Directrices para el control de la deformación en el mecanizado de placas de cubierta de batería y componentes de aleación de aluminio

En el campo de la fabricación de baterías eléctricas, los componentes clave, como las placas de cubierta de baterías eléctricas, las placas de cubierta de aluminio para baterías, las tapas prismáticas de baterías de litio y las placas de cubierta de baterías de iones de litio-, utilizan ampliamente estructuras de aleación de aluminio de paredes delgadas-. Debido a las características de las aleaciones de aluminio, como alta conductividad térmica, alto coeficiente de expansión térmica y rigidez insuficiente, se genera fácilmente deformación durante el mecanizado de componentes de la carcasa de la batería, como tapas superiores para celdas de batería prismáticas, cubiertas de aluminio para cajas de baterías y juegos de cubiertas de seguridad LFP. Esta deformación afecta el rendimiento del sellado, la precisión del emparejamiento y la calidad de la soldadura.

 

Para mejorar la estabilidad de fabricación de componentes como placas de cubierta de batería y placas bipolares bimetálicas de cobre y aluminio, a continuación se resumen sistemáticamente métodos efectivos para reducir la deformación por mecanizado desde los aspectos de materiales, procesos, herramientas de corte, sujeción y técnicas de operación.
 

 

La deformación de componentes-de paredes delgadas, como cubiertas de baterías, cubiertas superiores y bloques de terminales, se origina principalmente en tres aspectos:

1. Alivio del estrés interno en blanco

Aplicable a: Anexo de batería de litio prismático/tapa superior de batería de litio

La forja libre o las piezas de extrusión grandes generan una tensión residual significativa durante el proceso de conformado.

A medida que se elimina material durante el corte, la redistribución de la tensión interna provoca la deformación de la pieza.

 

2. Fuerza de corte y calor de corte

La extrusión de material por la herramienta de corte provoca una concentración de calor localizada, lo que exacerba la deformación de la superficie.

Esto tiene un impacto particularmente significativo en las cubiertas de baterías de aluminio de paredes delgadas-.

 

3. Deformación elástica causada por el método de sujeción

Una sujeción inestable puede provocar tensiones desiguales en las piezas.

Después de aflojar la abrazadera, las piezas retroceden, lo que provoca desviaciones dimensionales.

 

 

1. Reducir el estrés interno en blanco

Aplicable a: Placa de cubierta de batería de aluminio/Placas de cubierta de batería de iones de litio-

Los siguientes métodos pueden reducir eficazmente la tensión interna y mejorar la precisión dimensional:

Envejecimiento natural/envejecimiento artificial: Libere gradualmente la tensión en el espacio en blanco en condiciones estables.

Envejecimiento por vibración: utilice vibraciones de baja-frecuencia para acelerar la ecualización de la tensión interna.

Método de pre-mecanizado: elimine el exceso de material → déjelo reposar durante un período de tiempo → realice un mecanizado secundario para garantizar una liberación de tensión más completa.

 

2. Optimización de herramientas y parámetros de corte

(1) Selección de geometría de herramienta

Es preferible un ángulo de ataque mayor: reduce la deformación del corte y mejora la eliminación de virutas.

Pequeño ángulo libre para desbaste; Gran ángulo libre para acabado para equilibrar la resistencia del filo y la calidad de la superficie.

Es preferible un ángulo de hélice mayor: adecuado para cortes de alta-velocidad, lo que mejora la estabilidad del mecanizado.

Reducir el ángulo principal del filo: Disminuye la temperatura en la zona de corte, reduciendo la deformación térmica.

(2) Optimización de la estructura de la herramienta

Reduzca la cantidad de dientes y aumente la ranura de viruta para mejorar la eficiencia de eliminación de viruta.

Controle la rugosidad del filo a Ra menor o igual a 0,4 μm.

Controle estrictamente el desgaste de la herramienta a menos o igual a 0,2 mm para evitar-la formación de bordes acumulados.

