Аккумуляторная коробка для хранения энергии играет жизненно важную роль в системе хранения энергии. Ее важные функции включают защиту несущей способности, передачу тепла и выравнивание температуры, электромонтаж и водонепроницаемость. Поскольку требования к плотности энергии аккумуляторов продолжают расти, материалы из алюминиевых сплавов стали эффективным решением для улучшения характеристик аккумуляторных систем из-за их более высокой теплопроводности и более низкой плотности.

Интегрированная конструкция проточного канала и боковой стенки коробки позволяет сэкономить сварочные работы на ключевых несущих деталях, таким  образом, повышая общую прочность конструкции. Она поддерживает структурную безопасность и стабильность в различных условиях, таких как статическая нагрузка, подъем и случайная вибрация, а также может в определенной степени улучшить герметичность коробки.

Кроме того, интегрированная конструкция помогает уменьшить количество деталей и уменьшить вес коробки. Она изготавливается методом экструзионного формования, который не требует больших затрат на изготовление формы, удобен в обработке и легко модифицируется. Также интегрированная конструкция может удовлетворить потребности в гибкости различных партий.

1-Основные типы алюминиевых профилей и специально сваренных нижних частей корпуса коробки для хранения энергии.

Нижняя часть (пластина) корпуса коробки для хранения энергии с жидкостным охлаждением обычно имеет ширину 790–810 мм и высоту от 40 до 240 мм. Она подразделяется на плоский и фланцевый (см. рисунок ниже). Длина коробки с жидкостным охлаждением зависит от таких факторов, как емкость накопителя энергии. Общие решения включают 48, 52, 104 и другие спецификации.

Плоский нижний ящик с жидкостным охлаждение

Нижняя коробка жидкостного охлаждения фланцевого типа

2-Конструктивная форма алюминиевой экструдированной частей корпуса коробки для хранения энергии.

Нижняя часть корпуса (пластина) коробки (аккумуляторного блока) для хранения энергии с жидкостным охлаждением является основной конструкцией всего аккумуляторного блока. Она сварена в прямоугольную рамную конструкцию с помощью нижней пластины с проточными каналами, заглушками, патрубками, рамами, балками, кронштейнами, подъемными проушинами и другими принадлежностями. Детали изготовлены из алюминиевого сплава.

Схема сбора нижней части (пластины) корпуса коробки для жидкостного охлаждения

Нижняя часть корпуса (пластина) коробки с жидкостным охлаждением должна иметь достаточную несущую способность и прочность конструкции. Это предъявляет более высокие требования к качеству сварки, в том числе к процессу сварки, контролю марки сварного шва и квалификации сварщика, для обеспечения безопасности и надежности в практическом применении.

Технология жидкостного охлаждения предъявляет высокие требования к воздухонепроницаемости коробки жидкостного охлаждения, включая герметичность нижних частей корпуса коробки и воздухонепроницаемость канала жидкостного охлаждения. Кроме того, канал жидкостного охлаждения также должен выдерживать давление потока охлаждающей жидкости, поэтому герметичность канала жидкостного охлаждения должна быть выше. 

3-Требования к качеству сварки

Обычно требуется, чтобы опорная пластина жидкостного охлаждения была сварена сваркой трением с перемешиванием, а плоская заглушка нижней пластины коробки жидкостного охлаждения также была сварена сваркой трением с перемешиванием. Обычно впадина сварного шва трением с перемешиванием составляет ≤0,5, и гарантируется, что никакие металлические посторонние предметы не выпадут или не выпадут в условиях вибрации.

Направляющие жидкостного охлаждения, рамы, краны, подъемные проушины, балки, детали и т. д. в основном свариваются методом TIG или CMT. Учитывая различные требования к производительности различных компонентов, направляющая жидкостного охлаждения, рама, кран, подъемные проушины и т. д. полностью сварены, а балки, детали и т. д. сварены по сегментам. Плоскостность области балки переднего и заднего модуля аккумулятора составляет менее 1,5 мм для одного модуля, общая плоскостность составляет менее 2 мм, а плоскостность рамы составляет ± 0,5 на каждые 500 увеличений длины одиночной рамы.

На поверхности шва не допускаются такие дефекты, как трещины, непровары, непровары, поверхностные поры, обнаженные шлаковые включения, непровары. Обычно требуется, чтобы высота сварного шва крана составляла ≤6 мм, а сварные швы в других местах не должны выходить за нижнюю поверхность коробки. Сварные швы на внутренней стороне балок переднего и заднего модуля не должны выступать за внутреннюю сторону.

