Alumíniumötvözet akkumulátorház gyártási folyamatának elemzése: Hogyan válasszunk a CNC, a présöntés, a fémlemez és az extrudálási eljárások között?

Az új energetikai járművek, energiatároló rendszerek, kommunikációs berendezések és ipari elektronikai termékek gyors fejlődésével az alumíniumötvözet házak az elektronikai hardverszerkezetek fontos elemévé váltak. A különféle típusú akkumulátorok és energiatároló akkumulátorok esetében a ház nemcsak mechanikai védelmet nyújt, hanem meg kell felelnie a hőelvezetésre, az elektromágneses árnyékolásra, a vízszigetelésre, a korrózióállóságra és a könnyű súlyra vonatkozó követelményeknek is.

 

A piacon általánosan elterjedt alkalmazások közé tartoznak az elektromos járművek lítium akkumulátorcsomagjaihoz való alumínium tokok, az autóakkumulátorok alumínium házai és az otthoni energiatároló rendszerekben használt Powerwall lítium akkumulátorok alumínium tokjai. Ezeknek a termékeknek a szerkezeti szilárdságára, méretpontosságára és a ház gyártási költségére vonatkozóan eltérő követelmények vonatkoznak, ezért a megfelelő gyártási folyamat kiválasztása döntő fontosságú.

 

Az alumíniumötvözetek olyan előnyökkel bírnak, mint a könnyű súly, a kiváló hővezető képesség, az erős korrózióállóság és a jó megmunkálhatóság, ezért széles körben használják az LFP akkumulátor-alumínium tokok, az akkumulátorházak és az ipari vezérlőberendezések házainak gyártásában.

 

 

 

Jelenleg az alumíniumötvözet házak gyártása főként a következő négy folyamatot foglalja magában:

CNC precíziós megmunkálás
Lemezhajlítás
Alumínium profil extrudálás
Nagynyomású{0}}öntvény

Különböző folyamatok alkalmasak a különböző termékstruktúrákhoz, termelési méretekhez és költségvetési követelményekhez.

 

Általánosságban szólva:

A CNC megmunkálás előnyben részesített kis-részes prototípusgyártáshoz és nagy-precíziós termékekhez; a nagy-méretű alvázak vagy vezérlőszekrények alkalmasak fémlemezes eljárásokhoz; a hosszú szalag-formájú hűtőbordák és a vezérlőházak alkalmasak az extrudálási folyamatokhoz; az összetett szerkezetű, nagy mennyiségű-termékek alkalmasabbak présöntési eljárásokra.

 

 

A CNC megmunkálás egy tipikus kivonó gyártási folyamat, CNC szerszámgépekkel vágják ki a kívánt szerkezetet egyetlen alumíniumtömbből.

Ennek az eljárásnak a legnagyobb előnyei:

 

Nagy{0}}méretpontosság
Magas szerkezeti szabadság
Kiváló felületi minőség
Alkalmas összetett háromdimenziós{0}}szerkezetekhez

 

A CNC-megmunkálást gyakran használják csúcskategóriás{0}}elektronikai eszközök és nagy teljesítményű akkumulátorrendszerek{1}}házainak gyártására. Például:

Alumínium tok autós LiFePO4 akkumulátorcsomaghoz
Alumínium tok elektromos autó LiFePO4 akkumulátorcsomaghoz
Precíziós vizsgálóműszerház
Ipari automatizálási vezérlőház

A gyakori anyagok közé tartozik a 6061-T6 és a 7075 alumíniumötvözetek.

 

A tervezési folyamat során a következőket kell figyelembe venni:

Belső szögeknél nem lehet tökéletes derékszöget elérni; A mély lyukak és mély üregek növelik a megmunkálás nehézségeit; A többszörös rögzítési műveletek befolyásolják a pontosságot és növelik a költségeket.

Ezért a CNC-megmunkálás alkalmasabb nagy-értékű-hozzáadott termékekhez és kis-kötegelt gyártási projektekhez.

Lemezhajlítás: gazdaságos megoldás nagyméretű akkumulátortartókhoz

A lemezfeldolgozás főként lézeres vágást, bélyegzést és hajlítást foglal magában a termékek gyártásához.

 

Jellemzői a következők:

Magas anyagfelhasználás; Alacsony penészköltség; Alkalmas nagy szerkezeti elemekhez; Rövid gyártási ciklus.

Sok energiatároló szekrény, akkumulátorszekrény és tartalék energiaellátó rendszer fémlemez szerkezeteket használ.

 

Például:

Alumínium tok motorcsere ólom-savas akkumulátor csomaghoz
Alumínium tok 12 V-os LiFePO4 akkumulátorhoz, Primatic típusú cellás alumínium ház
(Energiatároló akkumulátor-szekrény ipari áramelosztó berendezés háza)

A lemeztervezés során különös figyelmet kell fordítani a hajlítási sugárra, a hegesztési deformációra és a menetes csatlakozási szilárdságra.

Mivel a fémlemez felületeken hajlamosak hegesztési nyomok és hajlítási bemélyedések, a jobb megjelenés érdekében általában porfestési vagy festési eljárásokat alkalmaznak az utókezelésre{0}}.
 

 

Az alumínium-extrudálás egy folyamatos keresztmetszeti profil-képzésének folyamata fűtött alumíniumrudak szerszámon keresztül történő préselésével.