(Esta solución de herramienta también es aplicable al mecanizado de piezas estructurales como componentes prensados ​​de cobre y placas bipolares bimetálicas de cobre y aluminio).

 

3. Diseño mejorado de la estructura de sujeción

Aplicable a: la tapa superior de una celda de batería prismática/cubierta de batería prismática

Los métodos de sujeción que reducen eficazmente la deformación incluyen:

Sujeción de la cara del extremo axial: evita que las piezas-de paredes delgadas se compriman radialmente.

Sujeción del portabrocas al vacío: Distribuida uniformemente, es menos probable que cause deformación de la placa, muy adecuada para el mecanizado de tapas de baterías de aluminio.

Método de llenado interno: inyecte un medio fusible en la parte-de pared delgada para aumentar la rigidez, luego disuélvalo y viértalo después del mecanizado.

 

4. Planificación de procesos y optimización de la secuencia de mecanizado

Las cubiertas de las baterías eléctricas son piezas de sellado-de paredes delgadas y la disposición científica de los procesos es crucial.

Flujo de proceso razonable:

Desbaste → Semi-acabado → Limpieza de esquinas → Acabado

Agregue un segundo paso de semiacabado si es necesario para liberar la tensión intermedia.

Mantenga un margen de acabado uniforme, generalmente controlado entre 0,2 y 0,5 mm.
 

 

1. Mecanizado simétrico para reducir la concentración de calor

Por ejemplo, mecanizando una placa de aluminio de 90mm a 60mm:

Un solo corte puede provocar una deformación plana de hasta 5 mm.

El corte simétrico en capas puede controlar la deformación dentro de 0,3 mm.

 

2. Mecanizado en capas de estructuras multi-cavidades

Como los juegos de cubiertas de seguridad LFP o las tapas de batería prismáticas de múltiples-cavidades.

No se puede mecanizar cavidad por cavidad; de lo contrario, la distribución desigual de la tensión puede provocar fácilmente deformaciones;

Es necesario mecanizar varias cavidades simultáneamente en capas.

 

3. Controlar la fuerza de corte y el calor de corte

Reducir la profundidad de corte, aumentar la velocidad de avance y la velocidad del husillo son más adecuados para el mecanizado CNC de alta-velocidad.

Se recomienda el fresado ascendente para el acabado para reducir el endurecimiento por trabajo y la tensión superficial.

 

4. Optimice la trayectoria de la herramienta y el ajuste de sujeción

Afloje adecuadamente la abrazadera antes de terminar → permita que la pieza retroceda naturalmente → luego presione ligeramente para asegurarla, lo que puede reducir significativamente la deformación final.

La fuerza de sujeción debe ser lo más pequeña posible y la dirección de la fuerza debe ser razonable.

 

5. Evite el "corte recto-descendente" al mecanizar cavidades.

Se recomienda perforar primero un orificio para la herramienta o utilizar una trayectoria de herramienta helicoidal para reducir la acumulación de calor y el riesgo de rotura de la herramienta.

 

 

Se aplica a los siguientes productos: Placa de cubierta de batería / Tapa de caja de batería de aluminio / Tapa de batería de litio prismática / Tapa superior de batería de litio / Juego de cubierta de seguridad LFP

 

La reducción de la deformación debe controlarse integralmente desde los siguientes aspectos:

 

Reducir la tensión interna en la pieza en bruto (envejecimiento y pre{0}}mecanizado)

Optimización de herramientas y parámetros de corte.

Adopción de estructuras de sujeción avanzadas (accesorios de vacío, métodos de llenado)

Procesos de planificación racional y estrategias de trayectoria de herramientas.

Técnicas operativas basadas en la estructura de la cavidad y las características de las paredes delgadas-

 

A través de estas medidas, se puede mejorar significativamente la precisión de fabricación, la calidad de la apariencia y el rendimiento del sellado de soldadura de las placas de cubierta de las baterías y los componentes estructurales de aleación de aluminio relacionados, proporcionando una sólida garantía para la seguridad y confiabilidad de los sistemas de baterías.