新能源汽車專用金屬合金零部件工藝改進研究

李世良，常 明

（甘肅畜牧工程職業(yè)技術學院，甘肅 武威 733006）

人民生活水平的提高和城市的擴大改變了出行方式，汽車成為主要的交通工具，而新能源汽車作為汽車行業(yè)的新秀，以其環(huán)保、前衛(wèi)、經(jīng)濟、輕便等諸多優(yōu)勢成為汽車行業(yè)發(fā)展的主流。在新能源汽車加工生產中，提升產品品質、降低成本、增強競爭力是新能源汽車得以取代傳統(tǒng)汽車的不二法寶。新能源汽車內的金屬或合金零部件的使用超過2500個，金屬合金作為汽車的主要構成元素，對金屬合金零部件的改良優(yōu)化成為最為熱點的課題，也是未來新能源汽車的發(fā)展需要重點解決的問題。本文以新能源汽車的關鍵部件——電機作為突破口，探究一條提升金屬合金零部件品質、降低成本的新途徑。

1 新能源汽車專用金屬合金零部件工藝改進方法

1.1 新能源汽車電機內外殼體結構特點

以新能源汽車中電機鋁合金內殼為例，傳統(tǒng)的鋁合金電機內殼存在內壁外壁厚度不勻稱的缺點，且汽車在運行中對電機的氣密性、抗拉伸或抗擠壓等綜合要求均相對較高，由于鋁制合金金屬硬度偏低，在經(jīng)過一段時間的運行后，極易導致外殼出現(xiàn)裂縫。

尤其是其獨有的柱形桶狀復雜結構，高強度的擠壓易造成鋁制內殼熱漲等問題，留下質量隱患[1]。針對新能源汽車電動機內殼的鋁合金材料進行工藝上的手段改良，用來提高電機的使用壽命及使用中的安全性能。新能源汽車電機殼體三維結構圖如下圖1所示。

圖1 電動機內外殼體結構

如上述圖1所示，電動機殼體作為非對稱性結構零件，殼體周圍遍布的型芯結構通過強筋的加固確保整體電機的穩(wěn)定，可對其內外同時均勻施加壓力，實現(xiàn)整體上的大致居中對稱，降低內外壁的薄厚差，使鋁合金液體填充更加順暢，避免合金金屬出現(xiàn)冷熱交替不均勻導致的局部厚度受到影響，對內部零部件實施熱化擠壓鑄造的方法實現(xiàn)發(fā)電的綜合性能的提升[2]。工藝實施所選用的材料為ADC12，該材料的主要構成如下表1所示。

表1 ADC12材料成分構成

如上述表1所示，使用該種以鋁金屬為主要金屬元素含量的合金材料可實現(xiàn)對新能源汽車電機殼體結構的工藝改良，具體流程如下。

1.2 設計合理的加工工藝

傳統(tǒng)的針對金屬零件的擠壓加工方式的選擇通常根據(jù)設計模型的難易程度來決定，電機作為內部結構較復雜中小型金屬部件，精準度要求相對較高，且熱澆道可利用范圍較小，對其使用直接式磨具腔道擠壓法在精度的控制范圍上相對較小，進而在選取擠壓手段時通常采用間接式擠壓法，在保證合金金屬零件基礎結構不變的條件下，實現(xiàn)工藝手段的優(yōu)化。

1.3 設計內澆口位置

對于新能源汽車鋁合金材質的電機零件的優(yōu)化，在擠壓手段確定的基礎上，首先要實現(xiàn)對內部澆注口位置的確定，內澆口位置的改良可直接解決電機內部局部溫度過高導致的夾渣問題，針對其位置的改良計算應滿足下述條件：①使用ADC12金屬澆筑液控制內部結構的填充平穩(wěn)，降低氣泡等渣料造成的卷氣現(xiàn)象的產生，極大程度的避免氣流紊亂導致的電機不平衡現(xiàn)象出現(xiàn)。②使用上述澆筑液灌至電機內壁厚度不均勻區(qū)域，利用其快速冷凝的效果，使電機的內外壁厚度相對均勻，起到較好的補充縮進的效果。③內部澆注口的位置的選擇應依照電機所處擠壓型腔的位置選擇，方便實施澆筑后可將電機零件隨時取出。④實施內澆過程中應將位置固定在電機的中部偏下位置，降低冷隔現(xiàn)象的出現(xiàn)。使用ADC12澆筑液對電機內外殼澆筑的位置比例計算公式如下所示。

上述公式中Qt表示為內部澆注口的比例大小，Ra為澆筑噴頭的截面面積，計算單位為cm2，Rg為內部澆注口的截面面積，計算單位同上，經(jīng)過計算截面比例小于10即為可實施澆筑，經(jīng)過澆筑后的電機零件可實現(xiàn)對其的優(yōu)化。

1.4 針對擠壓時容量的分析過程

對于新能源汽車的鋁合金電機零部件的改良，在間接式擠壓手段確定的基礎上，分析出合理的擠壓模型腔容量，可實現(xiàn)在根本上對零件的工藝改進。首先擠壓筒的容量體積要滿足整體電機重量及型腔重量之和的基礎上進行，即為V室≥V澆，V室為擠壓筒的整體體積，計算單位為cm3，V澆灌注金屬液后的電機體積，計算單位同上，針對其質量及算算單位統(tǒng)一為kg，電機的質量通常占總體重量的55%～65%之間，若整體質量為10kg左右，擠壓筒的容積質量至少要大于15kg，保證后期零件的取出，擠壓容量的確定為電機零部件的準確成型提供基礎的空間，為實現(xiàn)工藝上的優(yōu)化打下基礎。

2 結語

文章開展新能源汽車專用金屬合金零部件的工藝改進的研究，通過對擠壓工藝的選擇，設計合理的內澆口位置，針對擠壓容量的型腔的分析實現(xiàn)最終工藝手段的優(yōu)化。未來將針對更多的汽車零部件進行工藝上的改進，實現(xiàn)汽車行駛過程中配置的優(yōu)化，對于擠壓磨具的設計將更加科學化，滿足社會的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。