Komplexe Verarbeitungstechnologie fuer Aluminiumlegierungen: Giessen, Schweissen und Extrudieren
Bei Elektrofahrzeugen macht das Gewicht des Power-Battery-Packs etwa 30% der Gesamtmasse des Fahrzeugs aus. Das Leichtgewicht von Kraftfahrzeugen und das unerschöpfliche Streben nach der Energiedichte von Leistungsbatteriesystemen erfordern alle die Leichtbauweise der Batteriepaketstruktur. Innerhalb des Akkupacksystems kann der Schrank als maximales Bauteil, dessen Gewicht reduziert wird, die Energiedichte nicht vernachlässigt werden. Unter der Prämisse der Strukturoptimierung und Neuoptimierung ist die Verwendung neuer Materialien der grundlegende Weg, um das Gewicht des Batteriekastens zu reduzieren. Ganz zu schweigen von den Kosten, die Kosten für kleine Mengen neuer Produkte sind relativ hoch. Dies ist ein Problem, das im weiteren Verlauf gelöst werden muss, und kein Grund, die Menschen daran zu hindern, die Möglichkeit seiner Anwendung in Betracht zu ziehen.
Basierend auf den Erfahrungen mit dem gesamten Fahrzeug wird davon ausgegangen, dass es als neuer Werkstoff für Stahlersatz in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Übliche Materialien sind:
Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung, Kohlefaserverbundwerkstoff, der heutige Protagonist der Aluminiumlegierung, ist die relativ ausgereifte Technologie unter den drei Werkstoffen. Gegenwärtig kann ein großer Teil des Körpers Aluminium verwenden, wie Wärmetauscher, Räder und Körper, Aluminiumlegierung kann einen guten Gewichtsreduzierungseffekt erzielen. In diesem Papier werden die wichtigsten Arten von Aluminiumlegierungen sowie die wichtigsten Verarbeitungsmethoden für Aluminiumlegierungskästen beschrieben.
Art und Leistung der Aluminiumlegierung
Das Aluminiumelement ist mit einem Anteil von ca. 8,13% das am häufigsten vorkommende Metallelement in der Erdkruste. Die Ordnungszahl von Aluminium beträgt 13, das Atomgewicht 27, der Schmelzpunkt 660ºC und die Dichte 2,7 g / cm³. Die tatsächliche Dichte von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen variiert je nach Verarbeitungstechnologie und in einem kleinen Bereich. Das Druckgießen beträgt etwa 2,6-2,63 g / cm³, die Extrusion 2,68-2,7 g / cm³ und das Schmieden 2,69-2,72 g / cm³.
Typische mechanische Parameter für Aluminiumlegierungsbleche im Internet, typisches Aluminiumblech der Serie 6, Zugfestigkeit 310 MPa, Streckgrenze 276 MPa; Die mechanischen Eigenschaften der 5er-Reihe sind niedriger als die der 6er-Reihe, und die der 7er-Reihe ist höher als die der 6er-Reihe. Gemeinsame Stahl-Q235-Kenngrößen, Zugfestigkeit 375-500 MPa, Streckgrenze 235 MPa. Im Vergleich von Stahl und Aluminium, Zugfestigkeit und Streckgrenze ist Aluminium etwas niedriger.
Art der Aluminiumlegierung
Erstens, Anwendung von Aluminiumlegierungsguss.
Aluminiumgusslegierungen sind in der Automobilherstellung weit verbreitet und können unterschiedliche Gießverfahren entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Automobilproduktion bereitstellen. Auf dem ursprünglichen Markt wurden Aluminiumgusslegierungen hauptsächlich für Motoren, Naben und Aufprallschutzträger verwendet. Gussaluminiumlegierungsbatteriekasten, die Geschichte des Gebrauches ist auch relativ lang. Die ursprünglichen Hauptprodukte verwenden jedoch die traditionelle Gießmethode, die Oberfläche der Schachtel ist rau, die Präzision ist gering und die Form ist einfach, und die Wandstärke des Schachtelkörpers kann nicht zu dünn sein.
zweitens Anwendung der verformten Aluminiumlegierung.
