Precíziós fém sajtolás elektromos járművek alkatrészeihez: anyagok, tűrések és minőségi követelmények

Elektromos   A járművek több száz apró fémalkatrészből állnak, amelyek elősegítik az erőátvitelt, létrehozzák az elektronikus csatlakozásokat, és évekig ellenállnak a szélsőséges hőmérsékletnek és mechanikai igénybevételnek. Ezek többsége precíziós fém sajtolt alkatrész , például csatlakozók és töltőcsatlakozók, amelyeket nagy mennyiségben gyártanak, és amelyekből évente könnyen több millió darab készül. Egyetlen eltolódott tűréshatár egy kis erőátviteli rúdon vagy érintkezési ponton feszültségeséshez, helyi vagy általános hőelvezetéshez, vagy az akkumulátorcsomag belső csatlakozásának meghibásodásához vezethet. Az autóipari minőségű sajtolás manapság megfelel az ISO/IATF 16949 szabvány követelményeinek.

Sok elektromos jármű beszállító akár ±0,001 hüvelykes szigorú tűréshatárokat is betart a fő érintkező felületeken. Ez a cikk a megfelelő anyagok kiválasztását, a tűréshatárok meghatározását, a minőségellenőrzéseket és más kulcsfontosságú elemeket ismerteti, amelyekre figyelni kell az elektromos járműprojektekhez sajtolt alkatrészek beszerzésekor.

Akkumulátor alkatrészei és elektromos érintkezők

Az akkumulátorcsomagok talán az egyik legnehezebben javítható alkatrészt alkotják az elektromos autókban. A cellacsatlakozók, a csatlakozófülek, az érintkezőrugók mind egy lezárt akkumulátorházban találhatók, ahol mind a hőmérséklet, mind a mechanikai feszültség folyamatosan emelkedik a jármű élettartama alatt. Az akkumulátor belsejében lévő laza vagy oxidált alkatrész helyi felmelegedést vagy a jármű meghibásodását okozhatja, ezért a tűréshatár és az anyagválasztás itt fontosabb, mint szinte bárhol máshol a járműben.

Réz csatlakozók és szerepük

A réz csatlakozók az elektromosság útvonalaiként szolgálnak az egyik alkatrészből a másikba, például cellákba, modulokba, sőt egészen a jármű kábelkötegeiig.

Tiszta rézzel és rézötvözetekkel, például C110-zel0,C5191,C7025,C18160,C18150 , nincs nagy energiaveszteség. Vezetőképességük akár a 100%-os IACS értéket is megközelítheti, ami alacsony hőtermelést tesz lehetővé nagy elektromos terhelések esetén. A csatlakozók vastagsága általában 0,2 mm és 1,5 mm között kezdődik, míg a préselt éleket sorjamentesen kell tartani, így az érdes él csak növeli az áram ellenállását, és így a hőmérsékletét az anyaggal való határfelületen.

A galvanizálás védőbevonatot hoz létre:

• Az ónozás sokat segít a hagyományos korrózió esetén, mivel egy korróziós réteg megakadályozza a további korróziót, és emellett nagyon sima forrasztást tesz lehetővé.
• Az ezüstözött felületek rendkívül alacsony ellenállású érintkezőket eredményeznek, pontosan ezért használják őket nagy teljesítményű terminálokban, mint például ebben.
• A nikkelezett alkatrészek ellenállnak a korróziónak olyan helyeken, ahol a hőmérséklet viszonylag magas a csomag belsejében, ami alkalmassá teszi őket a hosszú távú kültéri expozícióra.

Elektromos érintkezők és rugókialakítás

A rugós érintkezők által tartott elektromos csatlakozás fontos szempont egy sikeres és tartós eszközhöz. A sajtolt rugós érintkezőket a lövedékek repeszeire való hasonlóságuk miatt nevezik így, és maguk a lövedékek arról ismertek, hogy számtalan behelyezési és eltávolítási ciklus után is megtartják alakjukat. Ezért a berillium-réz és a foszforbronz a legjobb anyagoknak számítanak ehhez az alkalmazáshoz, mivel folyamatos hajlítási műveletek után is megtartják rugós tulajdonságaikat.

Egy rugós érintkező, amely nem működik megfelelően, szakaszos csatlakozást eredményez. Ez a valóságban azt jelenti, hogy a műszerfal jelzőfényei szakaszosan ki- és bekapcsolnak, vagy nem lesz megfelelő a töltés, amit később veszünk észre, és sok problémát okoz.

Gyűjtősínek   és töltőcsatlakozók

A gyűjtősínek használata nagy mennyiségű áram szállítására az akkumulátorcsomagok, az inverter és a motor között meglehetősen gyakori. A sajtolt gyűjtősín a kábelköteggel ellentétben rögzített, nagyon alacsony ellenállású útvonalat biztosít, amely nagyobb áramokat képes szállítani sokkal kisebb területen.

