Штампування алюмінієвого корпусу батареї та кришки: ключовий контроль якості для систем зберігання енергії

Корпуси акумуляторів із алюмінієвого сплаву 3003/3005 вимагають контрольованої глибокої витяжки, стабільності розмірів і-бездефектного зварювання, щоб витримувати зміни внутрішнього тиску в EV та ESS. Xiamen APOLLO Technology виготовляє індивідуальні алюмінієві корпуси акумуляторів і накладки з використанням точного штампування, лазерного зварювання, перевірки витоків гелію та систем контролю якості PPAP рівня 3.

 

 

 

Вибір матеріалу: Властивості алюмінію 3003-H14 і 3005 під контролем виробництва ISO 9001

 

Алюмінієві корпуси акумуляторів, які використовуються в літій-іонних акумуляторних блоках, вимагають балансу між здатністю до формування, механічною міцністю, стійкістю до корозії та характеристиками електроізоляції.

Найпоширенішими матеріалами є алюмінієві сплави 3003-H14 і 3005. Вміст марганцю в них покращує структурну стабільність під час процесів глибокого витягування, зберігаючи низьку щільність.

 

матеріал	Основний легуючий елемент	Міцність на розрив	Подовження	Щільність	Типове застосування
3003-H14 алюміній	Сплав Al-Mn	140-180 МПа	3-8%	2,73 г/см³	Корпус акумулятора EV, корпус акумулятора ESS
Алюміній 3005	Сплав Al-Mn-Mg	150-200 МПа	4-10%	2,72 г/см³	Високо{0}}міцний акумуляторний корпус
C1100 Мідь	Cu Більше або дорівнює 99,90%	205-275 МПа	Більше або дорівнює 35%	8,96 г/см³	Провідні компоненти батареї
C2680 Латунь	Cu-Zn сплав	300-450 МПа	20-40%	8,47 г/см	Клеми та штамповані електричні частини

 

Для циліндричних, призматичних і акумуляторних батарей товщина матеріалу зазвичай коливається від 0,5 мм до 1,5 мм, залежно від вимог до конструкції блоку.

 

Процес глибокої витяжки необхідно контролювати:

Зусилля холостого тримача: 30-120 кН залежно від розміру оболонки
Коефіцієнт малювання: зазвичай менше або дорівнює 2,0 для першого-етапу малювання
Зменшення товщини стінки: контролюється в межах 10-20%
Допуск на розміри: зазвичай ±0,05 мм, критичні області до ±0,01 мм
Шорсткість поверхні: Ra менше або дорівнює 0,8 мкм для ущільнювальних поверхонь

 

 

Алюмінієві корпуси акумуляторів чутливі до умов потоку матеріалу. Надмірна деформація викликає мікротріщини, а недостатній тиск створює зморшки.

Загальні дефекти та методи контролю:

 

Тип дефекту	Першопричина	Інженерний контроль
Розтріскування стін	Надмірне напруження розтягування під час малювання	Оптимізований радіус матриці та змащення
Проріджування дна	Нерівномірний потік матеріалу	Симуляція прогресивного малювання
Подряпини на поверхні	Забруднення матриці або погане змащення	Автоматична система очищення
Відхилення розмірів	Пружина після формування	Проект перевірки та компенсації ШМ
Розрив алюмінію	Невідповідний розмір заготовки	Аналіз DFM перед інструментом

 

Apollo використовує матриці прогресивного штампування, матриці для точної обробки та системи перевірки ШМ для перевірки критичних розмірів перед масовим виробництвом.

 

 

 

Лазерне зварювання Cu-Al та алюмінієвих покриттів з’єднуються під тиском

 

Пластини кришки акумулятора об’єднують кілька функціональних компонентів:

Позитивні та негативні клеми

Вибухозахищені вентиляційні клапани

Порти для впорскування рідини

Конструкції захисного скидання тиску

Інтерфейси підключення шин

Процес зварювання безпосередньо впливає на безпеку батареї, оскільки неповне розплавлення або пори можуть спричинити витік електроліту та зниження тиску.

Для алюмінієвих кришок батарей загальні технології з’єднання включають:

 

Технологія зварювання	Підведення тепла	Типове застосування	Контроль якості
Лазерне зварювання Al-Al	Низьке локалізоване тепло	Ущільнення кришки	Перевірка проплавлення зварних швів
Лазерне зварювання Cu-Al	Висока складність через різну температуру плавлення	Термінальне підключення	Металографічний аналіз
Контактне зварювання	Середня тепловіддача	З’єднання тонкого листа	Контроль струму і тиску
Молекулярне дифузійне зварювання	Напівпровідникове з’єднання-	Високо{0}}надійні провідні з’єднання	Випробування на розтяг і електрику
Стійкість до срібної пайки	Підключення з високою провідністю	Електричні контактні частини	Випробування міцності на зсув

 

Параметри лазерного зварювання вимагають суворого контролю:

Потужність лазера: 800-3000 Вт в залежності від товщини матеріалу
Швидкість зварювання: 50-300мм/с
Глибина проникнення: більше або дорівнює 80% товщини матеріалу
Пористість зварного шва: контролюється нижче внутрішніх меж специфікації
Контактний опір: типовий<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Вибухозахищений-клапан є критично важливим компонентом безпеки в системах літієвих батарей.