Verglichen mit einer gegossenen Aluminiumlegierung weist eine verformte Aluminiumlegierung einen größeren Willkür- und Festigkeitsvorteil auf und ihr Legierungsgehalt ist relativ gering. Es wird im Allgemeinen in Fahrzeugausstattungsteilen, Strukturteilen, Wärmeableitungssystemen und Karosserieteilen verwendet. Die verformte Aluminiumlegierung besteht aus einer Reihe von Aluminiumlegierungsblechen, die eine hohe Festigkeit und gute Schweißbarkeit aufweisen und zur Herstellung von Batteriegehäusen und -modulen verwendet wurden.
Drittens die Anwendung von Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen.
Die Art von Aluminiumlegierungsmaterial mit einer guten Dimensionsstabilität und einer geringeren Dichte und einer hohen Festigkeit bei Automobilproduktionsanwendungen, die Ermüdungsschutz, Bruchfestigkeit und andere Vorteile erzeugen können.
Großes Aluminiumlegierungskastenformverfahren, hauptsächlich einschließlich Gießen und Schweißen.
Unter diesen kann ein Präzisionsguss (oder ein Nettogrößenguss) realisiert werden, das heißt, der innere Hohlraum und die Form des Gusses erfordern oft eine einmalige Formgebung.
so dass seine Form nahe an der endgültigen Form des Teils oder Teils liegt, mit weniger Bearbeitung oder ohne Bearbeitung.
Es gibt drei Haupttypen: Schwerkraftguss, Feinguss und Gipsguss.
3.1 Casting
3. Das Gießen war schon immer das Hauptverfahren für die Massenproduktion von Kästen aus Aluminiumlegierungen. Wenn der Nettogrößenguss weit verbreitet ist, ist der Guss das Evangelium der Verarbeitung von Großteilen.
Anti-Schwerkraft-Guss
Ein Gießverfahren, bei dem die Legierungsflüssigkeit vom Boden entgegen der Schwerkraft durch den ausgeübten Druck eingefüllt und verfestigt wird. Das Gegenzuggussverfahren weist die Hauptmerkmale einer stabilen Füllung, einer steuerbaren Füllrate, einer angemessenen Temperaturverteilung, einer Verfestigung unter Druck und einer Verfestigung und Zuführung von Gussteilen auf. Die Schwerkraftgussteile haben gute mechanische Eigenschaften, eine kompakte Struktur und wenige Gussfehler.
Nach verschiedenen Verfahren wird das Schwerkraftgießen in Niederdruckgießen, Differenzdruckgießen und Druckregelgießen unterteilt. Während des Zweiten Weltkriegs wurde die Niederdruckgusstechnologie erfunden und zur Herstellung luftgekühlter Motorblockgussteile für Flugzeuge verwendet. Auf der Basis des Niederdruckgusses wurde ein Differenzdruckgussverfahren entwickelt, das Niederdruckguss und Autoklavenguss kombiniert, um große, komplexe, dünnwandige Teile herzustellen. Das druckregelnde Gießverfahren wurde auf Basis des Differenzdruckgusses entwickelt. Der größte Unterschied zwischen Druckregelguss und Differenzdruckguss besteht darin, dass nicht nur eine Überdruckregelung, sondern auch eine Unterdruckregelung realisiert werden kann. Gleichzeitig ist auch die Regelgenauigkeit des Regelsystems höher.
Präzisions-Feinguss
Feinguss hat folgende Vorteile:
Feingussteile zeichnen sich durch hohe Maßhaltigkeit und Oberflächengüte aus. Die Maßgenauigkeit liegt im Allgemeinen bei CT4-6 (der Sandguss ist CT10-13 und der Druckguss ist CT5-7). Flexibles Design ermöglicht das Gießen von hochkomplexen Gussteilen; Saubere Produktion, kein chemischer Binder im Formsand, das Formmaterial ist bei niedriger Temperatur unbedenklich für die Umwelt und die Rückgewinnungsrate des Altsands liegt bei über 95%.
Erklären Sie "CT4-6", CT ist das Maßtoleranzniveau des Gussteils. Je höher die Zahl, desto geringer die Genauigkeit, dh desto größer der zulässige Bereich der Gussgröße.