Глубина проплавления сварного шва должна соответствовать требованиям соответствующих стандартов. Предел прочности дуговой сварки не должен быть менее 60 % минимального предела прочности основного металла. Предел прочности соединений лазерной сварки и сварки трением с перемешиванием не должен быть менее 70 % минимального предела прочности основного металла.

Кроме того, сварка нижних частей (пластин) корпуса коробки также должна соответствовать стандарту герметичности IP67. Поэтому для послесварочной обработки обычно требуется, чтобы сварочный шлак и сварные швы в передней и задней областях балки модуля были гладко отполированы. Полировка не допускается при внешней сварке поддона. Уплотняющая поверхность должна быть гладкой и гладкой, чтобы не было заметной разницы по высоте с рамой.

Таблица: Выбор процесса соединения нижней части корпуса коробки с жидкостным охлаждением профиля накопления энергии и типичные области применения

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. 

Благодарим вас за интерес к компании Walmate.

Аккумуляторная коробка для хранения энергии играет жизненно важную роль в системе хранения энергии. Ее важные функции включают защиту несущей способности, передачу тепла и выравнивание температуры, электромонтаж и водонепроницаемость. Поскольку требования к плотности энергии аккумуляторов продолжают расти, материалы из алюминиевых сплавов стали эффективным решением для улучшения характеристик аккумуляторных систем из-за их более высокой теплопроводности и более низкой плотности.

Интегрированная конструкция проточного канала и боковой стенки коробки позволяет сэкономить сварочные работы на ключевых несущих деталях, таким  образом, повышая общую прочность конструкции. Она поддерживает структурную безопасность и стабильность в различных условиях, таких как статическая нагрузка, подъем и случайная вибрация, а также может в определенной степени улучшить герметичность коробки.

Кроме того, интегрированная конструкция помогает уменьшить количество деталей и уменьшить вес коробки. Она изготавливается методом экструзионного формования, который не требует больших затрат на изготовление формы, удобен в обработке и легко модифицируется. Также интегрированная конструкция может удовлетворить потребности в гибкости различных партий.

1-Основные типы алюминиевых профилей и специально сваренных нижних частей корпуса коробки для хранения энергии.

Нижняя часть (пластина) корпуса коробки для хранения энергии с жидкостным охлаждением обычно имеет ширину 790–810 мм и высоту от 40 до 240 мм. Она подразделяется на плоский и фланцевый (см. рисунок ниже). Длина коробки с жидкостным охлаждением зависит от таких факторов, как емкость накопителя энергии. Общие решения включают 48, 52, 104 и другие спецификации.

Плоский нижний ящик с жидкостным охлаждение

Нижняя коробка жидкостного охлаждения фланцевого типа

2-Конструктивная форма алюминиевой экструдированной частей корпуса коробки для хранения энергии.

Нижняя часть корпуса (пластина) коробки (аккумуляторного блока) для хранения энергии с жидкостным охлаждением является основной конструкцией всего аккумуляторного блока. Она сварена в прямоугольную рамную конструкцию с помощью нижней пластины с проточными каналами, заглушками, патрубками, рамами, балками, кронштейнами, подъемными проушинами и другими принадлежностями. Детали изготовлены из алюминиевого сплава.

Схема сбора нижней части (пластины) корпуса коробки для жидкостного охлаждения

Нижняя часть корпуса (пластина) коробки с жидкостным охлаждением должна иметь достаточную несущую способность и прочность конструкции. Это предъявляет более высокие требования к качеству сварки, в том числе к процессу сварки, контролю марки сварного шва и квалификации сварщика, для обеспечения безопасности и надежности в практическом применении.

Технология жидкостного охлаждения предъявляет высокие требования к воздухонепроницаемости коробки жидкостного охлаждения, включая герметичность нижних частей корпуса коробки и воздухонепроницаемость канала жидкостного охлаждения. Кроме того, канал жидкостного охлаждения также должен выдерживать давление потока охлаждающей жидкости, поэтому герметичность канала жидкостного охлаждения должна быть выше. 

3-Требования к качеству сварки

Обычно требуется, чтобы опорная пластина жидкостного охлаждения была сварена сваркой трением с перемешиванием, а плоская заглушка нижней пластины коробки жидкостного охлаждения также была сварена сваркой трением с перемешиванием. Обычно впадина сварного шва трением с перемешиванием составляет ≤0,5, и гарантируется, что никакие металлические посторонние предметы не выпадут или не выпадут в условиях вибрации.

