Analýza procesu výroby krytu batérie z hliníkovej zliatiny: Ako si vybrať medzi procesmi CNC, tlakovým liatím, plechom a vytláčaním?

S rýchlym vývojom nových energetických vozidiel, systémov na skladovanie energie, komunikačných zariadení a priemyselných elektronických produktov sa kryty z hliníkových zliatin stali dôležitou súčasťou elektronických hardvérových štruktúr. Pre rôzne typy napájacích batérií a akumulátorov energie kryt poskytuje nielen mechanickú ochranu, ale musí spĺňať aj požiadavky na odvod tepla, elektromagnetické tienenie, vodotesnosť, odolnosť proti korózii a odľahčenie.

 

Bežné aplikácie na trhu zahŕňajú hliníkové puzdrá pre lítiové batérie EV, hliníkové puzdrá pre automobilové batérie a hliníkové puzdrá pre lítiové batérie Powerwall používané v domácich systémoch skladovania energie. Tieto produkty majú rôzne požiadavky na štrukturálnu pevnosť, rozmerovú presnosť a výrobné náklady krytu, takže výber vhodného výrobného procesu je rozhodujúci.

 

Hliníkové zliatiny majú výhody, ako je nízka hmotnosť, vynikajúca tepelná vodivosť, silná odolnosť proti korózii a dobrá opracovateľnosť, a preto sa široko používajú pri výrobe hliníkových puzdier na batérie LFP, puzdier napájacích batérií a puzdier priemyselných riadiacich zariadení.

 

 

 

V súčasnosti výroba krytov z hliníkovej zliatiny zahŕňa najmä tieto štyri procesy:

CNC presné obrábanie
Ohýbanie plechu
Extrúzia hliníkového profilu
Vysokotlakové liatie-

Rôzne procesy sú vhodné pre rôzne štruktúry produktov, výrobné rozsahy a rozpočtové požiadavky.

 

Všeobecne povedané:

CNC obrábanie sa uprednostňuje pre malé-sériové prototypy a vysoko presné{1}}výrobky; veľké-šasi alebo ovládacie skrine sú vhodné na spracovanie plechu; chladiče a kryty ovládačov v tvare dlhého pásu- sú vhodné pre procesy vytláčania; veľkoobjemové-výrobky so zložitou štruktúrou sú vhodnejšie pre procesy tlakového liatia.

 

 

CNC obrábanie je typický subtraktívny výrobný proces využívajúci CNC obrábacie stroje na rezanie požadovanej konštrukcie z jedného bloku hliníka.

Najväčšie výhody tohto procesu sú:

 

Vysoká-rozmerová presnosť
Vysoká štrukturálna voľnosť
Výborná kvalita povrchu
Vhodné pre zložité trojrozmerné-štruktúry

 

CNC obrábanie sa často používa na výrobu krytov pre špičkové{0}}elektronické zariadenia a vysokovýkonné{1}batériové systémy. Napríklad:

Hliníkové puzdro na auto LiFePO4 Battery Pack
Hliníkové puzdro pre elektrický motor auta LiFePO4 Battery Pack
Kryt presného testovacieho prístroja
Kryt ovládača priemyselnej automatizácie

Medzi bežné materiály patria hliníkové zliatiny 6061-T6 a 7075.

 

Počas procesu navrhovania je potrebné vziať do úvahy nasledovné:

Pre vnútorné uhly nemožno dosiahnuť dokonalé pravé uhly; Hlboké otvory a hlboké dutiny zvyšujú náročnosť obrábania; Viacnásobné upínacie operácie ovplyvňujú presnosť a zvyšujú náklady.

Preto je CNC obrábanie vhodnejšie pre produkty s vysokou{0}}pridanou hodnotou-a malé-sériové výrobné projekty.

Ohýbanie plechov: Ekonomické riešenie pre veľké puzdrá na batérie

Spracovanie plechu zahŕňa hlavne rezanie laserom, razenie a ohýbanie na výrobu produktov.

 

Medzi jeho vlastnosti patrí:

Vysoká spotreba materiálu; Nízke náklady na formy; Vhodné pre veľké konštrukčné prvky; Krátky výrobný cyklus.

Mnoho skríň na skladovanie energie, batériových skríň a systémov záložného napájania využíva plechové konštrukcie.

 

Napríklad:

Hliníkové puzdro na výmenu olovenej batérie motora
Hliníkové puzdro pre 12V LiFePO4 batériový modul Primatic Type Cell Aluminium Shell
(Akumulátorová skriňa na batérie Priemyselná skriňa zariadenia na distribúciu energie)

Osobitná pozornosť by sa mala venovať polomeru ohybu, deformácii pri zváraní a pevnosti závitového spojenia pri navrhovaní plechu.

Pretože plechové povrchy sú náchylné na stopy po zvaroch a ohýbanie, na dodatočnú{0}}úpravu sa zvyčajne používa práškové lakovanie alebo lakovanie, aby sa dosiahol lepší vzhľad.
 

 

Extrúzia hliníka je proces vytvárania súvislého prierezu-profilu lisovaním zahriatych hliníkových tyčí cez matricu.