A legtöbb elektromos jármű sínrendszer 1–4 mm vastagságú réz- vagy alumíniumlemezből készül. A sajtolás után átformálják őket, hogy tökéletesen illeszkedjenek a csomag elrendezéséhez.

A töltőcsatlakozó bekötésével kapcsolatban eltérő követelményeknek kell megfelelni.

Egy DC gyorstöltő csatlakozó időnként több mint 350 kW-ot is átvihet ceruza hegyének méretű csatlakozókon keresztül; csak ekkor látható, hogy rézből vagy sajtolt fémből készült csatlakozóra van szükség, amelyet a csatlakozóhoz használnak, tiszta felületkezeléssel és nagyon pontos illeszkedéssel, hogy elkerüljék az ívképződést vagy a túlmelegedést a töltés során.

A Fortuna Metals által töltőpisztolyokhoz gyártott alkatrészek között szerepelnek az új energiahordozó-programokhoz készült réz csatlakozók is, amelyekkel szemben a vállalatnak szigorú tűréshatárokat kell elviselnie a folyamatos dugulás-leválasztási ciklusok miatt.

A gyűjtősínek főbb jellemzői, amelyeket ellenőrizni kell

Amikor a gyűjtősín tervének jóváhagyásával szeretne továbbhaladni, ne felejtse el bekérni a következő specifikációkat a szállítótól:

Ellenőrizze, hogy a jelenlegi kapacitás nem csak az átlagos használaton alapul-e; a tényleges üzemeltetési körülményeket is figyelembe kell venni.

• Az érintkező felületek bevonatvastagsága, jellemzően mikronban mérve
• Egyenletes elosztás a gyűjtősín teljes hosszában, mivel egy hajlított darab eltérő érintkezési nyomást eredményez
• Szigetelőbevonat, amikor a gyűjtősín egy darabja más vezetőképes alkatrészek közelébe kerül

Anyagválasztás a vezetőképesség és a korrózióállóság szempontjából

Talán hallott már arról, hogy az elektromos járművek különféle alkatrészeihez használt anyagok akkumulátorvegyületeknek, útsónak és hűtőfolyadéknak vannak kitéve, nem is beszélve az autók vezetésével járó rezgés okozta állandó mozgásról.

Az anyagválasztásnak ezért amellett, hogy tartósnak és korrózióállónak kell lennie, figyelembe kell vennie a vezetőképességet is. Bármely alkatrész idő előtti meghibásodása hatalmas költséget jelent a garanciális csere szempontjából, sőt, ha a biztonsággal kapcsolatos alkatrészekről van szó, életveszélyes helyzetet is teremthet.

Réz   A vezető rendelkezik a legjobb elektromos vezetőképességgel, de bevonattal kell ellátni, hogy megvédje az akkumulátorcsomagon belüli nedvességtől. Az alumínium kevésbé vezetőképes, de sokkal könnyebb – ezt a tulajdonságot az elektromos járművekben értékelik, ahol az akkumulátor súlya közvetlenül befolyásolja a hatótávolságot. Az akkumulátormodulokat tartalmazó rozsdamentes acélból készült tartókonzolok gyakran láthatók, mivel a mechanikai szilárdság és a rozsdaállóság a kulcsfontosságú tényezők, nem pedig az elektromos vezetőképesség.

A méretek konzisztenciája a gyártásban

A telekocsi-járműveknek meglehetősen sokáig kell tartaniuk, miközben természetesen az akkumulátorgyártás is párhuzamosan zajlik, ezért szükség van az alkatrészek állandóságára. Más szóval, a szállítónak gondoskodnia kell arról, hogy az egyes és az egymilliós alkatrészek tűréshatárai azonosak maradjanak. A méretek állandósága a szerszámok kopásának ellenőrzésén, a prések karbantartásán és a folyamat közbeni ellenőrzésen alapul. A beszállító ellenőrzésekor ezeket a tevékenységeket szem előtt kell tartani.

• Csak a kritikus méretekhez használjon folyamatirányítási diagramokat
• Használjon koordináta mérőgépet a minőségellenőrzéshez minden egyes legyártott tételen
• A szerszámkarbantartást a löketszám alapján kell elvégezni, nem csak vizuális ellenőrzéssel.
• Az akkumulátormodul-beszállítóknak a mintavételi fázis után és a tömeggyártás előtt első cikkvizsgálati jelentést kell benyújtaniuk minden újonnan kifejlesztett szerszámról.

Egy ilyen ellenőrzéseket nem végző beszállító olyan alkatrészeket szállíthat, amelyek az első napon megfelelnek a specifikációknak, de a hatodik hónapra fokozatosan eltérnek a specifikációtól, ami olyan összeszerelő sori problémákat eredményez, amelyek a sajtológéptől távol is felszínre kerülnek.

