Analiza postopka izdelave ohišja akumulatorja iz aluminijeve zlitine: Kako izbirati med postopki CNC, tlačnega litja, pločevine in ekstrudiranja?

S hitrim razvojem novih energetskih vozil, sistemov za shranjevanje energije, komunikacijske opreme in industrijskih elektronskih izdelkov so ohišja iz aluminijevih zlitin postala pomemben sestavni del struktur elektronske strojne opreme. Za različne vrste električnih baterij in baterij za shranjevanje energije ohišje ne zagotavlja samo mehanske zaščite, ampak mora izpolnjevati tudi zahteve glede odvajanja toplote, elektromagnetne zaščite, vodotesnosti, odpornosti proti koroziji in majhne teže.

 

Pogoste aplikacije na trgu vključujejo aluminijasta ohišja za litijeve baterijske pakete EV, aluminijasta ohišja za avtomobilske baterije in aluminijasta ohišja za litijeve baterijske pakete Powerwall, ki se uporabljajo v domačih sistemih za shranjevanje energije. Ti izdelki imajo različne zahteve glede strukturne trdnosti, dimenzijske natančnosti in stroškov izdelave ohišja, zaradi česar je izbira ustreznega proizvodnega procesa ključnega pomena.

 

Aluminijeve zlitine imajo prednosti, kot so majhna teža, odlična toplotna prevodnost, močna odpornost proti koroziji in dobra obdelovalnost, zato se pogosto uporabljajo v proizvodnji aluminijastih ohišij LFP baterij, ohišij za električne baterije in ohišij industrijske nadzorne opreme.

 

 

 

Trenutno proizvodnja ohišij iz aluminijevih zlitin vključuje predvsem naslednje štiri postopke:

CNC precizna obdelava
Krivljenje pločevine
Ekstrudiranje aluminijastega profila
Visokotlačno{0}}litje pod pritiskom

Različni procesi so primerni za različne strukture izdelkov, proizvodne obsege in proračunske zahteve.

 

Na splošno:

CNC obdelava je prednostna za majhne-serijske prototipe in visoko{1}}natančne izdelke; velike -podvozja ali krmilne omare so primerne za obdelavo pločevine; hladilna telesa in ohišja krmilnikov v-obliki dolgih trakov so primerna za postopke ekstrudiranja; veliki-izdelki s kompleksno strukturo so primernejši za postopke tlačnega litja.

 

 

CNC obdelava je tipičen subtraktivni proizvodni proces, pri katerem se s CNC obdelovalnimi stroji izreže želena struktura iz enega bloka aluminija.

Največje prednosti tega postopka so:

 

Visoka-dimenzijska natančnost
Visoka strukturna svoboda
Odlična kakovost površine
Primerno za kompleksne tri{0}}dimenzionalne strukture

 

CNC obdelava se pogosto uporablja za izdelavo ohišij za-elektronske naprave višjega cenovnega razreda in visoko{1}}zmogljive baterijske sisteme. Na primer:

Aluminijasto ohišje za avtomobilsko LiFePO4 baterijo
Aluminijasto ohišje za baterijo LiFePO4 za električni motor avtomobila
Ohišje instrumenta za natančno testiranje
Ohišje krmilnika za industrijsko avtomatizacijo

Pogosti materiali vključujejo aluminijeve zlitine 6061-T6 in 7075.

 

Med postopkom načrtovanja je treba upoštevati naslednje:

Za notranje kote ni mogoče doseči popolnih pravih kotov; Globoke luknje in globoke votline povečajo težavnost obdelave; Več operacij vpenjanja vpliva na natančnost in povečuje stroške.

Zato je CNC obdelava primernejša za izdelke z visoko-dodano vrednostjo-in majhne-serijske proizvodne projekte.

Upogibanje pločevine: ekonomična rešitev za velika ohišja baterij

Obdelava pločevine v glavnem vključuje lasersko rezanje, vtiskovanje in krivljenje za izdelavo izdelkov.

 

Njegove značilnosti vključujejo:

Visoka poraba materiala; Nizki stroški plesni; Primerno za velike strukturne komponente; Kratek proizvodni cikel.

Številne omare za shranjevanje energije, baterijske omare in rezervni napajalni sistemi uporabljajo pločevinaste strukture.

 

Na primer:

Aluminijasto ohišje za nadomestni svinčev akumulator
Aluminijasto ohišje za 12 V LiFePO4 baterijski paket Primatic Type Cell Aluminijasto ohišje
(Akumulatorska omarica za shranjevanje energije, ohišje industrijske opreme za distribucijo električne energije)

Pri oblikovanju pločevine je treba posebno pozornost posvetiti upogibnemu polmeru, deformaciji pri varjenju in trdnosti navojne povezave.

Ker so pločevinaste površine nagnjene k madežem zvarov in upogibnim vdolbinam, se za naknadno-obdelavo običajno uporabljajo postopki praškastega lakiranja ali barvanja, da se doseže boljši videz.
 

 

Ekstrudiranje aluminija je postopek oblikovanja neprekinjenega prečnega-profila s stiskanjem segretih aluminijastih palic skozi matrico.

