Alumiiniseoksesta valmistettujen akkujen kotelon valmistusprosessin analyysi: kuinka valita CNC-, painevalu-, levy- ja suulakepuristusprosessien välillä?

Uusien energiaajoneuvojen, energian varastointijärjestelmien, viestintälaitteiden ja teollisuuselektroniikkatuotteiden nopean kehityksen myötä alumiiniseoskoteloista on tullut tärkeä osa elektroniikkalaitteiston rakenteita. Erityyppisille tehoparistoille ja energiavarastojen akkuille kotelo ei ainoastaan ​​tarjoa mekaanista suojaa, vaan sen on täytettävä myös lämmönpoistoa, sähkömagneettista suojausta, vedenpitävyyttä, korroosionkestävyyttä ja keveyttä koskevat vaatimukset.

 

Yleisiä sovelluksia markkinoilla ovat alumiinikotelot sähköautojen litiumakkupakkauksille, alumiinikotelot autojen akuille ja alumiinikotelot Powerwall-litiumparistoille, joita käytetään kodin energian varastointijärjestelmissä. Näillä tuotteilla on erilaiset vaatimukset kotelon rakenteelliselle lujuudelle, mittatarkkuudelle ja valmistuskustannuksille, joten sopivan valmistusprosessin valinta on ratkaisevaa.

 

Alumiinilejeeringeillä on etuja, kuten keveys, erinomainen lämmönjohtavuus, vahva korroosionkestävyys ja hyvä työstettävyys, joten niitä käytetään laajasti LFP-akkujen alumiinikoteloiden, tehoakkujen koteloiden ja teollisuuden ohjauslaitteiden koteloiden valmistuksessa.

 

 

 

Tällä hetkellä alumiiniseoskoteloiden valmistus sisältää pääasiassa seuraavat neljä prosessia:

CNC-tarkkuustyöstö
Pellin taivutus
Alumiiniprofiilien suulakepuristus
Korkeapaine{0}}painevalu

Eri prosessit sopivat erilaisiin tuoterakenteisiin, tuotantomittauksiin ja budjettivaatimuksiin.

 

Yleisesti ottaen:

CNC-työstöä suositellaan pienille{0}}eräprototyypeille ja korkean-tarkkuustuotteille. suuret-rungot tai ohjauskaapit sopivat ohutlevyprosesseihin; pitkät nauhat-muotoiset jäähdytyslevyt ja ohjainkotelot sopivat ekstruusioprosesseihin; Suuret-volyymit tuotteet, joilla on monimutkainen rakenne, sopivat paremmin painevaluprosesseihin.

 

 

CNC-työstö on tyypillinen vähentävä valmistusprosessi, jossa CNC-työstökoneilla leikataan haluttu rakenne yhdestä alumiinilohkosta.

Tämän prosessin suurimmat edut ovat:

 

Korkea{0}}mittatarkkuus
Suuri rakenteellinen vapaus
Erinomainen pintalaatu
Sopii monimutkaisiin kolmiulotteisiin{0}}rakenteisiin

 

CNC-työstöä käytetään usein korkealaatuisten{0}}elektroniikkalaitteiden ja tehokkaiden{1}}akkujärjestelmien koteloiden valmistukseen. Esimerkiksi:

Alumiinikotelo auton LiFePO4-akulle
Alumiinikotelo sähkömoottoriauton LiFePO4-akulle
Tarkkuustestauslaitteen kotelo
Teollisuusautomaation ohjaimen kotelo

Yleisiä materiaaleja ovat 6061-T6 ja 7075 alumiiniseokset.

 

Suunnitteluprosessin aikana tulee huomioida seuraavat asiat:

Täydellisiä suoria kulmia ei voida saavuttaa sisäisille kulmille; Syvät reiät ja syvät ontelot lisäävät työstövaikeutta; Useat kiinnitystoimenpiteet vaikuttavat tarkkuuteen ja lisäävät kustannuksia.

Siksi CNC-työstö sopii paremmin korkean{0}}lisäarvon-tuotteisiin ja pieniin-erätuotantoprojekteihin.

Metallilevyn taivutus: Taloudellinen ratkaisu suuriin akkukoteloihin

Peltityöstö sisältää pääasiassa laserleikkauksen, leimaamisen ja taivutuksen tuotteiden valmistukseen.

 

Sen ominaisuuksia ovat:

korkea materiaalin käyttö; Alhaiset muotin kustannukset; Soveltuu suurille rakenneosille; Lyhyt tuotantosykli.

Monet energian varastointikaapit, akkukaapit ja varavoimajärjestelmät käyttävät peltirakenteita.

 

Esimerkiksi:

Alumiinikotelo moottorin vaihtolyijyakkupakkaukselle
Alumiinikotelo 12 V LiFePO4 -akulle Primatic Type Cell -alumiinikuori
(Energiavarausakkukaappi Teollisuuden virranjakelulaitteiden kotelo)

Peltisuunnittelussa tulee kiinnittää erityistä huomiota taivutussäteeseen, hitsausmuodonmuutokseen ja kierreliitoksen lujuuteen.

Koska metallilevypinnat ovat alttiita hitsausjälkeille ja taivutussyvennyksille, jälkikäsittelyssä käytetään yleensä jauhemaalaus- tai maalausprosesseja paremman ulkonäön saavuttamiseksi.
 

 

Alumiinin ekstruusio on prosessi, jossa muodostetaan jatkuva poikkileikkausprofiili{0}}puristamalla kuumennettuja alumiinitankoja muotin läpi.