Gips Gießen
Mit dem Gipstyp können Gussteile mit hoher Maßgenauigkeit, geringer Oberflächenrauheit und geringer Eigenspannung hergestellt werden, die viele Merkmale aufweisen, die andere Gussteile nicht aufweisen: Kann das Muster genau wiederholen, die Oberflächenrauheit des Aluminiumlegierungsgussteils kann 0.8 ~ 3.2μm erreichen; Die Wärmeleitfähigkeit ist gering, das dünnwandige Teil ist leicht vollständig umzuformen und das dünnste kann zu einer dünnen Wand von 0,5 mm gegossen werden; Gussteile mit komplexen Formen können hergestellt werden.
Es gibt drei Haupttypen von Gips:
Nicht schäumende Gipsform, schäumende Gipsform und Feingussgipsform. Der nicht geschäumte Gipstyp hat eine schlechte Gasdurchlässigkeit und verwendet hauptsächlich Niederdruckguss, um Gussstücke mit geringeren Leistungsanforderungen herzustellen. Der Gipsschaumtyp hat eine gewisse Gasdurchlässigkeit und kann zur Herstellung dünnwandiger (dünnste 0,5 mm) Aluminiumlegierungsgussteile mit gekrümmten Formen verwendet werden.
Derzeit gibt es viele Schweißverfahren für Aluminium und seine Legierungen. Die Schweißverfahren umfassen üblicherweise WIG-Schweißen, MIG-Schweißen, Laserschweißen, Nahtschweißen, Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Reibrührschweißen und Induktionsschweißen. Die ersten beiden Arten des Schweißens sind weit verbreitet: WIG-Schweißen und MIG-Schweißen.
Tungsten argon arc welding is the most common welding method for aluminium products. Especially suitable for welding aluminum and aluminum alloy with a thickness of less than 5mm, mainly due to heat concentration during welding. The arc is stable in combustion, the weld metal is dense, the forming is good, the surface is bright, the strength and plasticity of the welded joint are high, and the quality is good; The erosion of argon gas to the welding zone accelerates the cooling of the welded joint and improves its structure and properties. The joint form is unrestricted and suitable for all-position welding. But this method is not suitable for operation in open air environment.
Compared with argon tungsten arc welding, TIG welding (MIG welding) in addition to the above characteristics. It also has high welding efficiency, easy to achieve automatic welding and semi-automatic welding, and is suitable for welding of various thicknesses of aluminum and its alloys. However, due to the limitation of wire feeding system, the wire diameter should not be too large, and the porosity sensitivity of the weld is relatively high.
During the extrusion process, the extruded metal can obtain a more intense and uniform three-direction compressive stress state in the deformation zone than the rolling forging, which can fully exert the plasticity of the metal to be processed; The precision of the extruded product is high, the surface quality of the product is good, and the utilization rate and yield of the metal material are also improved; The process flow of extrusion is short and the production is convenient. One extrusion can obtain integral structural parts with larger area than hot forging or forming rolling.
Leichtmetall und Leichtmetalllegierung weisen gute Extrusionseigenschaften auf, die sich insbesondere für die Extrusionsverarbeitung eignen. B. Aluminium und Aluminiumlegierungen, können durch eine Vielzahl von Extrusionsverfahren und eine Vielzahl von Formstrukturen verarbeitet werden. Die Extrusion weist auch offensichtliche Einschränkungen auf. Es ist nur für Produkte mit gleichen Abschnitten geeignet und die Form kann nicht zu kompliziert sein.
Feinguss hat folgende Nachteile: Die Rohstoffe sind teuer und die Gusskosten hoch; Der Prozess ist kompliziert, der Prozess ist lang, der Produktionszyklus ist lang und die Gießleistung ist im Allgemeinen nicht hoch.
Gipsabguss hat auch Nachteile: Der Kühleffekt von Gipsschimmel ist schlecht. Wenn die Wanddicke von Gussteilen stark variiert, treten leicht Defekte wie Schwindungsporosität und Schwindungsloch in dem großen Teil der Dicke auf. Der Gips weist eine extrem schlechte Gasdurchlässigkeit auf und das Gussteil ist anfällig für Defekte wie Lunker und Lagerfeuer.
Umgesetzt auf die spezifischen Arten von Gussfehlern ist dies der derzeitige Konsens. Am Ende der Verfestigung kann die Verfestigungsschrumpfung, die durch die isolierte flüssige Phase zwischen den Dendriten erzeugt wird, nicht effektiv in der flüssigen Phase kompensiert werden, was zu größeren Gussfehlern, Poren und thermischen Rissen führt.
