Hướng dẫn kiểm soát biến dạng trong gia công tấm vỏ pin điện và linh kiện hợp kim nhôm

Trong lĩnh vực sản xuất pin điện, các bộ phận chính như Tấm đậy pin nguồn, Tấm nhôm cho pin, Nắp pin lithium hình lăng trụ và Tấm đậy pin lithium{0}}ion sử dụng rộng rãi các cấu trúc hợp kim nhôm có thành mỏng. Do đặc tính của hợp kim nhôm, chẳng hạn như độ dẫn nhiệt cao, hệ số giãn nở nhiệt cao và độ cứng không đủ, nên dễ dàng tạo ra biến dạng trong quá trình gia công các bộ phận vỏ pin như nắp trên của pin hình lăng trụ, vỏ hộp pin bằng nhôm và Bộ nắp an toàn LFP. Biến dạng này ảnh hưởng đến hiệu suất bịt kín, độ chính xác phù hợp và chất lượng hàn.

 

Để cải thiện độ ổn định trong sản xuất của các bộ phận như Tấm đậy pin và Tấm lưỡng cực đồng và nhôm, phần sau đây tóm tắt một cách có hệ thống các phương pháp hiệu quả để giảm biến dạng gia công từ các khía cạnh vật liệu, quy trình, dụng cụ cắt, kẹp và kỹ thuật vận hành.
 

 

Sự biến dạng của các bộ phận có thành mỏng-như nắp pin nguồn, nắp trên và khối thiết bị đầu cuối chủ yếu bắt nguồn từ ba khía cạnh:

1. Giảm căng thẳng nội tâm khi trống

Áp dụng cho: Phụ lục pin lithium hình lăng trụ / Nắp trên cùng của pin lithium

Các bộ phận rèn tự do hoặc ép đùn lớn tạo ra ứng suất dư đáng kể trong quá trình tạo hình.

Khi vật liệu bị loại bỏ trong quá trình cắt, sự phân phối lại ứng suất bên trong sẽ dẫn đến biến dạng bộ phận.

 

2. Lực cắt và nhiệt cắt

Việc đùn vật liệu bằng dụng cụ cắt gây ra sự tập trung nhiệt cục bộ, làm trầm trọng thêm biến dạng bề mặt.

Điều này có tác động đặc biệt đáng kể đến-nắp pin bằng nhôm có thành mỏng.

 

3. Biến dạng đàn hồi do phương pháp kẹp gây ra

Việc kẹp không ổn định có thể gây ra ứng suất không đồng đều trên các bộ phận.

Sau khi nới lỏng kẹp, các bộ phận sẽ đàn hồi trở lại, dẫn đến sai lệch kích thước.

 

 

1. Giảm căng thẳng bên trong chỗ trống

Áp dụng cho: Tấm nắp pin nhôm / Tấm nắp pin lithium{0}}ion

Các phương pháp sau đây có thể làm giảm ứng suất bên trong một cách hiệu quả và cải thiện độ chính xác về kích thước:

Lão hóa tự nhiên/ Lão hóa nhân tạo: Giảm dần ứng suất trong phôi trong điều kiện ổn định.

Lão hóa rung động: Sử dụng rung động tần số-thấp để đẩy nhanh quá trình cân bằng ứng suất bên trong.

Phương pháp-gia công sơ bộ: Loại bỏ vật liệu dư thừa → để yên trong một khoảng thời gian → thực hiện gia công thứ cấp để đảm bảo giải phóng ứng suất hoàn toàn hơn.

 

2. Tối ưu hóa công cụ và thông số cắt

(1) Lựa chọn hình học công cụ

Nên sử dụng góc cào lớn hơn: Nó làm giảm biến dạng cắt và cải thiện khả năng loại bỏ phoi.

Góc hở nhỏ để gia công thô; góc hở lớn để hoàn thiện nhằm cân bằng độ bền lưỡi cắt và chất lượng bề mặt.

Nên sử dụng góc xoắn lớn hơn: Thích hợp để cắt-tốc độ cao, cải thiện độ ổn định gia công.

Giảm góc cắt chính: Giảm nhiệt độ vùng cắt, giảm biến dạng nhiệt.

(2) Tối ưu hóa cấu trúc công cụ

Giảm số lượng răng và tăng rãnh phoi để nâng cao hiệu quả loại bỏ phoi.

Kiểm soát độ nhám của lưỡi cắt đến Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,4μm.

Kiểm soát chặt chẽ độ mòn của dụng cụ ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2 mm để tránh hình thành các cạnh.

