Анализ на процеса на производство на корпуса на батерията от алуминиева сплав: Как да избирате между процеси с ЦПУ, леене под налягане, ламарина и екструдиране?

С бързото развитие на нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия, комуникационно оборудване и индустриални електронни продукти, корпусите от алуминиева сплав се превърнаха във важен компонент на електронните хардуерни структури. За различни видове захранващи батерии и батерии за съхранение на енергия корпусът не само осигурява механична защита, но също така трябва да отговаря на изискванията за разсейване на топлината, електромагнитно екраниране, водоустойчивост, устойчивост на корозия и леко тегло.

 

Обичайните приложения на пазара включват алуминиеви кутии за EV литиеви батерии, алуминиеви кутии за автомобилни батерии и алуминиеви кутии за Powerwall литиеви батерии, използвани в домашни системи за съхранение на енергия. Тези продукти имат различни изисквания за структурна здравина, точност на размерите и производствени разходи на корпуса, което прави избора на подходящ производствен процес от решаващо значение.

 

Алуминиевите сплави притежават предимства като леко тегло, отлична топлопроводимост, силна устойчивост на корозия и добра обработваемост, като по този начин се използват широко в производството на алуминиеви кутии за LFP батерии, корпуси на захранващи батерии и корпуси на индустриално контролно оборудване.

 

 

 

В момента производството на корпуси от алуминиева сплав включва главно следните четири процеса:

CNC прецизна обработка
Огъване на ламарина
Екструзия на алуминиев профил
Леене под високо{0}}налягане

Различните процеси са подходящи за различни продуктови структури, производствени мащаби и бюджетни изисквания.

 

Най-общо казано:

CNC машинната обработка е предпочитана за малки-серийни прототипи и продукти с висока-прецизност; големи -шасита или контролни шкафове са подходящи за обработка на листов метал; радиаторите с дълга лентова-форма и корпусите на контролера са подходящи за процеси на екструдиране; Продуктите с голям-обем със сложни структури са по-подходящи за процеси на леене под налягане.

 

 

CNC обработката е типичен субтрактивен производствен процес, използващ CNC машинни инструменти за изрязване на желаната структура от единичен алуминиев блок.

Най-големите предимства на този процес са:

 

Висока-точност на размерите
Висока структурна свобода
Отлично качество на повърхността
Подходящо за сложни три{0}}измерни структури

 

CNC машинната обработка често се използва за производство на корпуси за електронни устройства от висок-клас и високо{1}}производителни батерийни системи. Например:

Алуминиев корпус за кола LiFePO4 батерия
Алуминиев корпус за електромоторна кола LiFePO4 батерия
Корпус на инструмента за прецизно изпитване
Корпус на контролера за промишлена автоматизация

Общите материали включват алуминиеви сплави 6061-T6 и 7075.

 

По време на процеса на проектиране трябва да се отбележи следното:

Идеалните прави ъгли не могат да бъдат постигнати за вътрешни ъгли; Дълбоките отвори и дълбоките кухини увеличават трудността при обработката; Множеството операции по затягане влияят на точността и увеличават разходите.

Следователно машинната обработка с ЦПУ е по-подходяща за продукти с-висока-добавена стойност и проекти за производство на малки-серии.

Огъване на ламарина: икономично решение за големи кутии за батерии

Обработката на ламарина включва главно лазерно рязане, щамповане и огъване за производство на продукти.

 

Характеристиките му включват:

Високо използване на материала; Ниска цена на матрицата; Подходящ за големи конструктивни елементи; Кратък производствен цикъл.

Много шкафове за съхранение на енергия, шкафове за батерии и системи за резервно захранване използват конструкции от ламарина.

 

Например:

Алуминиев корпус за смяна на двигател с оловно-киселинна батерия
Алуминиев корпус за 12V LiFePO4 батериен пакет Primatic Type Cell Алуминиева обвивка
(Шкаф за батерии за съхранение на енергия Корпус на промишлено оборудване за разпределение на енергия)

Специално внимание трябва да се обърне на радиуса на огъване, деформацията при заваряване и якостта на резбова връзка по време на проектирането на металния лист.

Тъй като металните повърхности са склонни към следи от заварки и вдлъбнатини при огъване, процесите на прахово боядисване или боядисване обикновено се използват за последваща-обработка за постигане на по-добър външен вид.
 

 

Екструзията на алуминий е процес на формиране на профил с непрекъснато напречно-сечение чрез пресоване на нагрети алуминиеви пръти през матрица.

Този процес е особено подходящ за:

 

Корпуси на контролери
LED осветително оборудване
Комуникационно оборудване
Система за управление на батерията (BMS)

За продукти, изискващи добро разсейване на топлината, екструдирането може директно да формира ребра за разсейване на топлината по време на етапа на проектиране на профила.