Die Bildung von Hohlräumen in der Pastenzone der Legierungsverfestigung, mit der Bildung von festeren Phasen, erreicht die Gaskonzentration in der flüssigen Phase an der Verfestigungsfront allmählich den Übersättigungszustand. Gleichzeitig wird aufgrund der Kapillarwirkung zwischen den Dendriten der lokale Druckabfall im Bereich mit hohem Feststoffanteil verringert. Wenn der Partialdruck des übersättigten Gases in der flüssigen Phase größer als der Porenbildungsdruck ist, haften die Poren an den Dendriten, Einschlüssen oder Rissen in der Form und an der Keimbildung in den Rillen. Wachsen Sie dann auf und bilden Sie schließlich ein Loch.
Die Bildung von thermischem Cracken, thermisches Cracken ist einer der häufigsten Gussfehler in der Produktion. An Ecken treten häufig äußere Risse auf, plötzliche Änderungen der Querschnittsdicke, langsame lokale Kondensation und Aufrechterhaltung der Zugspannung während des Erstarrens. Interne Risse treten im endgültigen Erstarrungsteil der Gussteile auf und treten häufig in der Nähe von Schrumpflöchern auf.
4.2 Schwierigkeiten beim Schweißen
Aluminium oxidiert leicht
Hohe Wärmeleitfähigkeit und große spezifische Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen sind größer als die von Stahl. Beim Schweißen kann die Lichtbogenwärme leicht nach allen Seiten abgeleitet werden. Daher ist es notwendig, eine Wärmequelle mit konzentriertem Energie- und Wärmeeintrag zu verwenden. Bei dickeren Aluminiumlegierungen ist es manchmal erforderlich, das Werkstück vorzuwärmen. Der höhere Wärmeeintrag führt häufig zu Überhitzung und bei leichter Unachtsamkeit zum Durchhängen der Schweißnaht, wodurch das Werkstück durchbrennt.
Großer linearer Ausdehnungskoeffizient und große Neigung zur thermischen Rissbildung
Empfindlich gegen Wasserstoff
Beim Aluminiumschweißen treten leicht Poren auf. Da flüssiges Aluminium eine große Menge Wasserstoff lösen kann und festes Aluminium kaum Wasserstoff löst, fließt Wasserstoff nicht über, wenn die Temperatur des geschmolzenen Pools schnell abgekühlt und verfestigt wird, und es ist leicht, zu agglomerieren und Poren in der Schweißnaht zu bilden. Das Wasserstoffelement in der Schweißnaht stammt hauptsächlich aus der Feuchtigkeit in der Lichtbogensäulenatmosphäre, dem Schweißmaterial und der Feuchtigkeit, die vom Oxidfilm auf der Oberfläche des Grundmetalls adsorbiert wird. Aluminium hat eine große Wärmeleitfähigkeit. Unter den gleichen Prozessbedingungen beträgt die Abkühlungsrate der Aluminiumschmelzzone das 4- bis 7-fache derjenigen von Stahl, was nicht zum Entweichen von Blasen führt, was auch ein wichtiger Faktor bei der Bildung von Poren ist. Aluminium erzeugt im Vergleich zu Stahl 40-mal mehr Wasserstoffblasen als Stahl. Daher sollte die Wasserstoffquelle streng kontrolliert werden, um die Bildung von Poren zu verhindern. Gleichzeitig müssen das Grundmaterial und der Schweißdraht vor dem Schweißen gereinigt werden.
Es gibt keine veröffentlichten Fälle von Aluminiumlegierung-Box-Design. Lassen Sie uns vorerst einen BMW Aluminiumguss-Batteriekasten genießen.
Basierend auf den Erfahrungen mit dem gesamten Fahrzeug wird davon ausgegangen, dass es als neuer Werkstoff für Stahlersatz in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Übliche Materialien sind:
Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung, Kohlefaserverbundwerkstoff, der heutige Protagonist der Aluminiumlegierung, ist die relativ ausgereifte Technologie unter den drei Werkstoffen. Gegenwärtig kann ein großer Teil des Körpers Aluminium verwenden, wie Wärmetauscher, Räder und Körper, Aluminiumlegierung kann einen guten Gewichtsreduzierungseffekt erzielen. In diesem Papier werden die wichtigsten Arten von Aluminiumlegierungen sowie die wichtigsten Verarbeitungsmethoden für Aluminiumlegierungskästen beschrieben.