Konzolok és szerkezeti tartóelemek

Nem minden préselt alkatrész vezet áramot egy elektromos járműben. A konzolokat elsősorban az akkumulátormodulok, kábelkötegek és hűtővezetékek rögzítésére használják a járműben a teljes használat során. Ezek az alkatrészek folyamatos rezgéseknek vannak kitéve az útfelületről és a hőmérséklet-változásoknak az akkumulátorcsomagok közelségéből adódóan. Ezért az anyag kifáradási ellenállása ugyanolyan fontos, mint a nyersanyag szilárdsága. Mind a rozsdamentes acél, mind a bevonatos szénacél gyakran előfordul a konzolalkalmazásokban; választásuk általában a súlykorlátokon és a szerelési hely korróziónak való kitettségén alapul.

A legfontosabb minőségi követelmények

Az IATF 16949 egy olyan minőségi szabványrendszer, amelyet kifejezetten az autóipari vagy alkatrész-ellátási lánc beszállítói használnak. Az IATF 16949, ISO 9001 és ISO 14001 környezetközpontú irányítási rendszerekre akkreditált beszállítók számos auditon estek át, amelyek magukban foglalták a folyamatirányítást, a nyomon követhetőséget és a folyamatos fejlesztést. A Fortuna Metals IATF 16949: 2016, ISO 9001: 2015 és ISO 14001: 2015 tanúsítvánnyal rendelkezik. Ez egy tanúsított sajtológépekkel foglalkozó cég, amely több mint 80 sajtológépre támaszkodik a 25-300 tonna közötti sajtolási műveletekhez, és több mint 40 CNC-gépre egyéb feladatokhoz.

A tanúsítványokon kívül íme egy lista a beszállítókkal kapcsolatos dolgokról, amelyeket érdemes megvizsgálni:

• Anyagkövetés a gyári tanúsítvány alapján minden tekercshez vagy tekercshez
• Környezetvédelmi megfelelőség és jelentéstétel, beleértve az EU-ba szállított alkatrészek CBAM-ját is
• Lehetséges, hogy nem kell olyan sokáig várnia, ha egy szerszám beállításra szorul; ezért elengedhetetlen lehet a helyszíni szerszámtervezés és javítás elvégzésének képessége.
• Ha egy elektromosjármű-alkatrészt több országból exportálnak, majd a végső összeszerelés során összeszerelik, valószínűleg egy nemzetközi exporttapasztalattal rendelkező vállalatra van szükség.

Záró gondolatok

Alkatrészek   Egy elektromos jármű gyártásához jellemzően nagy pontosságú fémsajtolási eljárásra van szükség az ilyen érzékeny termékek gyártásához. Nagyon nehéz, de egyben nagyon fontos feladat minden fémsajtoló üzem számára, hogy hosszú időn keresztül megőrizze a vezetőképesség, a korrózióállóság és a mérettulajdonságok állandóságát hatalmas számú alkatrész esetében. Egy olyan beszállítóval való együttműködés, amely rendelkezik releváns autóipari tanúsítványokkal, saját szerszámkészlettel, és szilárd múlttal rendelkezik olyan termékekkel, mint a réz csatlakozók, gyűjtősínek és töltőcsatlakozók, biztosan szilárdabb alapot ad a projektfejlesztési programnak a prototípus fázistól a teljes gyártási méretig.

Szeretné, hogy autója préselt alkatrészei ellenálljanak az elektromos járművekben való alkalmazásnak? Látogasson el hozzánk dgmetalstamping.com hogy megtudja, mit kínálunk akkumulátorcellák, töltőportok és összekötő alkatrészek terén, vagy hívja mérnökeinket egyedi árajánlatért még ma!

GYIK

1. Milyen tűréshatárokat igényelnek általában az elektromos járművekben préselt alkatrészek?

A legfontosabb alkatrészek, mint például az érintkezők, sokkal szigorúbb, ±0,001 és ±0,003 hüvelyk közötti tűréshatárokkal vannak rögzítve. Az általános ipari alkatrészek általában nem ilyen szorosak!

2. Miért használnak rezet elektromos járművek csatlakozóihoz és gyűjtősíneihez?

Nagy áramterhelés alatti nagyon alacsony ellenállás fenntartásához a 100%-os vezetőképességű réz a megfelelő választás.

3. Milyen tanúsítvánnyal kell rendelkeznie egy elektromosjármű-alkatrész-beszállítónak?

IATF 16949:2016 tanúsítvány, valamint ISO 9001:2015 és ISO 14001:2015 tanúsítványok mind minőségirányítási, mind környezetközpontú irányítási rendszerekre

4. Milyen vastagok a tipikus gyűjtősínek az elektromos járművek akkumulátorcsomagjaiban?

Ezek többsége 1 mm és 4 mm közötti vastagságú, és attól függ, hogy mennyi helyet tudsz biztosítani, valamint hogy mekkora áramterhelést fog elviselni az alkatrész.

5. Miért fontosabb a méretkonzisztencia az elektromos járművek gyártásában?

Mivel az elektromos járművek gyártási sorozatai nagyon hosszúak, és az alkatrészekre nagyon nagy mennyiségben van szükség, még az idővel felhalmozódó apró eltérések is összeszerelési problémákhoz és hosszú távon komoly biztonsági kockázatokhoz vezethetnek.