Percorso tecnologico per il miglioramento sinergico di resistenza e conduttività della barra collettrice piatta in alluminio 6101 per stampaggio a estrusione

Il processo di estrusione consiste nel rivestire uniformemente il materiale isolante sulla superficie della barra collettrice in alluminio per formare uno strato protettivo denso. Questa caratteristica determina che la barra di alluminio debba soddisfare severi requisiti in quattro dimensioni: meccanica, superficie, struttura e composizione. In termini di resistenza meccanica, lo scenario del veicolo deve far fronte a vibrazioni continue e stress di montaggio. Le sbarre collettrici in alluminio della serie 1 devono soddisfare lo standard statale H24, il che significa che la resistenza alla trazione non deve essere inferiore a 150 MPa e la resistenza allo snervamento non deve essere inferiore a 135 MPa. In termini di qualità superficiale, la superficie delle barre di alluminio deve essere liscia e piana, senza bave o sporgenze sui bordi, altrimenti è facile forare lo strato isolante durante il processo di estrusione, causando potenziali rischi di perdite. In termini di progettazione strutturale, per evitare la rottura dello strato isolante negli angoli acuti dovuta alla concentrazione delle sollecitazioni, i quattro angoli della barra collettrice piatta in alluminio per quadri devono essere progettati con angoli R- lisci da 0,45 a 0,50 mm e la tolleranza dimensionale complessiva deve essere rigorosamente controllata. In termini di controllo della composizione, per garantire un'eccellente conduttività, la composizione della lega deve essere accuratamente proporzionata, il contenuto di impurità deve essere rigorosamente limitato e il contenuto di idrogeno della massa fusa deve essere rigorosamente controllato per evitare difetti di porosità interna che influenzino la lavorazione e le prestazioni successive.

Allo stato attuale, i processi tradizionali per la preparazione delle connessioni flessibili in alluminio 1370 nel settore sono principalmente suddivisi in trattamento termico di laminazione ed estrusione diretta, entrambi i quali presentano limitazioni intrinseche nel bilanciare prestazioni e qualità. La combinazione del processo di laminazione e di trattamento termico a bassa-temperatura si ottiene formando ampie bobine di alluminio attraverso la laminazione e sottoponendole poi a trattamento termico, in grado di soddisfare i requisiti di resistenza dello stato H24. Ma questo processo richiede di ottenere la larghezza target attraverso successivi processi di taglio, e i bordi di taglio producono inevitabilmente bave, che possono danneggiare direttamente lo strato isolante estruso. Il processo di estrusione diretta utilizza uno stampo per uno stampaggio unico-che può eliminare completamente le bave e controllare accuratamente la forma dell'angolo R-attraverso la progettazione dello stampo. La barra collettrice piatta in alluminio 6101 presenta vantaggi significativi in ​​termini di qualità della superficie. Tuttavia, la temperatura durante il processo di estrusione è solitamente superiore alla temperatura di ricristallizzazione della lega di alluminio, con il risultato che il nastro di alluminio formato si trova nello stato H112 con una resistenza alla trazione di soli 120-130 MPa, che non può soddisfare i requisiti di prestazioni meccaniche dello stato H24 ed è difficile da adattare alle dure condizioni di lavoro dei veicoli a nuova energia.

In risposta ai limiti dei processi tradizionali, l'innovativo percorso del processo composito di "preparazione delle barre di alluminio per estrusione continua, formatura di rinforzo per laminazione a freddo" risolve efficacemente il problema del bilanciamento della resistenza e della qualità della superficie del connettore di alimentazione elettrica della sbarra collettrice in alluminio. Innanzitutto, nella fase di preparazione della barra di alluminio, la lega viene fusa utilizzando la tecnologia della colata continua e della laminazione, con un rigoroso controllo del rapporto di composizione. Il contenuto di silicio è dello 0,04% -0,07%, il contenuto di ferro è dello 0,14% -0,16%, il contenuto di impurità individuali non supera lo 0,02%, il contenuto di impurità totale non supera lo 0,10% e il contenuto di alluminio è garantito superiore al 99,70%, garantendo conduttività dalla fonte; Allo stesso tempo, si ottiene un controllo rigoroso del contenuto di idrogeno nella massa fusa attraverso il degasaggio in linea e altri processi per eliminare i difetti di porosità interna nelle sbarre collettrici in alluminio personalizzate. In secondo luogo, nella fase di stampaggio per estrusione continua, viene adottata una modalità operativa continua di svolgimento, raddrizzamento, pulizia, estrusione, raffreddamento e avvolgimento per controllare la velocità di estrusione a 20-25 m/min, garantendo efficienza e qualità dello stampaggio; Il processo di raffreddamento adotta una combinazione di raffreddamento ad acqua a 20-30 gradi e raffreddamento ad aria a 5-8 m/s per raffreddare rapidamente e sopprimere il processo di ricristallizzazione, gettando le basi strutturali per i successivi processi di rafforzamento.

Il rafforzamento della laminazione a freddo è il processo principale per raggiungere lo standard di resistenza delle connessioni flessibili in alluminio, considerando anche la forma dell'-angolo e il tasso di allungamento. Pertanto, il controllo dei parametri di processo è fondamentale. Far rotolare la barra collettrice estrusa attraverso un laminatoio a freddo, controllando rigorosamente la riduzione della laminazione a freddo al 7% -12% dello spessore. Se la riduzione è troppo bassa, il miglioramento della resistenza sarà insufficiente e non soddisferà i requisiti statali H24; Se la quantità di compressione è troppo elevata, causerà la deformazione dell'angolo R-e danneggerà la compatibilità dell'estrusione. Per bilanciare ulteriormente la resistenza meccanica e l'allungamento del materiale, la barra collettrice in alluminio 6061 deve essere sottoposta a un trattamento di ricottura a bassa temperatura dopo la laminazione a freddo e mantenuta a una temperatura di 250-300 gradi per 1 o 2 ore. Questo processo non solo elimina lo stress interno generato durante il processo di laminazione a freddo, ma ottimizza anche la microstruttura del materiale, raggiungendo infine lo standard di prestazioni meccaniche dello stato H24 pur mantenendo un'elevata conduttività dell'alluminio estruso in lega di alluminio 1370, risolvendo perfettamente il punto critico del settore secondo cui i processi tradizionali non riescono a bilanciare la qualità della superficie e la resistenza.

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