Art und Leistung der Aluminiumlegierung
Das Aluminiumelement ist mit einem Anteil von ca. 8,13% das am häufigsten vorkommende Metallelement in der Erdkruste. Die Ordnungszahl von Aluminium beträgt 13, das Atomgewicht 27, der Schmelzpunkt 660ºC und die Dichte 2,7 g / cm³. Die tatsächliche Dichte von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen variiert je nach Verarbeitungstechnologie und in einem kleinen Bereich. Das Druckgießen beträgt etwa 2,6-2,63 g / cm³, die Extrusion 2,68-2,7 g / cm³ und das Schmieden 2,69-2,72 g / cm³.
Typische mechanische Parameter für Aluminiumlegierungsbleche im Internet, typisches Aluminiumblech der Serie 6, Zugfestigkeit 310 MPa, Streckgrenze 276 MPa; Die mechanischen Eigenschaften der 5er-Reihe sind niedriger als die der 6er-Reihe, und die der 7er-Reihe ist höher als die der 6er-Reihe. Gemeinsame Stahl-Q235-Kenngrößen, Zugfestigkeit 375-500 MPa, Streckgrenze 235 MPa. Im Vergleich von Stahl und Aluminium, Zugfestigkeit und Streckgrenze ist Aluminium etwas niedriger.
Art der Aluminiumlegierung
Erstens, Anwendung von Aluminiumlegierungsguss.
Aluminiumgusslegierungen sind in der Automobilherstellung weit verbreitet und können unterschiedliche Gießverfahren entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Automobilproduktion bereitstellen. Auf dem ursprünglichen Markt wurden Aluminiumgusslegierungen hauptsächlich für Motoren, Naben und Aufprallschutzträger verwendet. Gussaluminiumlegierungsbatteriekasten, die Geschichte des Gebrauches ist auch relativ lang. Die ursprünglichen Hauptprodukte verwenden jedoch die traditionelle Gießmethode, die Oberfläche der Schachtel ist rau, die Präzision ist gering und die Form ist einfach, und die Wandstärke des Schachtelkörpers kann nicht zu dünn sein.
zweitens Anwendung der verformten Aluminiumlegierung.
Verglichen mit einer gegossenen Aluminiumlegierung weist eine verformte Aluminiumlegierung einen größeren Willkür- und Festigkeitsvorteil auf und ihr Legierungsgehalt ist relativ gering. Es wird im Allgemeinen in Fahrzeugausstattungsteilen, Strukturteilen, Wärmeableitungssystemen und Karosserieteilen verwendet. Die verformte Aluminiumlegierung besteht aus einer Reihe von Aluminiumlegierungsblechen, die eine hohe Festigkeit und gute Schweißbarkeit aufweisen und zur Herstellung von Batteriegehäusen und -modulen verwendet wurden.
Drittens die Anwendung von Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen.
Die Art von Aluminiumlegierungsmaterial mit einer guten Dimensionsstabilität und einer geringeren Dichte und einer hohen Festigkeit bei Automobilproduktionsanwendungen, die Ermüdungsschutz, Bruchfestigkeit und andere Vorteile erzeugen können.
Typische Aluminiumlegierung Box Verarbeitungstechnologie
Großes Aluminiumlegierungskastenformverfahren, hauptsächlich einschließlich Gießen und Schweißen.
Unter diesen kann ein Präzisionsguss (oder ein Nettogrößenguss) realisiert werden, das heißt, der innere Hohlraum und die Form des Gusses erfordern oft eine einmalige Formgebung.
so dass seine Form nahe an der endgültigen Form des Teils oder Teils liegt, mit weniger Bearbeitung oder ohne Bearbeitung.
Es gibt drei Haupttypen: Schwerkraftguss, Feinguss und Gipsguss.
3.1 Casting
3. Das Gießen war schon immer das Hauptverfahren für die Massenproduktion von Kästen aus Aluminiumlegierungen. Wenn der Nettogrößenguss weit verbreitet ist, ist der Guss das Evangelium der Verarbeitung von Großteilen.