(Giải pháp công cụ này cũng có thể áp dụng để gia công các bộ phận kết cấu như Linh kiện ép đồng và Tấm lưỡng cực lưỡng kim đồng và nhôm.)

 

3. Thiết kế cấu trúc kẹp nâng cao

Áp dụng cho: nắp trên của pin hình lăng trụ/pin hình lăng trụ có thể che

Các phương pháp kẹp giúp giảm biến dạng hiệu quả bao gồm:

Kẹp mặt cuối trục: Ngăn chặn các bộ phận có thành mỏng bị nén hướng tâm.

Kẹp mâm cặp chân không: Phân bố đều, ít gây biến dạng tấm, rất phù hợp cho gia công vỏ pin nhôm.

Phương pháp làm đầy bên trong: Bơm môi trường dễ nóng chảy vào phần có thành mỏng-để tăng độ cứng, sau đó hòa tan và đổ ra ngoài sau khi gia công.

 

4. Lập kế hoạch quy trình và tối ưu hóa trình tự gia công

Nắp pin nguồn là-bộ phận bịt kín có thành mỏng và việc sắp xếp các quy trình một cách khoa học là rất quan trọng.

Quy trình xử lý hợp lý:

Gia công thô → Gia công tinh bán{0}} → Làm sạch góc → Gia công tinh

Thêm bước bán hoàn thiện thứ hai nếu cần thiết để giải phóng ứng suất trung gian.

Duy trì dung sai hoàn thiện đồng đều, thường được kiểm soát trong khoảng 0,2–0,5mm.
 

 

1. Gia công đối xứng để giảm nồng độ nhiệt

Ví dụ gia công tấm nhôm từ 90mm đến 60mm:

Một vết cắt có thể gây biến dạng phẳng lên tới 5mm.

Cắt đối xứng theo lớp có thể kiểm soát biến dạng trong vòng 0,3mm.

 

2. Gia công theo lớp cấu trúc nhiều{1}}khoang

Chẳng hạn như Bộ nắp an toàn LFP hoặc nắp pin hình lăng trụ nhiều khoang

Không thể gia công từng khoang một, nếu không thì sự phân bố ứng suất không đều có thể dễ dẫn đến cong vênh;

Nhiều khoang cần được gia công đồng thời theo từng lớp.

 

3. Kiểm soát lực cắt và nhiệt cắt

Giảm độ sâu cắt, tăng tốc độ tiến dao và tốc độ trục xoay sẽ phù hợp hơn với gia công CNC tốc độ cao.

Phay leo được khuyến nghị để hoàn thiện nhằm giảm độ cứng của phôi và ứng suất bề mặt.

 

4. Tối ưu hóa đường chạy dao và độ chặt kẹp

Nới lỏng kẹp một cách thích hợp trước khi hoàn thiện → để bộ phận đàn hồi trở lại một cách tự nhiên → sau đó ấn nhẹ để cố định nó, điều này có thể làm giảm đáng kể biến dạng cuối cùng.

Lực kẹp phải càng nhỏ càng tốt và hướng của lực phải hợp lý.

 

5. Tránh "cắt thẳng xuống" khi gia công các khoang

Nên khoan lỗ dụng cụ trước hoặc sử dụng đường dẫn dụng cụ xoắn ốc để giảm sự tích tụ nhiệt và nguy cơ gãy dụng cụ.

 

 

Áp dụng cho các sản phẩm sau: Tấm đậy pin nguồn / Vỏ hộp pin nhôm / Nắp pin lithium hình lăng trụ / Nắp trên pin lithium / Bộ nắp an toàn LFP

 

Việc giảm biến dạng cần được kiểm soát toàn diện từ các khía cạnh sau:

 

Giảm ứng suất bên trong phôi (lão hóa và gia công sơ bộ)

Tối ưu hóa công cụ và thông số cắt

Áp dụng các cấu trúc kẹp tiên tiến (thiết bị chân không, phương pháp làm đầy)

Quy trình lập kế hoạch hợp lý và chiến lược đường dẫn công cụ

Kỹ thuật vận hành dựa trên cấu trúc khoang và đặc điểm-thành mỏng

 

Thông qua các biện pháp này, độ chính xác trong sản xuất, chất lượng bề ngoài và hiệu suất hàn kín của tấm vỏ pin điện và các thành phần cấu trúc hợp kim nhôm có liên quan có thể được cải thiện đáng kể, mang lại sự đảm bảo vững chắc cho sự an toàn và độ tin cậy của hệ thống pin điện.