 

Виробнича перевірка зазвичай включає:

Випробування тиском на розрив

Тест на герметичність гелієм

Перевірка проплавлення зварних швів

Поперечний-металографічний аналіз

Термоциклічна перевірка

Типові вимоги:

 

Тестовий елемент	Технічні вимоги
Швидкість витоку гелію	Менше або дорівнює 1×10⁻⁶ Па·м³/с
Випробування тиском на розрив	Відповідно до специфікації акумуляторної батареї
Проплавлення зварних швів	Більше або дорівнює 80% товщини
Візуальний контроль зварювання	Відсутність тріщин, неповного злиття або надмірних бризок
Збереження тиску	Стабільний після термоциклування

 

Запит на безкоштовну оцінку та пропозицію DFM

 

 

Перевірка газонепроникності за допомогою гелієвої мас-спектрометрії

 

Виробники акумуляторів вимагають надійної герметичності, оскільки навіть мікроскопічний витік може прискорити деградацію електроліту та скоротити термін служби акумулятора.

Виявлення витоків гелієвою мас-спектрометрією забезпечує вищу чутливість порівняно зі звичайним тестуванням тиску повітря.

 

Метод перевірки	Можливість виявлення	застосування
Випробування зануренням у воду	Низька чутливість	Основна перевірка герметичності
Тест на зниження тиску повітря	Середня чутливість	Виробничий скринінг
Гелієвий мас-спектрометр	Менше або дорівнює 10⁻⁶ Па·м³/с	Перевірка герметичності кришки акумулятора EV

 

Apollo інтегрує тестування на герметичність у контроль якості виробництва, щоб перевірити кожну важливу структуру ущільнення.

 

 

Автомобільні клієнти вимагають повної документації про схвалення виробництва перед масовою поставкою.

 

Типовий пакет PPAP рівня 3 включає:

Інженерні креслення

Сертифікати матеріалів

Схема процесу

PFMEA

План контролю

Аналіз вимірювальної системи (MSA)

Дослідження можливостей (Cp/Cpk)

Зразок акта перевірки

Записи початкового затвердження виробництва

 

Для структурних компонентів акумулятора електромобілів розмірна здатність зазвичай спрямована на:

Cpk Більше або дорівнює 1,33 для загальних розмірів

Cpk Більше або дорівнює 1,67 для критичних розмірів ущільнення

Apollo працює під:

IATF 16949 Система менеджменту якості автомобіля

Система управління якістю ISO 9001

Відповідність RoHS

Відповідність REACH

 

 

Інтегроване виробництво від розробки інструментів до масового виробництва

 

Xiamen Apollo надає виробничі рішення OEM для корпусів акумуляторів електромобілів, корпусів акумуляторів ESS та алюмінієвих накладок.

 

Виробничий процес включає:

Вхідний огляд матеріалу

Дизайн прес-форми та аналіз DFM

Алюмінієве штампування глибокої витяжки

Вторинна обробка з ЧПУ

Лазерне зварювання та запаювання

Обробка поверхні

Перевірка розмірів

Перевірка герметичності

Подання PPAP

Доставка масового виробництва

 

 

 

Виробнича здатність	Специфікація
матеріал	Алюмінієвий сплав 3003-H14, 3005
Допуск штампування	Критична зона ±0,01 мм
Технологія зварювання	Лазерне зварювання, контактне зварювання
Інспекційне обладнання	ШМ, оптична вимірювальна система
Перевірка герметичності	Гелієва мас-спектрометрія
Система якості	IATF 16949, ISO 9001
Атестація виробництва	Рівень PPAP 3
Час виготовлення прототипу	20-30 днів
Час виконання масового виробництва	15-20 днів

 

 

Розробка корпусу акумулятора вимагає співпраці між інженерами-матеріалами, конструкторами та виробничими командами.

 

Apollo підтримує:

Аналіз DFM на ранній-стадії

Оптимізація вибору матеріалу

Техніко-економічне обґрунтування штампа для штампування

Валідація процесу зварювання

Прототипне виробництво

Контроль якості масового виробництва

 

Для клієнтів, які розробляють нові платформи акумуляторів, раннє інженерне спілкування допомагає зменшити цикли модифікації інструментів і виробничі ризики.

 

 

Який рівень PPAP може надати виробник алюмінієвих корпусів для проектів електромобілів?

Apollo надає документацію PPAP рівня 3, включаючи PFMEA, план контролю, MSA, аналіз можливостей і звіти про перевірку розмірів.

 

Як довго триваєіндивідуальний алюмінієвий корпус акумулятораоснащення та відбір проб?

Типове оснащення та вибірка прототипу потребують 20-30 днів, залежно від складності оболонки та вимог до перевірки.

 

Як перевіряється герметичність кришки акумулятора перед масовим виробництвом?

Кришки батарей перевіряються за допомогою випробувань на герметичність на гелієвому мас-спектрометрі, перевірки зварних швів і випробувань тиску.