Ez az eljárás különösen alkalmas:

 

Vezérlőházak
LED világító berendezések
Kommunikációs berendezések
Akkumulátorkezelő rendszer (BMS)

A jó hőelvezetést igénylő termékeknél az extrudálás közvetlenül a profil tervezési szakaszában képezhet hőleadó bordákat.

 

Jelenleg széles körben használják:

Alumínium tok elektromos kerékpár akkumulátor csomaghoz
Alumínium tok Li{0}}ion elektromos kerékpár akkumulátor csomaghoz
Alumínium tok elektromos autóbusz LiFePO4 akkumulátorcsomaghoz

Az extrudálási technológia a következő előnyökkel rendelkezik:

Alacsonyabb penészköltségek;
Magas termelési hatékonyság;
Kiváló eloxáló hatás;
Alkalmas közepes{0}}köteges gyártásra.

 

Korlátozása azonban az, hogy a termék keresztmetszetének{0}}konzisztensnek kell lennie; így nem tud összetett háromdimenziós struktúrákat előállítani.

 

Továbbá az extrudálás után a profilt még vágni, fúrni, menetfúrni és részben CNC megmunkálásra van szükség; ennek a másodlagos feldolgozásnak a költségét is be kell számítani az értékelésbe.

 

 

A fröccsöntési folyamat nagy nyomást használ az olvadt alumínium befecskendezésére egy acélformába az akkumulátor kialakításához.

Fő előnyei a következők:

 

Alacsony egységköltség;
Magas szerkezeti összetettség;
Alkalmas tömeggyártásra;
Kiváló vízálló teljesítmény.

Az új energetikai járművekben és energiatároló rendszerekben sok akkumulátorházat présöntési eljárással állítanak elő.

 

A gyakori alkalmazások a következők:

Alumínium tok Soft Pack LiFePO4 újratölthető akkumulátorhoz
Alumínium tok az elsődleges lítium-vas akkumulátorhoz, LiFeS2
Az akkumulátormodul szerkezeti elemei
Kültéri vízálló elektronikai berendezések házak

A présöntvény lehetővé teszi a merevítő bordák, szerelőoszlopok és összetett szerkezetek egy-darabból történő öntését, jelentősen csökkentve az alkatrészek és az összeszerelési lépések számát.

 

Az öntött alumíniumötvözetek magasabb szilíciumtartalma miatt azonban eloxáló hatásuk általában nem olyan jó, mint a 6061-es vagy 6063-as anyagoké. Ezért a porfestést, az elektroforézist vagy a festést gyakrabban használják.

 

A több ezer darabot meghaladó éves igényű projekteknél a présöntés rendszerint jelentős költségelőnnyel jár.

 

 

 

Az elmúlt években az energiatárolás és az új energiahordozó járművek piacának gyors növekedésével az alumínium akkumulátor technológia is tovább fejlődött.

 

A gyakori alkalmazások a következők:

Alumínium héj lítium-vas-foszfát akkumulátorcellákhoz

Lítium prizmás cellák (alumínium héj)

LFP prizmatikus cellák (alumínium héj)

Prizmás LFP cellák (alumínium héj)

Lítium prizmatikus akkumulátor (alumínium héj)

 

A hagyományos acélhéj megoldásokhoz képest az alumínium héjak a következőket kínálják:

Könnyebb súly;
Jobb hőelvezetés;
Nagyobb energiasűrűség alkalmazkodóképesség;
Jobb korrózióállóság.

Ezért az alumínium héjú csomagolást széles körben használják a prizmás lítium akkumulátorok piacán.

 

 

Jelenleg a piacon lévő nagyszámú teljesítmény-akkumulátor és energiatároló akkumulátor prizmatikus cellaszerkezetet használ.

A tipikus termékek a következők:

 

Lítium cellás akkumulátor alumínium ház
Li cella alumínium héj
Lítium cellás akkumulátor alumínium ház
Lítium cellás akkumulátor alumínium ház
Lítium-vas cellás alumínium héj
Samsung prizmás cellák alumínium héjjal
Alumínium burkolat Samsung Li ion akkumulátor alumínium burkolathoz

 

A négyzet alakú alumínium héjszerkezet nemcsak a helykihasználást javítja, hanem javítja a modulok összeszerelésének hatékonyságát és a hőkezelési teljesítményt is, így fontos pozíciót foglal el az új energiajárművek és energiatároló iparban.

 

 

 

A termékfejlesztők és a beszerzési mérnökök számára a következő elvek vehetők figyelembe:

 

Ha a termék K+F ellenőrzési szakaszban van, akkor a CNC megmunkálást kell előnyben részesíteni.

Ha a termék egy nagy szekrény vagy egy energiatároló szekrény, a lemezfeldolgozás általában költséghatékonyabb-.

Ha a termék hosszú, keskeny szerkezetű, és hőelvezetést igényel, először az alumíniumprofil extrudálását kell fontolóra venni.

Ha a projekt tömeggyártási szakaszba lépett, összetett szerkezetű és magas védelmi követelményekkel rendelkezik, a présöntés gyakran ésszerűbb választás.

 

A megfelelő eljárás megválasztása nemcsak a gyártási költségeket csökkentheti, hanem javíthatja a termék teljesítményét, lerövidítheti a fejlesztési ciklusokat és javíthatja a piaci versenyképességet.