Направляющие жидкостного охлаждения, рамы, краны, подъемные проушины, балки, детали и т. д. в основном свариваются методом TIG или CMT. Учитывая различные требования к производительности различных компонентов, направляющая жидкостного охлаждения, рама, кран, подъемные проушины и т. д. полностью сварены, а балки, детали и т. д. сварены по сегментам. Плоскостность области балки переднего и заднего модуля аккумулятора составляет менее 1,5 мм для одного модуля, общая плоскостность составляет менее 2 мм, а плоскостность рамы составляет ± 0,5 на каждые 500 увеличений длины одиночной рамы.

На поверхности шва не допускаются такие дефекты, как трещины, непровары, непровары, поверхностные поры, обнаженные шлаковые включения, непровары. Обычно требуется, чтобы высота сварного шва крана составляла ≤6 мм, а сварные швы в других местах не должны выходить за нижнюю поверхность коробки. Сварные швы на внутренней стороне балок переднего и заднего модуля не должны выступать за внутреннюю сторону.

Глубина проплавления сварного шва должна соответствовать требованиям соответствующих стандартов. Предел прочности дуговой сварки не должен быть менее 60 % минимального предела прочности основного металла. Предел прочности соединений лазерной сварки и сварки трением с перемешиванием не должен быть менее 70 % минимального предела прочности основного металла.

Кроме того, сварка нижних частей (пластин) корпуса коробки также должна соответствовать стандарту герметичности IP67. Поэтому для послесварочной обработки обычно требуется, чтобы сварочный шлак и сварные швы в передней и задней областях балки модуля были гладко отполированы. Полировка не допускается при внешней сварке поддона. Уплотняющая поверхность должна быть гладкой и гладкой, чтобы не было заметной разницы по высоте с рамой.

Таблица: Выбор процесса соединения нижней части корпуса коробки с жидкостным охлаждением профиля накопления энергии и типичные области применения

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. 

Благодарим вас за интерес к компании Walmate.

Функция радиатора – получение большей площади теплопередачи в пределах определенного объема пространства. За счет улучшения формы конструкции повышается эффективность теплопередачи от ее поверхности к окружающей жидкости, а за счет обработки поверхности и других методов увеличивается эффективная площадь теплопередачи. Таким образом,  достигаются цели улучшения рассеивания тепла и контроля температуры.

В объеме удельной мощности, где объемная плотность мощности и плотность теплового потока не высоки, инженеры отдают предпочтение прямоугольным вертикальным радиаторам из-за их простой конструкции, разумных производственных затрат и хороших характеристик рассеивания тепла.

Сравнение различных методов теплопередачи

1-Конструкция ребра радиатора

Радиатор представляет собой поверхность расширения рассеивания тепла, которая в основном зависит от таких параметров, как высота ребер, форма, расстояние между ними и толщина подложки.

Конструкция ребер радиатора

По рисунку выше можно рассчитать расширенную площадь радиатора:

Площадь одного ребра:A_f = 2L（h+t/2），

Площадь разрыва (зазора):A_b= Lh，

Общая площадь теплоотводящей части：A_t=nA_f+(n±1）A_b (n количество ребе）

Вид ребра в разрезе

Основная функция радиатора — повышение эффективности теплопередачи за счет увеличения площади поверхности. Расстояние, толщина и высота ребер радиатора являются важными факторами при определении количества, распределения и площади расширения ребер радиатора. Как показано на рисунке выше, при h↑ или t↓ ребра становятся выше, тоньше и плотнее. Это позволяет нам получить большую площадь расширения рассеивания тепла.

По мере увеличения площади поверхности радиатора увеличивается и площадь его контакта с воздухом, что облегчает рассеивание тепла. Инженеры также могут дополнительно увеличить площадь расширения радиатора за счет оптимизации формы ребер, например гофрированной, зигзагообразной и т. д.

Считается, чем больше площадь поверхности радиатора, тем лучше эффект рассеивания тепла. Однако мы не можем в одностороннем порядке думать, что чем больше радиатор, тем лучше. Независимо от того, используется ли естественное рассеивание тепла или принудительное охлаждение, расстояние между ребрами радиатора является важным фактором, определяющим коэффициент теплопередачи воздуха, проходящего через его поверхность.