Ta postopek je še posebej primeren za:

 

Ohišja krmilnikov
LED oprema za razsvetljavo
Komunikacijska oprema
Sistem za upravljanje baterije (BMS)

Pri izdelkih, ki zahtevajo dobro odvajanje toplote, lahko ekstruzija neposredno oblikuje rebra za odvajanje toplote v fazi načrtovanja profila.

 

Trenutno se pogosto uporablja v:

Aluminijasto ohišje za akumulator za električno kolo
Aluminijasto ohišje za Li-ionski akumulator za električno kolo
Aluminijasto ohišje za LiFePO4 baterijo za električni avtobus EV

Tehnologija ekstrudiranja ima naslednje prednosti:

Nižji stroški plesni;
Visoka proizvodna učinkovitost;
Odličen anodizacijski učinek;
Primerno za srednje{0}}serijsko proizvodnjo.

 

Vendar pa je njegova omejitev ta, da mora biti presek-izdelka dosleden; zato ne more izdelati zapletenih-tridimenzionalnih struktur.

 

Poleg tega je treba po iztiskanju profil še rezati, vrtati, rezati in delno CNC strojno obdelati; v oceno je treba vključiti tudi stroške te sekundarne obdelave.

 

 

Postopek tlačnega litja uporablja visok tlak za vbrizgavanje staljenega aluminija v jekleni kalup za oblikovanje baterije.

Njegove glavne prednosti so:

 

Nizki stroški na enoto;
Visoka strukturna kompleksnost;
Primerno za množično proizvodnjo;
Odlična vodoodpornost.

Veliko ohišij akumulatorjev v novih energetskih vozilih in sistemih za shranjevanje energije je izdelanih s postopkom tlačnega litja.

 

Pogoste aplikacije vključujejo:

Aluminijasto ohišje za mehko baterijo LiFePO4 za ponovno polnjenje
Aluminijasto ohišje za primarno litij-železno baterijo LiFeS2
Strukturne komponente napajalnega baterijskega modula
Vodoodporna ohišja za zunanjo elektronsko opremo

Tlačno litje omogoča-oblikovanje ojačitvenih reber, pritrdilnih drogov in zapletenih struktur iz enega kosa, kar znatno zmanjša število delov in korakov sestavljanja.

 

Vendar pa zaradi višje vsebnosti silicija v -tlačno litih aluminijevih zlitinah njihov anodizacijski učinek na splošno ni tako dober kot pri materialih 6061 ali 6063. Zato se pogosteje uporablja prašno lakiranje, elektroforeza ali barvanje.

 

Za projekte z letnim povpraševanjem, ki presega več tisoč enot, ima tlačno litje običajno znatno stroškovno prednost.

 

 

 

V zadnjih letih se je s hitro rastjo trgov za shranjevanje energije in novih energetskih vozil še naprej razvijala tudi tehnologija aluminijastih baterij.

 

Pogoste aplikacije vključujejo:

Aluminijasto ohišje za litij-železo-fosfatne baterijske celice

Litijeve prizmatične celice (ohišje iz aluminija)

LFP prizmatične celice (aluminijasta lupina)

Prizmatične celice LFP (ohišje iz aluminija)

Litijeva prizmatična baterija (aluminijasto ohišje)

 

V primerjavi s tradicionalnimi rešitvami jeklenih lupin, aluminijaste lupine ponujajo:

Lažja teža;
Boljše odvajanje toplote;
Večja prilagodljivost gostote energije;
Boljša odpornost proti koroziji.

Zato se embalaža iz aluminijaste lupine pogosto uporablja na trgu prizmatičnih litijevih baterij.

 

 

Trenutno veliko število električnih baterij in baterij za shranjevanje energije na trgu uporablja prizmatične celične strukture.

Tipični izdelki vključujejo:

 

Litijeva baterija iz aluminija
Aluminijasto ohišje Li celice
Litijeva baterija iz aluminija
Litijeva baterija iz aluminija
Aluminijasto ohišje litij-železne celice
Prizmatične celice Samsung z aluminijastim ohišjem
Aluminijasto ohišje za aluminijasto ohišje litij-ionske baterije Samsung

 

Kvadratna struktura aluminijaste lupine ne samo izboljša izkoriščenost prostora, ampak tudi poveča učinkovitost sestavljanja modulov in učinkovitost toplotnega upravljanja, s čimer ima pomemben položaj v industriji novih energetskih vozil in shranjevanja energije.

 

 

 

Za razvijalce izdelkov in nabavne inženirje je mogoče upoštevati naslednja načela:

 

Če je izdelek v fazi preverjanja raziskav in razvoja, je treba dati prednost CNC obdelavi.

Če je izdelek velika omara ali ohišje za shranjevanje energije, je obdelava pločevine običajno stroškovno-učinkovitejša.

Če ima izdelek dolgo, ozko strukturo in zahteva zasnovo za odvajanje toplote, je treba najprej razmisliti o iztiskanju aluminijastega profila.

Če je projekt vstopil v fazo množične proizvodnje in ima zapleteno strukturo ter visoke zahteve glede zaščite, je tlačno litje pogosto razumnejša izbira.

 

Izbira pravega postopka lahko ne le zmanjša proizvodne stroške, ampak tudi izboljša učinkovitost izdelka, skrajša razvojne cikle in poveča konkurenčnost na trgu.