Diretrizes para controle de deformação na usinagem de placas de cobertura de baterias e componentes de liga de alumínio

No campo da fabricação de baterias de energia, os principais componentes, como placas de cobertura de baterias de energia, placas de cobertura de alumínio para baterias, tampas de baterias de lítio prismáticas e placas de cobertura de baterias de íons de lítio utilizam extensivamente estruturas de liga de alumínio com paredes-finas. Devido às características das ligas de alumínio, como alta condutividade térmica, alto coeficiente de expansão térmica e rigidez insuficiente, a deformação é facilmente gerada durante a usinagem de componentes do invólucro da bateria, como tampas superiores para células de bateria prismáticas, tampas de caixa de bateria de alumínio e conjuntos de tampas de segurança LFP. Essa deformação afeta o desempenho da vedação, a precisão da correspondência e a qualidade da soldagem.

 

Para melhorar a estabilidade de fabricação de componentes como placas de cobertura de bateria e placas bipolares bimetálicas de cobre e alumínio, o seguinte resume sistematicamente métodos eficazes para reduzir a deformação de usinagem nos aspectos de materiais, processos, ferramentas de corte, fixação e técnicas de operação.
 

 

A deformação de componentes-de paredes finas, como tampas de baterias de alimentação, tampas superiores e blocos de terminais, origina-se principalmente de três aspectos:

1. Alívio do estresse interno em branco

Aplicável a: anexo prismático da bateria de lítio/tampa superior da bateria de lítio

Forjamento livre ou grandes peças de extrusão geram tensões residuais significativas durante o processo de conformação.

À medida que o material é removido durante o corte, a redistribuição da tensão interna leva à deformação da peça.

 

2. Força de corte e calor de corte

A extrusão do material pela ferramenta de corte provoca concentração localizada de calor, exacerbando a deformação superficial.

Isso tem um impacto particularmente significativo nas tampas-de alumínio de paredes finas da bateria.

 

3. Deformação Elástica Causada pelo Método de Fixação

A fixação instável pode causar tensão desigual nas peças.

Após afrouxar a braçadeira, as peças saltam para trás, causando desvios dimensionais.

 

 

1. Reduzindo o estresse interno no espaço em branco

Aplicável a: Placa de cobertura da bateria de alumínio/Placas de cobertura da bateria de íons de lítio

Os seguintes métodos podem efetivamente reduzir a tensão interna e melhorar a precisão dimensional:

Envelhecimento Natural / Envelhecimento Artificial: Libere gradualmente o estresse na peça em condições estáveis.

Envelhecimento por vibração: use vibração de baixa-frequência para acelerar a equalização do estresse interno.

Método de pré-usinagem: Remova o excesso de material → deixe repousar por um período de tempo → execute a usinagem secundária para garantir uma liberação mais completa da tensão.

 

2. Otimizando Ferramentas e Parâmetros de Corte

(1) Seleção da geometria da ferramenta

É preferível um ângulo de saída maior: reduz a deformação de corte e melhora a remoção de cavacos.

Pequeno ângulo de folga para desbaste; grande ângulo de folga para acabamento para equilibrar a resistência da aresta de corte e a qualidade da superfície.

É preferível um ângulo de hélice maior: adequado para corte em alta-velocidade, melhorando a estabilidade da usinagem.

Reduzir o ângulo principal da aresta de corte: Reduz a temperatura na zona de corte, reduzindo a deformação térmica.

(2) Otimização da Estrutura da Ferramenta

Reduza o número de dentes e aumente a ranhura dos cavacos para melhorar a eficiência da remoção de cavacos.

Controle a rugosidade da aresta de corte para Ra menor ou igual a 0,4μm.

Controle rigorosamente o desgaste da ferramenta para menos ou igual a 0,2 mm para evitar a formação-de arestas postiças.