Влияние расстояния между ребрами и их высоты на эффективность рассеивания тепла

В случае естественного отвода тепла стенка радиатора будет создавать естественную конвекцию из-за изменений температуры поверхности, вызывая поток воздушного слоя (пограничного слоя) на стенке ребер. Слишком маленькое расстояние между ребрами будет препятствовать плавному развитию естественной конвекции. При принудительном охлаждении толщина пограничного слоя ребер сжимается, а расстояние между ребрами может быть относительно сужено. Однако оно не может быть слишком маленьким из-за влияния методов обработки и движущей силы силовых компонентов. Поэтому баланс между толщиной и высотой ребер очень важен в реальной конструкции.

2- Конструкция фундаментной плиты (подложки) радиатора

Толщина фундаментной плиты (подложки) является важным фактором, влияющим на эффективность теплоотвода. Когда подложка радиатора тонкая, тепловое сопротивление, передаваемое на ребра вдали от источника тепла, слишком большое, что приведет к неравномерному распределению температуры на радиаторе и слабой термостойкости.

Увеличение толщины фундаментной плиты (подложки) может решить проблему неравномерности температуры, а увеличение толщины фундаментной плиты (подложки)  может решить проблему неравномерности температуры и улучшить устойчивость радиатора к тепловому удару. Однако слишком толстая фундаментная плита (подложка) приведет к накоплению тепла и снижению теплопроводности.

Схематический чертеж принципа работы радиатора

Как показано на рисунке выше:

Когда площадь источника тепла меньше площади основания, тепло должно рассеиваться от центра к краям, образуя диффузионное тепловое сопротивление. Расположение источника тепла также влияет на диффузионное термическое сопротивление. Если источник тепла находится близко к краю радиатора, тепло легче отводится через край, таким образом, уменьшая диффузионное тепловое сопротивление.

Примечание. Диффузионное тепловое сопротивление — это сопротивление, возникающее при диффузии тепла от центра источника тепла к краю конструкции радиатора. Это явление обычно возникает, когда существует большая разница между площадью источника тепла и площадью опорной плиты, и тепло необходимо распространить от меньшей площади к большей.

3-Процесс соединения между ребрами и фундаментальной плиты

Процесс соединения ребер радиатора с подложкой обычно включает в себя несколько методов, обеспечивающих хорошую теплопроводность и механическую стабильность между ними. В основном делятся на две категории: цельное формование и нецельное формование.

Цельный радиатор, зубцы для отвода тепла и подложка радиатора интегрированы, контактное тепловое сопротивление отсутствует. В основном есть следующие процессы:

l Литье алюминия под давлением. Путем плавления алюминиевого слитка в жидком состоянии, заливки его в металлическую форму под высоким давлением и прямой отливки сформированного радиатора на машине для литья под давлением можно получить радиаторы сложной формы.

l Экструзия алюминия: после нагревания алюминиевого материала поместите алюминиевый материал в экструдер и приложите определенное давление, чтобы он вытек из специального отверстия матрицы и получил заготовку необходимой формы и размера поперечного сечения. Затем он подвергается дальнейшей обработке, такой как резка и отделка.

l Преимущество холодной ковки заключается в том, что она позволяет производить мелкие зубья для отвода тепла, а материал обладает высокой теплопроводностью. Однако стоимость относительно высока, а возможности обработки специальной формы лучше, чем у экструзии алюминия.

l Материал радиатора с лопастными зубьями может быть медью. Теплопроводность высокая, а ребра могут быть очень тонкими. Ребра поднимаются непосредственно с подложки с помощью инструмента. Поэтому, когда ребра имеют большую высоту и длину, они легко подвергаются воздействию напряжения и могут деформироваться.

Не цельное литье. Зубцы для отвода тепла и опорная пластина радиатора обрабатываются отдельно. Затем ребра радиатора в основном объединяются со сваркой, клепкой, склеиванием и другими процессами. В основном это следующие процессы:

l Тип сварки: Ребра и подложка соединяются друг с другом посредством паяной сварки, включая высокотемпературную пайку и низкотемпературную сварку паяльной пастой.

Сварочные характеристики теплопередачи хорошие. Для пайки алюминиевой подложки и радиатора паяльной пастой необходимо сначала никелировать, что является более дорогим и не подходит для радиаторов большого размера. Никелирование при пайке не требуется, но стоимость сварочных работ все равно высокая.

l Заклепанный тип: после того, как ребро вставлено в основную канавку, канавка сжимается к середине формы, таким образом, плотно охватывая ребро рассеивания тепла для достижения плотного и прочного соединения.

