伸前后数值计算获得，每个实施例对应的具体试验条件及最终测试结果表3-6所示：
表3实施例5T5热处理参数与性能表
Figure BDA0003500639510000121
根据表3绘制的抗拉强度/屈服极限与温度关系图(图10)以及延伸率与温度关系图(图11)，可以看出，经过T5热处理，屈服极限和抗拉强度相对于原始铸态有不同程度提升，其中其中190℃2小时的强度最好，分别为306Mp和222Mp，而后当温度增加强度反而降低；同时，经过T5热处理，延伸率先下降然后上升，其中190℃2小时的延伸率最好，5.3％，接近压铸毛坯状态延伸率水平。
进一步选择T5热处理时效温度180℃，保温8小时对电池壳体铸件进行去应力处理，进行拉伸测试后得到抗拉强度307Mp，屈服极限227Mp，但延伸率大大下降到2.6％，说明过长的热处理时间可以增大其强度，但延伸率随之下降。
表4实施例6T5热处理参数与性能表
Figure BDA0003500639510000131
表5实施例7T5热处理参数与性能表
Figure BDA0003500639510000132
表6实施例8T5热处理参数与性能表
Figure BDA0003500639510000133
通过表3-6可以看出，实施例5-8提供的合金成分经过本发明提出的190℃、2小时的热处理工艺下能够满足抗拉强度≥300Mpa，屈服极限≥210Mpa，延伸率≥5％的要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

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
Figure FDA0003500639500000011
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°；
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。
6.根据权利要求5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，所述排气道Ⅰ和所述排气道Ⅱ的宽度为6mm，厚度为2mm。
7.根据权利要求5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，所述分支排气板的宽度为60mm，厚度为0.8mm，内部排气面积为48mm2。
8.一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所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：
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。
9.根据权利要求8所述的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体，其特征在于，采用所述模具压铸得到电池壳体铸件，然后进行T5热处理得到所述电池壳体，T5热处理的时效温度为190℃，保温2小时。
10.根据权利要求9所述的基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体，其特征在于，进行T5热处理后得到的电池壳体的抗拉强度≥300Mpa，屈服极限≥210Mpa，延伸率≥5％。
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