Alumiiniumisulamist patareikorpuse tootmisprotsessi analüüs: kuidas valida CNC-, survevalu-, lehtmetalli- ja ekstrusiooniprotsesside vahel?

Uute energiasõidukite, energiasalvestussüsteemide, sideseadmete ja tööstuslike elektroonikatoodete kiire arenguga on alumiiniumisulamist korpused muutunud elektrooniliste riistvarastruktuuride oluliseks komponendiks. Erinevat tüüpi toiteakude ja energiasalvestite puhul ei paku korpus mitte ainult mehaanilist kaitset, vaid peab vastama ka soojuse hajumise, elektromagnetilise varjestuse, veekindluse, korrosioonikindluse ja kergekaalulisuse nõuetele.

 

Levinud rakendused turul hõlmavad alumiiniumist korpuseid elektrisõidukite liitiumakudele, alumiiniumist korpuseid autoakudele ja alumiiniumist korpuseid Powerwalli liitiumakudele, mida kasutatakse kodustes energiasalvestussüsteemides. Nendel toodetel on erinevad nõuded korpuse konstruktsiooni tugevusele, mõõtmete täpsusele ja tootmiskuludele, mistõttu on sobiva tootmisprotsessi valik ülioluline.

 

Alumiiniumsulamitel on sellised eelised nagu kerge kaal, suurepärane soojusjuhtivus, tugev korrosioonikindlus ja hea töödeldavus, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt LFP aku alumiiniumkorpuste, toiteakude korpuste ja tööstuslike juhtimisseadmete korpuste valmistamisel.

 

 

 

Praegu hõlmab alumiiniumisulamist korpuste tootmine peamiselt nelja järgmist protsessi:

CNC täppistöötlus
Lehtmetalli painutamine
Alumiiniumprofiili ekstrusioon
Kõrgsurve{0}}survevalu

Erinevad protsessid sobivad erinevatele tootestruktuuridele, tootmismahtudele ja eelarvenõuetele.

 

Üldiselt öeldes:

CNC-mehaaniline töötlemine on eelistatud väikeste{0}}partiide prototüüpide ja suure täpsusega{1}}toodete jaoks; suure-mõõduga šassii või juhtkapid sobivad lehtmetalli töötlemiseks; pika riba -kujulised jahutusradiaatorid ja kontrolleri korpused sobivad ekstrusiooniprotsesside jaoks; Suuremahulised-keerulise struktuuriga tooted sobivad paremini survevaluprotsessideks.

 

 

CNC-mehaaniline töötlemine on tüüpiline lahutav tootmisprotsess, mille käigus lõigatakse ühest alumiiniumplokist soovitud struktuur CNC-tööpinkide abil.

Selle protsessi suurimad eelised on:

 

Suur{0}}mõõtmete täpsus
Suur struktuurne vabadus
Suurepärane pinna kvaliteet
Sobib keerukate kolmemõõtmeliste{0}}struktuuride jaoks

 

CNC-töötlust kasutatakse sageli kõrgekvaliteediliste{0}}elektroonikaseadmete ja suure jõudlusega akusüsteemide{1}}korpuste tootmiseks. Näiteks:

Alumiiniumist ümbris auto LiFePO4 akupaki jaoks
Alumiiniumist ümbris elektrimootorsõiduki LiFePO4 akupaki jaoks
Täppistestimise instrumendi korpus
Tööstusautomaatika kontrolleri korpus

Levinud materjalide hulka kuuluvad 6061-T6 ja 7075 alumiiniumsulamid.

 

Projekteerimise käigus tuleb tähelepanu pöörata järgmisele:

Sisenurkade puhul ei ole võimalik saavutada ideaalset täisnurka; Sügavad augud ja sügavad õõnsused suurendavad töötlemise raskust; Mitmed kinnitustoimingud mõjutavad täpsust ja suurendavad kulusid.

Seetõttu on CNC-mehaaniline töötlemine sobivam kõrge{0}}lisandväärtusega-toodete ja väikeste-partiitootmisprojektide jaoks.

Lehtmetalli painutamine: ökonoomne lahendus suurte akukarpide jaoks

Lehtmetalli töötlemine hõlmab peamiselt laserlõikamist, stantsimist ja painutamist toodete valmistamiseks.

 

Selle omadused hõlmavad järgmist:

Suur materjalikasutus; Madal hallituse maksumus; Sobib suurte konstruktsioonikomponentide jaoks; Lühike tootmistsükkel.

Paljud energiasalvestuskapid, akukapid ja varutoitesüsteemid kasutavad lehtmetallkonstruktsioone.

 

Näiteks:

Alumiiniumümbris mootori asendusplii-happeaku jaoks
Alumiiniumist ümbris 12 V LiFePO4 aku jaoks Primatic tüüpi elemendiga alumiiniumkest
(Energiasalvesti akukapp, tööstusliku toitejaotusseadme korpus)

Lehtmetalli projekteerimisel tuleb erilist tähelepanu pöörata painderaadiusele, keevitusdeformatsioonile ja keermestatud ühenduse tugevusele.

Kuna lehtmetallpindadele võivad tekkida keevisjäljed ja paindejäljed, kasutatakse parema välimuse saavutamiseks pulbervärvimis- või värvimisprotsesse tavaliselt järeltöötluseks{0}}.
 

 

Alumiiniumi ekstrusioon on protsess, mille käigus moodustatakse pidev ristlõike{0}}profiil, pressides kuumutatud alumiiniumvardad läbi matriitsi.