(Esta solução de ferramenta também é aplicável à usinagem de peças estruturais, como componentes prensados ​​de cobre e placas bipolares bimetálicas de cobre e alumínio.)

 

3. Projeto de estrutura de fixação aprimorado

Aplicável a: a tampa superior de uma célula de bateria prismática/bateria prismática pode cobrir

Os métodos de fixação que reduzem efetivamente a deformação incluem:

Fixação da face final axial: evita que peças com paredes finas-sejam comprimidas radialmente.

Fixação do mandril a vácuo: Distribuído uniformemente, menos provável de causar deformação da placa, muito adequado para usinagem de tampa de bateria de alumínio.

Método de preenchimento interno: injete um meio fusível na peça de parede-fina para aumentar a rigidez, depois dissolva e despeje-o após a usinagem.

 

4. Planejamento de Processos e Otimização da Sequência de Usinagem

As tampas das baterias de energia são peças de vedação-de paredes finas, e a organização científica dos processos é crucial.

Fluxo de processo razoável:

Desbaste → Semi-acabamento → Limpeza de cantos → Acabamento

Adicione uma segunda etapa de semi{0}}acabamento, se necessário, para liberar a tensão intermediária.

Mantenha a margem de acabamento uniforme, geralmente controlada entre 0,2 e 0,5 mm.
 

 

1. Usinagem Simétrica para Reduzir a Concentração de Calor

Por exemplo, usinar uma placa de alumínio de 90 mm a 60 mm:

Um único corte pode causar deformação plana de até 5mm.

O corte simétrico em camadas pode controlar a deformação em até 0,3 mm.

 

2. Usinagem em camadas de estruturas com múltiplas{1}cavidades

Como conjuntos de capas de segurança LFP ou tampas de bateria prismáticas com múltiplas{{0}cavidades

Não pode ser usinado cavidade por cavidade, caso contrário, a distribuição desigual de tensões pode facilmente levar a empenamentos;

Múltiplas cavidades precisam ser usinadas simultaneamente em camadas.

 

3. Controlando a força de corte e o calor de corte

Reduzir a profundidade de corte, aumentar a taxa de avanço e a velocidade do fuso são mais adequados para usinagem CNC de alta-velocidade.

O fresamento concordante é recomendado para acabamento para reduzir o endurecimento e a tensão superficial.

 

4. Otimize o caminho da ferramenta e o aperto de fixação

Afrouxe adequadamente a braçadeira antes de terminar → deixe a peça voltar naturalmente → depois pressione levemente para prendê-la, o que pode reduzir significativamente a deformação final.

A força de fixação deve ser a menor possível e a direção da força deve ser razoável.

 

5. Evite "corte-direto" ao usinar cavidades

Recomenda-se fazer primeiro um furo para ferramenta ou usar um caminho de ferramenta helicoidal para reduzir o acúmulo de calor e o risco de quebra da ferramenta.

 

 

Aplicado aos seguintes produtos: Placa de cobertura da bateria de alimentação / Tampa da caixa da bateria de alumínio / Tampa prismática da bateria de lítio / Tampa superior da bateria de lítio / Conjunto de tampa de segurança LFP

 

A redução da deformação deve ser controlada de forma abrangente a partir dos seguintes aspectos:

 

Redução da tensão interna na peça bruta (envelhecimento e pré-usinagem)

Otimizando ferramentas e parâmetros de corte

Adotando estruturas de fixação avançadas (dispositivos de vácuo, métodos de enchimento)

Planejar racionalmente processos e estratégias de caminho de ferramentas

Técnicas operacionais baseadas na estrutura da cavidade e nas características-das paredes finas

 

Através dessas medidas, a precisão de fabricação, a qualidade da aparência e o desempenho de vedação de soldagem das placas de cobertura da bateria de energia e dos componentes estruturais de liga de alumínio relacionados podem ser significativamente melhorados, fornecendo uma garantia sólida para a segurança e confiabilidade dos sistemas de bateria de energia.