Преимуществом клепаного типа являются хорошие показатели теплопередачи. Однако в клепаных изделиях существует риск возникновения зазоров и расшатывания после многократного использования. Процесс клепки можно усовершенствовать для повышения надежности. Однако соответственно вырастет и стоимость, поэтому клепаные вставные радиаторы часто используются в ситуациях, когда высокий уровень надежности не требуется.

l Тип клея: Как правило, теплопроводящая эпоксидная смола используется для плотного соединения ребер теплоотвода и подложки для достижения теплопроводности.

В качестве соединения используется теплопроводящая эпоксидная смола, а ее теплопроводность значительно ниже, чем у сварки. Однако она подходит для радиаторов с высокими ребрами, высоким коэффициентом увеличения и небольшим расстоянием. Эпоксидную смолу можно использовать в проектах, где не требуется отвод тепла.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate

Модулирование жидкого тела

С помощью программных средств моделирования проанализировать свойства радиатора и теплоотдачу холодной плиты

Сфера применения

Рабочий режим: высокий тепловой поток

Размещение установки: односторонняя установка

Применение образца: заказ клиента

Особенности: высокая теплоотдача 

Сфера применения

Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля

Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части

Применение образца: заказ клиента

Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект

Охлаждающая жидкость циркулирует по трубопроводу под приводом насоса. Когда охлаждающая жидкость проходит через теплообменник внутри сервера, она обменивается теплом с высокотемпературными компонентами (такими как центральные процессоры, графические процессоры и т.д.), забирая тепло.

Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.

Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.

Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.

Основные принципы работы схемы жидкостного охлаждения: Жидкостное охлаждение - это технология, которая использует жидкость в качестве хладагента и применяет поток жидкости для передачи тепла, выделяемого внутренними компонентами ИТ-оборудования в центре обработки данных, наружу оборудования, так что горячие части ИТ-оборудования охлаждаются для обеспечения безопасной работы ИТ-оборудования.

Жидкостное охлаждение охлаждающей пластины - это теплоотдачи, при которой тепло, выделяемое нагревательным устройством, косвенно передается охлаждающей жидкости, заключенной в циркуляционном трубопроводе, через пластину жидкостного охлаждения (обычно это закрытая полость, состоящая из проводящих металлов, таких как медь и алюминий), и тепло отводится охлаждающей жидкостью. Система жидкостного охлаждения охлаждающей пластины обладает высочайшей технологической зрелостью и является эффективным прикладным решением для развертывания мощного оборудования, повышения энергоэффективности, снижения эксплуатационных расходов на охлаждение и снижения совокупной стоимости владения (TCO).

Преимущества жидкостного охлаждения: жидкостное охлаждение обладает сверхвысокой энергоэффективностью и сверхвысокой тепловой плотностью, позволяет эффективно отводить тепло и не зависит от высоты, региона, температуры и других условий окружающей среды.

Будущее центров обработки данных - за высоким энергопотреблением и плотностью обработки данных. Жидкостное охлаждение станет основным решением для охлаждения серверов искусственного интеллекта.

Предложения по оптимизации DFM (проектирование с учетом пригодности для производства)

Чтобы помочь вам сократить количество ошибок и недостатков в процессе производства, мы гарантируем, что продукция соответствует стандартам качества проектирования во время производства.

Сфера применения

Рабочий режим: высокий тепловой поток

Размещение установки: односторонняя установка

Применение образца: заказ клиента

Особенности: высокая теплоотдача

Сфера применения

Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля

Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части

Применение образца: заказ клиента

Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект

●Популярность крупных моделей и AIGC привела к резкому росту объемов строительства интеллектуальных вычислительных центров в различных регионах.

●В связи с постоянным продвижением политики «Двойного углерода» в стране были выдвинуты более высокие требования к PUE центрам обработки данных. Являясь ядром ИТ-инфраструктуры, сервер должен выдерживать множество нагрузок, таких как рассеивание тепла и «двойное тестирование на выбросы углекислого газа и энергии»

●Тепловая мощность микросхемы достигла предела воздушного охлаждения. Применение технологии жидкостного охлаждения в серверах стало одним из предпочтительных методов.

С выходом на рынок серии крупных моделей продуктов AIGC спрос на серверы искусственного интеллекта будет быстро расти, а большое количество мощных графических/центральных процессоров увеличит энергопотребление всего сервера искусственного интеллекта. Что касается центрального процессора, с увеличением количества ядер производительность процессора продолжит повышаться, что приведет к дальнейшему увеличению мощности процессора. В особых обстоятельствах (таких как высокопроизводительные облачные вычисления) процессор будет использовать разгон для повышения производительности вычислений и дальнейшего увеличения энергопотребления. Что касается графического процессора, то некоторые из новейших продуктов имеют максимальную потребляемую мощность до 700 Вт, что превышает возможности традиционных систем с воздушным охлаждением по теплоотдаче.