See protsess sobib eriti hästi:

 

Kontrolleri korpused
LED valgustusseadmed
Sideseadmed
Akuhaldussüsteem (BMS)

Head soojuse hajumist nõudvate toodete puhul võib ekstrusioon moodustada profiilide projekteerimisetapis otse soojust hajutavad ribid.

 

Praegu kasutatakse laialdaselt:

Alumiiniumist ümbris elektrijalgratta akupaki jaoks
Alumiiniumümbris elektrijalgratta liitium{0}}ioonakupaki jaoks
Alumiiniumist ümbris EV elektribussi LiFePO4 akupaki jaoks

Ekstrusioonitehnoloogial on järgmised eelised:

Madalamad hallituskulud;
Kõrge tootmise efektiivsus;
Suurepärane anodeeriv efekt;
Sobib keskmiseks{0}}partiitootmiseks.

 

Selle piiranguks on aga see, et toote ristlõige peab{0}} olema ühtlane; seega ei saa see toota keerulisi kolme-mõõtmelisi struktuure.

 

Peale selle tuleb profiil pärast ekstrusiooni veel lõigata, puurida, koputada ja osaliselt CNC-töödelda; hindamisse tuleb lisada ka selle teisese töötlemise kulud.

 

 

Survevalu protsessis kasutatakse kõrgsurvet sula alumiiniumi süstimiseks terasvormi, et moodustada aku.

Selle peamised eelised on:

 

Madal ühikuhind;
Kõrge struktuurne keerukus;
Sobib masstootmiseks;
Suurepärane veekindel jõudlus.

Paljud uute energiasõidukite ja energiasalvestussüsteemide akukorpused on valmistatud survevalu protsessi abil.

 

Levinud rakendused hõlmavad järgmist:

Alumiiniumist ümbris Soft Pack LiFePO4 laetava aku jaoks
Alumiiniumist ümbris esmase liitiumraudaku LiFeS2 jaoks
Toiteaku mooduli konstruktsioonikomponendid
Välistingimustes kasutatavate veekindlate elektroonikaseadmete korpused

Survevalu võimaldab ühes{0}}tükis vormida tugevdusribisid, kinnitusposte ja keerulisi konstruktsioone, vähendades oluliselt osade arvu ja montaažietappe.

 

Kuid survevalu{0}}alumiiniumisulamite suurema ränisisalduse tõttu ei ole nende anodeeriv toime üldiselt nii hea kui materjalidel 6061 või 6063. Seetõttu kasutatakse sagedamini pulbervärvimist, elektroforeesi või värvimist.

 

Projektide puhul, mille aastane nõudlus ületab mitu tuhat ühikut, on survevalul tavaliselt märkimisväärne kulueelis.

 

 

 

Viimastel aastatel on energiasalvestite ja uute energiasõidukite turgude kiire kasvuga edasi arenenud ka alumiiniumaku tehnoloogia.

 

Levinud rakendused hõlmavad järgmist:

Alumiiniumkest liitiumraudfosfaat akuelementidele

Liitiumprismaatilised elemendid (alumiiniumkest)

LFP prismaatilised rakud (alumiiniumkest)

Prismaatilised LFP rakud (alumiiniumkest)

Liitiumprismaatiline aku (alumiiniumkest)

 

Võrreldes traditsiooniliste teraskesta lahendustega pakuvad alumiiniumkestad:

Kergem kaal;
Parem soojuse hajumine;
Kõrgem energiatiheduse kohanemisvõime;
Parem korrosioonikindlus.

Seetõttu kasutatakse prismaatiliste liitiumakude turul laialdaselt alumiiniumkesta pakendeid.

 

 

Praegu kasutavad paljud turul olevad toitepatareid ja energiasalvestid prismalisi elemente.

Tüüpiliste toodete hulka kuuluvad:

 

Liitiumaku alumiiniumkest
Li cell alumiiniumist kest
Liitiumaku alumiiniumkest
Liitiumaku alumiiniumkest
Liitium-rauast elemendiga alumiiniumkest
Samsungi prismaatilised elemendid alumiiniumkestaga
Alumiiniumkest Samsungi liitiumioonaku alumiiniumkest

 

Ruudukujuline alumiiniumkesta struktuur mitte ainult ei paranda ruumikasutust, vaid suurendab ka mooduli kokkupaneku efektiivsust ja soojusjuhtimise jõudlust, hoides seega olulist positsiooni uutes energiasõidukite ja energiasalvestite tööstuses.

 

 

 

Tootearendajate ja ostuinseneride puhul võib arvestada järgmiste põhimõtetega:

 

Kui toode on uurimis- ja arendustegevuse kontrollimise etapis, tuleks eelistada CNC-töötlust.

Kui toode on suur kapp või energiasalvesti, on lehtmetalli töötlemine tavaliselt kuluefektiivsem{0}}.

Kui tootel on pikk ja kitsas struktuur ja see nõuab soojuse hajutamist, tuleks esmalt kaaluda alumiiniumprofiili ekstrusiooni.

Kui projekt on jõudnud masstootmise faasi ning sellel on keeruline struktuur ja kõrged kaitsenõuded, on survevalu sageli mõistlikum valik.

 

Õige protsessi valimine ei saa mitte ainult vähendada tootmiskulusid, vaid ka parandada toote jõudlust, lühendada arendustsükleid ja suurendada turu konkurentsivõimet.