Anti-Schwerkraft-Guss
Ein Gießverfahren, bei dem die Legierungsflüssigkeit vom Boden entgegen der Schwerkraft durch den ausgeübten Druck eingefüllt und verfestigt wird. Das Gegenzuggussverfahren weist die Hauptmerkmale einer stabilen Füllung, einer steuerbaren Füllrate, einer angemessenen Temperaturverteilung, einer Verfestigung unter Druck und einer Verfestigung und Zuführung von Gussteilen auf. Die Schwerkraftgussteile haben gute mechanische Eigenschaften, eine kompakte Struktur und wenige Gussfehler.
Nach verschiedenen Verfahren wird das Schwerkraftgießen in Niederdruckgießen, Differenzdruckgießen und Druckregelgießen unterteilt. Während des Zweiten Weltkriegs wurde die Niederdruckgusstechnologie erfunden und zur Herstellung luftgekühlter Motorblockgussteile für Flugzeuge verwendet. Auf der Basis des Niederdruckgusses wurde ein Differenzdruckgussverfahren entwickelt, das Niederdruckguss und Autoklavenguss kombiniert, um große, komplexe, dünnwandige Teile herzustellen. Das druckregelnde Gießverfahren wurde auf Basis des Differenzdruckgusses entwickelt. Der größte Unterschied zwischen Druckregelguss und Differenzdruckguss besteht darin, dass nicht nur eine Überdruckregelung, sondern auch eine Unterdruckregelung realisiert werden kann. Gleichzeitig ist auch die Regelgenauigkeit des Regelsystems höher.
Präzisions-Feinguss
Feinguss hat folgende Vorteile:
Feingussteile zeichnen sich durch hohe Maßhaltigkeit und Oberflächengüte aus. Die Maßgenauigkeit liegt im Allgemeinen bei CT4-6 (der Sandguss ist CT10-13 und der Druckguss ist CT5-7). Flexibles Design ermöglicht das Gießen von hochkomplexen Gussteilen; Saubere Produktion, kein chemischer Binder im Formsand, das Formmaterial ist bei niedriger Temperatur unbedenklich für die Umwelt und die Rückgewinnungsrate des Altsands liegt bei über 95%.
Erklären Sie "CT4-6", CT ist das Maßtoleranzniveau des Gussteils. Je höher die Zahl, desto geringer die Genauigkeit, dh desto größer der zulässige Bereich der Gussgröße.
Gips Gießen
Mit dem Gipstyp können Gussteile mit hoher Maßgenauigkeit, geringer Oberflächenrauheit und geringer Eigenspannung hergestellt werden, die viele Merkmale aufweisen, die andere Gussteile nicht aufweisen: Kann das Muster genau wiederholen, die Oberflächenrauheit des Aluminiumlegierungsgussteils kann 0.8 ~ 3.2μm erreichen; Die Wärmeleitfähigkeit ist gering, das dünnwandige Teil ist leicht vollständig umzuformen und das dünnste kann zu einer dünnen Wand von 0,5 mm gegossen werden; Gussteile mit komplexen Formen können hergestellt werden.
Es gibt drei Haupttypen von Gips:
Nicht schäumende Gipsform, schäumende Gipsform und Feingussgipsform. Der nicht geschäumte Gipstyp hat eine schlechte Gasdurchlässigkeit und verwendet hauptsächlich Niederdruckguss, um Gussstücke mit geringeren Leistungsanforderungen herzustellen. Der Gipsschaumtyp hat eine gewisse Gasdurchlässigkeit und kann zur Herstellung dünnwandiger (dünnste 0,5 mm) Aluminiumlegierungsgussteile mit gekrümmten Formen verwendet werden.
3.2 Schweißen
Derzeit gibt es viele Schweißverfahren für Aluminium und seine Legierungen. Die Schweißverfahren umfassen üblicherweise WIG-Schweißen, MIG-Schweißen, Laserschweißen, Nahtschweißen, Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Reibrührschweißen und Induktionsschweißen. Die ersten beiden Arten des Schweißens sind weit verbreitet: WIG-Schweißen und MIG-Schweißen.
Tungsten argon arc welding is the most common welding method for aluminium products. Especially suitable for welding aluminum and aluminum alloy with a thickness of less than 5mm, mainly due to heat concentration during welding. The arc is stable in combustion, the weld metal is dense, the forming is good, the surface is bright, the strength and plasticity of the welded joint are high, and the quality is good; The erosion of argon gas to the welding zone accelerates the cooling of the welded joint and improves its structure and properties. The joint form is unrestricted and suitable for all-position welding. But this method is not suitable for operation in open air environment.