Ожидается, что в будущем удельная вычислительная мощность кластеров искусственного интеллекта достигнет 20-50 кВт на корпус. Технология естественного воздушного охлаждения обычно поддерживает мощность всего 8-10 кВт, а горизонтальное охлаждение микромодулей с изолированными каналами горячего и холодного воздуха и кондиционерами с водяным охлаждением значительно снижается после того, как мощность корпуса превышает 15 кВт. Возможности и экономические преимущества систем жидкостного охлаждения постепенно становятся все более очевидными.

Охлаждающая жидкость рассеивает тепло в окружающую среду через радиатор и поддерживает низкую температуру, что обеспечивает непрерывную и стабильную работу сервера.

Проверка продукции

Чтобы выполнить требования клиента, мы предоставляем процедуру проверки заказа. 

Сфера применения

Рабочий режим: высокий тепловой поток

Размещение установки: односторонняя установка

Применение образца: заказ клиента

Особенности: высокая теплоотдача

Сфера применения

Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля

Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части

Применение образца: заказ клиента

Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект

Аннотация: Водородные топливные элементы, также известные как топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC), широко используются на зарядных станциях электромобилей, автомобилях и других объектах электроэнергетики благодаря их высокой эффективности, нулевым выбросам и загрязнению окружающей среды. Водородные автомобили выделяют при работе в 3-5 раз больше тепла, чем автомобили, работающие на традиционном топливе. В этой статье кратко рассказывается о современных технологиях отвода тепла от водородных топливных элементов.

1-Основные принципы работы водородных топливных элементов

Водородные топливные элементы во время работы выделяют много тепла, из которых около 55% приходится на теплоту электрохимических реакций, 35% - на теплоту необратимых электрохимических реакций, около 10% - на теплоту джоуля и около 5% - на теплоту конденсации и различные тепловые потери. Тепло, вырабатываемое водородными топливными элементами, примерно равно вырабатываемой ими электрической энергии. Если его вовремя не рассеять, температура внутри аккумулятора значительно повысится, что повлияет на срок его службы.

2-Теплоотача от водородных топливных элементов

 По сравнению с автомобилями, работающими на топливе, водородные автомобили обладают более высокой теплоотдачей и более сложными системами. В то же время из-за ограничений рабочей температуры водородного топливного элемента разница температур между водородным топливным элементом и внешним миром невелика, что затрудняет рассеивание тепла системой охлаждения. Рабочая температура водородного топливного элемента оказывает значительное влияние на сопротивление потоку жидкости, активность катализатора, эффективность и стабильность реактора, поэтому требуется эффективная система охлаждения. 

Технология жидкостного охлаждения на данный момент является основной технологией, используемой водородными автомобилями. Она направлена на снижение энергопотребления водяного насоса за счет уменьшения перепада давления в системе, устранение избыточного тепла в водородном топливном элементе с наименьшим энергопотреблением и оптимизацию распределения потока циркулирующей рабочей жидкости по каналу для уменьшения разницы внутренних температур и повышения равномерности распределения температуры в аккумуляторе.

90% тепла, вырабатываемого в водородном топливном элементе, отводится системой охлаждения за счет теплопроводности и конвекции, в то время как 10% тепла отводится во внешнюю среду за счет радиационной теплоотдачи. Традиционные методы теплоотдачи включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и теплоотдача с фазовым переходом

3-Теплопередача системы PEMFC

3.1 Теплоотдача колонны (вольтов столб)

После того, как внутри PEMFC образуется тепло, оно будет передаваться между различными компонентами внутри PEMFC и внешней средой. Теплопередача внутри батареи топливных элементов в основном зависит от теплового сопротивления каждого компонента и контактного теплового сопротивления между различными компонентами. Поскольку газодиффузионный слой является “мостиком”, соединяющим основной нагревательный компонент (мембранный электрод) и основной охлаждающий компонент (биполярную пластину), его тепловое сопротивление и величина теплового сопротивления при контакте с другими компонентами оказывают существенное влияние на эффективность теплопередачи внутри PEMFC. Кроме того, контактное тепловое сопротивление между различными компонентами будет оказывать значительное влияние на внутреннюю теплопередачу батареи топливных элементов.

3.2 Теплопередача охлаждающей жидкости

Методы охлаждения топливных элементов включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и охлаждение с фазовым переходом.