 

В момента се използва широко в:

Алуминиев корпус за батерия за електрически велосипед
Алуминиев корпус за литиево-йонна батерия за електрически велосипед
Алуминиев корпус за EV електрически автобус LiFePO4 батерия

Технологията за екструдиране има следните предимства:

По-ниски разходи за мухъл;
Висока производствена ефективност;
Отличен анодизиращ ефект;
Подходящо за средно{0}}серийно производство.

 

Ограничението му обаче е, че напречното-сечение на продукта трябва да е последователно; следователно не може да произвежда сложни триизмерни-структури.

 

Освен това, след екструдирането, профилът все още трябва да бъде изрязан, пробит, нарязан и частично обработен с ЦПУ; разходите за тази вторична обработка също трябва да бъдат включени в оценката.

 

 

Процесът на леене под налягане използва високо налягане за инжектиране на разтопен алуминий в стоманена форма за формиране на батерията.

Основните му предимства са:

 

Ниска единична цена;
Висока структурна сложност;
Подходящ за масово производство;
Отлично водоустойчиво представяне.

Много корпуси на батерии в нови енергийни превозни средства и системи за съхранение на енергия се произвеждат чрез процеса на леене под налягане.

 

Често срещаните приложения включват:

Алуминиев калъф за мека опаковка LiFePO4 акумулаторна батерия
Алуминиев корпус за първична литиево-желязна батерия LiFeS2
Структурни компоненти на модула на захранващата батерия
Външни водоустойчиви корпуси за електронно оборудване

Отливането под налягане позволява-отливане на усилващи ребра, монтажни стълбове и сложни конструкции от една част, което значително намалява броя на частите и стъпките на сглобяване.

 

Въпреки това, поради по-високото съдържание на силиций в -отлети алуминиеви сплави, техният анодизиращ ефект обикновено не е толкова добър, колкото този на материали 6061 или 6063. Затова по-често се използва прахово боядисване, електрофореза или боядисване.

 

За проекти с годишно търсене над няколко хиляди единици, леенето под налягане обикновено има значително предимство в разходите.

 

 

 

През последните години, с бързия растеж на пазарите за съхранение на енергия и нови енергийни превозни средства, технологията за алуминиеви батерии също продължава да се развива.

 

Често срещаните приложения включват:

Алуминиева обвивка за батерийни клетки с литиево-железен фосфат

Литиеви призматични клетки (алуминиева обвивка)

LFP призматични клетки (алуминиева обвивка)

Призматични LFP клетки (алуминиева обвивка)

Литиева призматична батерия (алуминиева обвивка)

 

В сравнение с традиционните стоманени корпуси, алуминиевите корпуси предлагат:

По-леко тегло;
По-добро разсейване на топлината;
По-висока адаптивност на енергийната плътност;
По-добра устойчивост на корозия.

Следователно опаковката от алуминиева обвивка се използва широко на пазара на призматични литиеви батерии.

 

 

В момента голям брой захранващи батерии и батерии за съхранение на енергия на пазара използват призматични клетъчни структури.

Типичните продукти включват:

 

Алуминиева обвивка на литиево-клетъчна батерия
Алуминиева обвивка на Li клетка
Алуминиева обвивка на литиево-клетъчна батерия
Алуминиева обвивка на литиево-клетъчна батерия
Алуминиева обвивка на литиево-желязна клетка
Призматични клетки Samsung с алуминиева обвивка
Алуминиев корпус за литиево-йонна батерия Samsung алуминиев корпус

 

Квадратната структура на алуминиевата обвивка не само подобрява оползотворяването на пространството, но също така подобрява ефективността на сглобяването на модула и ефективността на управление на топлината, като по този начин заема важна позиция в индустрията за нови енергийни превозни средства и съхранение на енергия.

 

 

 

За разработчиците на продукти и инженерите по закупуване могат да се имат предвид следните принципи:

 

Ако продуктът е в етап на проверка на научноизследователска и развойна дейност, обработката с ЦПУ трябва да бъде приоритет.

Ако продуктът е голям шкаф или кутия за съхранение на енергия, обработката на ламарина обикновено е по-{0}}рентабилна.

Ако продуктът има дълга, тясна структура и изисква дизайн за разсейване на топлината, първо трябва да се обмисли екструдиране на алуминиев профил.

Ако проектът е навлязъл в етап на масово производство и има сложна структура и високи изисквания за защита, леенето под налягане често е по-разумен избор.

 

Изборът на правилния процес може не само да намали производствените разходи, но и да подобри производителността на продукта, да съкрати циклите на разработка и да подобри конкурентоспособността на пазара.