Compared with argon tungsten arc welding, TIG welding (MIG welding) in addition to the above characteristics. It also has high welding efficiency, easy to achieve automatic welding and semi-automatic welding, and is suitable for welding of various thicknesses of aluminum and its alloys. However, due to the limitation of wire feeding system, the wire diameter should not be too large, and the porosity sensitivity of the weld is relatively high.
3.3 Extrusion molding
Extrusion forming is to exert strong pressure on the metal blank placed in the die cavity (or extrusion cylinder). A plastic working method for forcing a metal blank to produce a directionally plastic deformation, which is extruded from a die hole of an extrusion die, thereby obtaining a part or a semi-finished product having a desired sectional shape and size and having a certain mechanical property. Extrusion moulding is usually used with other technological means in the process of battery case processing.During the extrusion process, the extruded metal can obtain a more intense and uniform three-direction compressive stress state in the deformation zone than the rolling forging, which can fully exert the plasticity of the metal to be processed; The precision of the extruded product is high, the surface quality of the product is good, and the utilization rate and yield of the metal material are also improved; The process flow of extrusion is short and the production is convenient. One extrusion can obtain integral structural parts with larger area than hot forging or forming rolling.
Leichtmetall und Leichtmetalllegierung weisen gute Extrusionseigenschaften auf, die sich insbesondere für die Extrusionsverarbeitung eignen. B. Aluminium und Aluminiumlegierungen, können durch eine Vielzahl von Extrusionsverfahren und eine Vielzahl von Formstrukturen verarbeitet werden. Die Extrusion weist auch offensichtliche Einschränkungen auf. Es ist nur für Produkte mit gleichen Abschnitten geeignet und die Form kann nicht zu kompliziert sein.
Fehler in verschiedenen Verarbeitungstechniken
4.1 Defekte anfällig in der Gießerei auftretenFeinguss hat folgende Nachteile: Die Rohstoffe sind teuer und die Gusskosten hoch; Der Prozess ist kompliziert, der Prozess ist lang, der Produktionszyklus ist lang und die Gießleistung ist im Allgemeinen nicht hoch.
Gipsabguss hat auch Nachteile: Der Kühleffekt von Gipsschimmel ist schlecht. Wenn die Wanddicke von Gussteilen stark variiert, treten leicht Defekte wie Schwindungsporosität und Schwindungsloch in dem großen Teil der Dicke auf. Der Gips weist eine extrem schlechte Gasdurchlässigkeit auf und das Gussteil ist anfällig für Defekte wie Lunker und Lagerfeuer.
Umgesetzt auf die spezifischen Arten von Gussfehlern ist dies der derzeitige Konsens. Am Ende der Verfestigung kann die Verfestigungsschrumpfung, die durch die isolierte flüssige Phase zwischen den Dendriten erzeugt wird, nicht effektiv in der flüssigen Phase kompensiert werden, was zu größeren Gussfehlern, Poren und thermischen Rissen führt.
Die Bildung von Hohlräumen in der Pastenzone der Legierungsverfestigung, mit der Bildung von festeren Phasen, erreicht die Gaskonzentration in der flüssigen Phase an der Verfestigungsfront allmählich den Übersättigungszustand. Gleichzeitig wird aufgrund der Kapillarwirkung zwischen den Dendriten der lokale Druckabfall im Bereich mit hohem Feststoffanteil verringert. Wenn der Partialdruck des übersättigten Gases in der flüssigen Phase größer als der Porenbildungsdruck ist, haften die Poren an den Dendriten, Einschlüssen oder Rissen in der Form und an der Keimbildung in den Rillen. Wachsen Sie dann auf und bilden Sie schließlich ein Loch.
Die Bildung von thermischem Cracken, thermisches Cracken ist einer der häufigsten Gussfehler in der Produktion. An Ecken treten häufig äußere Risse auf, plötzliche Änderungen der Querschnittsdicke, langsame lokale Kondensation und Aufrechterhaltung der Zugspannung während des Erstarrens. Interne Risse treten im endgültigen Erstarrungsteil der Gussteile auf und treten häufig in der Nähe von Schrumpflöchern auf.