Tento proces je vhodný najmä pre:

 

Kryty ovládačov
LED osvetľovacie zariadenia
Komunikačné vybavenie
Systém správy batérie (BMS)

Pre produkty vyžadujúce dobrý odvod tepla môže extrúzia priamo vytvárať rebrá na odvádzanie tepla počas fázy návrhu profilu.

 

V súčasnosti sa široko používa v:

Hliníkové puzdro na batériu na elektrický bicykel
Hliníkové puzdro pre lítium-iónovú batériu na elektrický bicykel
Hliníkové puzdro pre elektrický autobus EV LiFePO4 Battery Pack

Technológia extrúzie má nasledujúce výhody:

Nižšie náklady na formy;
Vysoká efektívnosť výroby;
Vynikajúci anodizačný účinok;
Vhodné pre strednú-sériovú výrobu.

 

Jeho obmedzením však je, že prierez produktu-musí byť konzistentný. preto nedokáže vytvoriť zložité trojrozmerné-štruktúry.

 

Okrem toho, po vytlačení profil ešte musí byť rezaný, vŕtaný, závitovaný a čiastočne CNC opracovaný; do hodnotenia je potrebné zahrnúť aj náklady na toto sekundárne spracovanie.

 

 

Proces tlakového liatia využíva vysoký tlak na vstrekovanie roztaveného hliníka do oceľovej formy na vytvorenie batérie.

Jeho hlavné výhody sú:

 

nízke jednotkové náklady;
Vysoká štrukturálna zložitosť;
Vhodné pre hromadnú výrobu;
Vynikajúci vodotesný výkon.

Mnoho krytov batérií v nových energetických vozidlách a systémoch na skladovanie energie sa vyrába pomocou procesu tlakového liatia.

 

Bežné aplikácie zahŕňajú:

Hliníkové puzdro na dobíjaciu batériu LiFePO4 Soft Pack
Hliníkové puzdro pre primárnu lítiovú železnú batériu LiFeS2
Konštrukčné komponenty modulu napájacej batérie
Vonkajšie vodotesné kryty elektronických zariadení

Tlakové liatie umožňuje-lisovanie výstužných rebier, montážnych stĺpikov a zložitých konštrukcií z jedného kusu, čím sa výrazne znižuje počet dielov a montážnych krokov.

 

V dôsledku vyššieho obsahu kremíka v-liatych hliníkových zliatinách však ich anodizačný účinok vo všeobecnosti nie je taký dobrý ako v prípade materiálov 6061 alebo 6063. Preto sa častejšie používa práškové lakovanie, elektroforéza alebo lakovanie.

 

Pre projekty s ročným dopytom presahujúcim niekoľko tisíc jednotiek má tlakové liatie zvyčajne významnú nákladovú výhodu.

 

 

 

V posledných rokoch, s rýchlym rastom trhu skladovania energie a nových energetických vozidiel, sa technológia hliníkových batérií tiež naďalej rozvíja.

 

Bežné aplikácie zahŕňajú:

Hliníkové puzdro pre články lítium-železofosfátovej batérie

Lítiové prizmatické články (hliníkový plášť)

Prizmatické bunky LFP (hliníkové puzdro)

Prizmatické bunky LFP (hliníkové puzdro)

Lítiová prizmatická batéria (hliníkové puzdro)

 

V porovnaní s tradičnými riešeniami oceľových plášťov ponúkajú hliníkové plášte:

Nízka hmotnosť;
Lepší odvod tepla;
Vyššia prispôsobivosť hustoty energie;
Lepšia odolnosť proti korózii.

Preto sa hliníkové obaly široko používajú na trhu prizmatických lítiových batérií.

 

 

V súčasnosti veľké množstvo napájacích batérií a akumulátorov energie na trhu využíva prizmatické bunkové štruktúry.

Medzi typické produkty patria:

 

Hliníkový plášť lítiovej batérie
Hliníkový plášť Li článkov
Hliníkový plášť lítiovej batérie
Hliníkový plášť lítiovej batérie
Hliníkový plášť lítium-železných článkov
Prizmatické články Samsung s hliníkovým plášťom
Hliníkové puzdro pre lítium-iónovú batériu Samsung hliníkové puzdro

 

Štvorcová hliníková škrupina nielenže zlepšuje využitie priestoru, ale tiež zvyšuje efektivitu montáže modulov a výkon tepelného manažmentu, čím si drží dôležitú pozíciu v nových odvetviach energetických vozidiel a skladovania energie.

 

 

 

Pre vývojárov produktov a nákupných technikov možno zvážiť nasledujúce zásady:

 

Ak je výrobok v štádiu overovania výskumu a vývoja, malo by sa uprednostniť CNC obrábanie.

Ak je produktom veľká skrinka alebo kryt na uskladnenie energie, spracovanie plechu je zvyčajne nákladovo-efektívnejšie.

Ak má výrobok dlhú, úzku štruktúru a vyžaduje dizajn odvodu tepla, najskôr by sa malo zvážiť vytláčanie hliníkového profilu.

Ak projekt vstúpil do štádia hromadnej výroby a má zložitú štruktúru a vysoké požiadavky na ochranu, tlakové liatie je často rozumnejšou voľbou.

 

Výber správneho procesu môže nielen znížiť výrobné náklady, ale aj zlepšiť výkonnosť produktu, skrátiť vývojové cykly a zvýšiť konkurencieschopnosť na trhu.