Tämä prosessi sopii erityisen hyvin:

 

Ohjaimen kotelot
LED-valaistuslaitteet
Viestintälaitteet
Akunhallintajärjestelmä (BMS)

Hyvää lämmönpoistoa vaativissa tuotteissa ekstruusio voi muodostaa suoraan lämmönpoistoripoja profiilin suunnitteluvaiheessa.

 

Tällä hetkellä laajalti käytössä:

Alumiinikotelo sähköpyörän akkupakkaukselle
Alumiinikotelo Li-ioni sähköpyörän akkupakkaukselle
Alumiinikotelo EV Electric Bus LiFePO4 -akkupakkaukselle

Ekstruusiotekniikalla on seuraavat edut:

Pienemmät muottikustannukset;
Korkea tuotantotehokkuus;
Erinomainen anodisoiva vaikutus;
Soveltuu keskikokoiseen{0}}erätuotantoon.

 

Sen rajoituksena on kuitenkin se, että tuotteen poikkileikkauksen{0}}on oltava johdonmukainen. joten se ei voi valmistaa monimutkaisia ​​kolmiulotteisia rakenteita.

 

Lisäksi ekstruusion jälkeen profiilia on vielä leikattava, porattava, kierrettävä ja osittain CNC-koneistettava; myös tämän toissijaisen käsittelyn kustannukset on sisällytettävä arviointiin.

 

 

Painevaluprosessissa käytetään korkeaa painetta sulan alumiinin ruiskuttamiseksi teräsmuottiin akun muodostamiseksi.

Sen tärkeimmät edut ovat:

 

Alhaiset yksikkökustannukset;
Suuri rakenteellinen monimutkaisuus;
Soveltuu massatuotantoon;
Erinomainen vedenpitävä suorituskyky.

Monet uusien energiaajoneuvojen ja energian varastointijärjestelmien akkukotelot valmistetaan painevaluprosessilla.

 

Yleisiä sovelluksia ovat:

Alumiinikotelo Soft Pack LiFePO4 ladattavalle akulle
Alumiinikotelo ensisijaiselle litiumrauta-akulle LiFeS2
Virta-akkumoduulin rakenneosat
Vedenpitävät ulkokäyttöön tarkoitetut elektroniikkalaitteiden kotelot

Painevalu mahdollistaa vahvistusrivien, kiinnityspylväiden ja monimutkaisten rakenteiden yhden{0}}kappaleen muovauksen, mikä vähentää merkittävästi osien ja kokoonpanovaiheiden määrää.

 

Painevalettujen alumiiniseosten korkeamman piipitoisuuden vuoksi niiden anodisointivaikutus ei kuitenkaan yleensä ole yhtä hyvä kuin 6061- tai 6063-materiaalien. Siksi jauhemaalausta, elektroforeesia tai maalausta käytetään yleisemmin.

 

Projekteissa, joiden vuotuinen kysyntä ylittää useita tuhansia yksiköitä, painevalulla on yleensä merkittävä kustannusetu.

 

 

 

Viime vuosina energian varastointi- ja uusien energiaajoneuvojen markkinoiden nopean kasvun myötä alumiiniakkuteknologia on myös jatkanut kehitystä.

 

Yleisiä sovelluksia ovat:

Alumiinikuori litiumrautafosfaattiakkukennoille

Litiumprismaattiset kennot (alumiinikuori)

LFP prismaattiset kennot (alumiinikuori)

Prismaattiset LFP-kennot (alumiinikuori)

Litiumprismaattinen akku (alumiinikuori)

 

Perinteisiin teräskuoriratkaisuihin verrattuna alumiinikuoret tarjoavat:

Kevyempi paino;
Parempi lämmönpoisto;
Korkeampi energiatiheyden mukautumiskyky;
Parempi korroosionkestävyys.

Siksi alumiinikuoripakkauksia käytetään laajalti prismaattisten litiumakkujen markkinoilla.

 

 

Tällä hetkellä suuri osa markkinoilla olevista tehoparistoista ja energian varastoivista akuista käyttää prismaattisia kennorakenteita.

Tyypillisiä tuotteita ovat mm.

 

Litiumpariston alumiinikuori
Li-kennoinen alumiinikuori
Litiumpariston alumiinikuori
Litiumpariston alumiinikuori
Litium-rautakenno alumiinikuori
Samsungin prismaattiset kennot alumiinikuorella
Alumiinikuori Samsung Li-ion -akun alumiinikuorelle

 

Neliömäinen alumiinikuorirakenne ei ainoastaan ​​paranna tilankäyttöä, vaan myös parantaa moduulien kokoonpanotehokkuutta ja lämmönhallintaa, mikä pitää tärkeän aseman uusissa energiaajoneuvoissa ja energian varastointiteollisuudessa.

 

 

 

Tuotekehittäjille ja ostoinsinööreille voidaan ottaa huomioon seuraavat periaatteet:

 

Jos tuote on T&K-vahvistusvaiheessa, CNC-työstö tulee asettaa etusijalle.

Jos tuote on suuri kaappi tai energian varastointikotelo, ohutlevyjen käsittely on yleensä kustannustehokkaampaa.

Jos tuotteella on pitkä, kapea rakenne ja se vaatii lämmönpoistosuunnittelua, alumiiniprofiilin suulakepuristus tulee harkita ensin.

Jos projekti on siirtynyt massatuotantovaiheeseen ja sillä on monimutkainen rakenne ja korkeat suojausvaatimukset, painevalu on usein järkevämpi valinta.

 

Oikean prosessin valitseminen ei voi vain vähentää valmistuskustannuksia, vaan myös parantaa tuotteen suorituskykyä, lyhentää kehityssyklejä ja parantaa markkinoiden kilpailukykyä.