Факторы, влияющие на теплопередачу охлаждающей жидкости, включают в себя конец трубы PEMFC, саму охлаждающую жидкость и конец радиатора. Охлаждающая жидкость находится в непосредственном контакте с биполярной пластиной в конце пакета PEMFC, поэтому структура канала подачи охлаждающей жидкости оказывает значительное влияние на ее теплопередачу. Кроме того, природа самого теплоносителя также влияет на соответствующий процесс теплопередачи. Учитывая нехватку свободного места, выбор охлаждающей жидкости с большей теплоемкостью может уменьшить размер радиатора и повысить эффективность терморегулирования PEMFC. Поэтому спрос на новые высокоэффективные охлаждающие жидкости становится все более явным.

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

Тенденция к миниатюризации электронного оборудования усиливается день ото дня. В то же время спрос на большее количество функций и более высокую производительность еще больше способствует уменьшению размеров различных корпусов, что приводит к быстрому увеличению удельной мощности.

Технология упаковки и TDP микросхемы

Изначально миниатюризация оборудования была вызвана из-за соображений о снижении затрат. Решения для охлаждения напрямую увеличивают вес, объем и стоимость продукта и не имеют каких-либо функциональных преимуществ, но обеспечивают надежность продукта. Контроль температуры компонентов в пределах заданного диапазона является общепринятым стандартом для определения приемлемости той или иной конструкции. Эффективная теплоотдача имеет важное значение для стабильной работы и долгосрочной надежности электронных изделий.

С одной стороны, результатом миниатюризации оборудования является то, что конструктивный запас становится все меньше и меньше, а степень терпимости к чрезмерному дизайну становится все ниже и ниже. С другой стороны, общая тенденция к миниатюризации породила все более запутанные и сложные геометрические модели, углубляя тесную интеграцию механических и электронных компонентов в изделиях. В результате текучее пространство значительно сжимается, что ограничивает диапазон конвекционной теплоотдачи, усложняя основной материал тепловой конструкции, радиатор.

Радиатор является наиболее часто используемым компонентом улучшения рассеивания тепла в тепловом проектировании электронного оборудования. Принцип его улучшения заключается в увеличении площади теплообмена. При проектировании учитываются плотность теплового потока источника тепла, температурные требования к нагревательным компонентам, размер внутреннего пространства изделия, установка радиатора, дизайн внешнего вида и другие требования.

На эксплуатационные характеристики радиатора влияют многие факторы, такие как материал, геометрический размер, ровность нижней части, термостойкость, обработка поверхности, способы установки и закрепления, а также температура и влажность рабочей среды.

1. Материал радиатора

 Основными материалами, из которых изготовлен радиатор, являются: алюминий, алюминиевые сплавы, медь, железо и т.д. Алюминий - самый распространенный металлический элемент в природе, он обладает малым весом, высокой коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью, что делает его очень подходящим в качестве сырья для радиаторов. Добавление некоторого количества металла к алюминию для получения алюминиевого сплава может значительно повысить твердость материала. Графит обладает электро- и теплопроводностью металлических материалов и в то же время пластичностью, аналогичной органическим пластмассам. Он также используется в электронике, связи, освещении и др.

2. Технология создания радиатора

Технология обработки радиатора в основном включает в себя CNC, экструзию алюминия, заднюю обточку, зубодолбление и т.д.：

Экструзия алюминия：Алюминиевый экструзионный радиатор нагревает алюминиевый слиток примерно до 460 ℃, и под высоким давлением полутвердый алюминий проходит через рифленую экструзионную форму, придавая радиатору первоначальную форму. После этого его обрезают и подвергают дальнейшей обработке. Процесс экструзии алюминия не может точно гарантировать соблюдение требований к размерам, таких как ровность радиатора, поэтому требуется очередная обработка. 

Задняя обточка：Задняя обточка представляют собой длинные полосы листового металла (обычно из алюминиевого или медного сплава), которые загребаются под углом с помощью зуборезной машины для удаления листа и выпрямления материала, а затем повторяется резка для формирования непрерывной ребристой структуры. По сравнению с процессом экструзии преимущество задней обточки заключается в том, что с её помощью можно обрабатывать радиаторы с более высокой плотностью ребер и большим соотношением высоты зубьев.

 Зубодолбление ：Зубодолбление заключается в том, чтобы вставить зубчатую деталь в основание радиатора и соединить зубчатую деталь с основанием путем склеивания, пайки или экструзии; сочетание зубчатой детали и основания зубчатого радиатора очень важно. Если с ним не обращаться должным образом, это может привести к повреждению. может образовываться определенное контактное тепловое сопротивление, которое влияет на эффективность теплоотдачи радиатором с зубчатой передачей.