4.2 Schwierigkeiten beim Schweißen
Aluminium oxidiert leicht
Aluminium und seine Legierungen neigen während des Lötprozesses stark zur Oxidation und bilden einen dichten Al2O3-Film auf der Materialoberfläche. Der Schmelzpunkt von Al2O3 liegt bei 2050 ° C, was viel höher ist als der Schmelzpunkt von Aluminium und Aluminiumlegierung (660 ° C reines Aluminium, 595 ° C Aluminiumlegierung). Al2O3 ist sehr stabil und schwer zu entfernen, was das Verschmelzen des Grundmetalls während des Schweißprozesses behindert. Da der Schmelzpunkt des Al2O3-Films fast das Dreifache desjenigen von Aluminium und Aluminiumlegierung beträgt und die Dichte viel höher ist als die von Aluminium und Aluminiumlegierung, bilden sich während des Lötprozesses leicht Defekte wie z. Darüber hinaus weist der Oxidfilm eine gute Hydrophilie auf, wodurch die Schweißnaht während des Schweißens Poren erzeugt. Um die Qualität des Aluminiumlegierungsschweißens zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, den Oxidfilm auf der Oberfläche vor dem Schweißen strikt zu reinigen und zu verhindern, dass er während des Schweißprozesses erneut oxidiert oder seinen neu gebildeten Oxidfilm entfernt.
Hohe Wärmeleitfähigkeit und große spezifische Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen sind größer als die von Stahl. Beim Schweißen kann die Lichtbogenwärme leicht nach allen Seiten abgeleitet werden. Daher ist es notwendig, eine Wärmequelle mit konzentriertem Energie- und Wärmeeintrag zu verwenden. Bei dickeren Aluminiumlegierungen ist es manchmal erforderlich, das Werkstück vorzuwärmen. Der höhere Wärmeeintrag führt häufig zu Überhitzung und bei leichter Unachtsamkeit zum Durchhängen der Schweißnaht, wodurch das Werkstück durchbrennt.
Großer linearer Ausdehnungskoeffizient und große Neigung zur thermischen Rissbildung
Aluminium und Aluminiumlegierungen haben einen Ausdehnungskoeffizienten, der die von Stahl etwa doppelt so groß ist. Der Volumenschrumpf beim Erstarren ist groß (bis zu 6,5% gegenüber 3,5% bei Stahl). Die Verformung und Beanspruchung der Schweißkonstruktion ist groß, und während des Schweißens können leicht Schrumpfung, Heißrissbildung und hohe innere Beanspruchung erzeugt werden. Bei der Herstellung kann das Auftreten von heißen Rissen verhindert werden, indem die Zusammensetzung des Schweißdrahtes angepasst, angemessene Prozessparameter und Schweißreihenfolge ausgewählt und geeignete Schweißwerkzeuge verwendet werden.
Beim Aluminiumschweißen treten leicht Poren auf. Da flüssiges Aluminium eine große Menge Wasserstoff lösen kann und festes Aluminium kaum Wasserstoff löst, fließt Wasserstoff nicht über, wenn die Temperatur des geschmolzenen Pools schnell abgekühlt und verfestigt wird, und es ist leicht, zu agglomerieren und Poren in der Schweißnaht zu bilden. Das Wasserstoffelement in der Schweißnaht stammt hauptsächlich aus der Feuchtigkeit in der Lichtbogensäulenatmosphäre, dem Schweißmaterial und der Feuchtigkeit, die vom Oxidfilm auf der Oberfläche des Grundmetalls adsorbiert wird. Aluminium hat eine große Wärmeleitfähigkeit. Unter den gleichen Prozessbedingungen beträgt die Abkühlungsrate der Aluminiumschmelzzone das 4- bis 7-fache derjenigen von Stahl, was nicht zum Entweichen von Blasen führt, was auch ein wichtiger Faktor bei der Bildung von Poren ist. Aluminium erzeugt im Vergleich zu Stahl 40-mal mehr Wasserstoffblasen als Stahl. Daher sollte die Wasserstoffquelle streng kontrolliert werden, um die Bildung von Poren zu verhindern. Gleichzeitig müssen das Grundmaterial und der Schweißdraht vor dem Schweißen gereinigt werden.
Es gibt keine veröffentlichten Fälle von Aluminiumlegierung-Box-Design. Lassen Sie uns vorerst einen BMW Aluminiumguss-Batteriekasten genießen.