3. Обработка поверхности радиатора     

Алюминиевый сплав легко окисляется на воздухе (образуя пленку оксида алюминия), но этот естественный оксидный слой не является плотным, не обладает высокой коррозионной стойкостью и легко загрязняется; исходя из требований внешнего вида, коррозионной стойкости и улучшения характеристик теплоотдачи, поверхность металлических радиаторов должна быть обработана Распространенными процессами обработки поверхности являются: анодирование, пескоструйная обработка, химическое никелирование, нанесение краски для горячей сушки и т.д.；     

Анодирование：Анодирование заключается в электролизе воды. Алюминий или алюминиевый сплав анодируют в диэлектрический раствор, Процесс образования пленки оксида алюминия на поверхности путем электролиза называется анодирующей обработкой алюминия или алюминиевого сплава. После анодирования излучательная способность поверхности радиатора и теплоотдача теплового излучения увеличатся; анодирование может сохранить или изменить цвет алюминия/алюминиевого сплава. Во многих радиаторах используется черное анодирование.

Пескоструйная обработка：Пескоструйная обработка - это процесс использования сжатого воздуха в качестве источника питания и воздействия высокоскоростного потока песка для очистки и придания шероховатости поверхности радиатора. Благодаря удару и режущему воздействию на поверхность, этот процесс позволяет не только удалить все загрязнения, такие как ржавчина, с поверхности радиатора, но и придать поверхности изделия равномерный металлический блеск.

Никелирование：Химическое никелирование - это процесс нанесения никелевых сплавов из водного раствора на поверхность объекта. Никелирование характеризуется высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью, равномерным и красивым покрытием и высокой коррозионной стойкостью. Поскольку медь и алюминий не поддаются прямой сварке, все они должны быть химически никелированы перед пайкой. Для сварки можно использовать другие процессы.

Нанесение краски для горячей сушки: Краска для горячей сушки - это высокоэффективное специальное покрытие под названием тефлон, которое наносится на поверхность радиатора при высокой температуре (280 ℃ ~ 400 ℃). Именно поверхность радиатора обладает такими характеристиками, как антипригарное покрытие, термостойкость, влагостойкость, износостойкость и коррозионная стойкость. По сравнению с традиционный процесс окрашивания пекарной краской имеет преимущества с точки зрения эстетики и теплопроводности, но радиаторы с тепловыми трубками легко растягиваются и деформируются из-за высокой температуры, поэтому на данном этапе необходимо специально использовать форму низкотемпературной краски.

Поскольку обрабатываемая мощность продолжает увеличиваться, радиатор начинает объединяться с тепловыми трубками, ребрами и другими устройствами, образуя более производительный модуль рассеивания тепла, и появляются радиаторы с водяным охлаждением и более высокой эффективностью теплоотдачи. 

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

Аннотация: основным отопительным оборудованием в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии является инвертор, роль которого заключается в преобразовании постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, который может приводить в действие двигатель. В этом процессе IBGT в инверторе будет выделять много тепла. Чтобы решить проблемы теплоотдачи в этом оборудовании, в этой статье мы расскажем о принципе работы инвертора и передовой технологии рассеивания тепла с жидкостным охлаждением.

1-Применение IGBT в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии

В качестве блока преобразования электрической энергии, соединяющего аккумулятор и приводной двигатель в автомобиле на новых источниках энергии, электронная система управления является ядром привода и контроля двигателя. Являясь устройством для подключения высоковольтных аккумуляторов и питания двигателя друг к другу, инвертор отвечает за преобразование электрической энергии постоянного тока (аккумуляторы, аккумуляторные батареи) в преобразователи постоянного напряжения фиксированной частоты или переменного тока с регулируемой частотой (обычно 220 В, синусоидальная волна 50 Гц) , тем самым обеспечивая преобразование электрической энергии. 

Принципиальная схема состава электронной системы управления

Модуль питания IGBT в инверторе играет очень важную роль в этом процессе. IBGT выделяет много тепла в процессе преобразования энергии, и когда температура IGBT превышает 150℃, IGBT не может функционировать, поэтому следует использовать охлаждающее оборудование с воздушным или водяным охлаждением. Термическая стабильность работы IGBT стала ключом к оценке производительности системы электропривода.

Принцип работы инвертора

В дополнение к электронным системам управления, IGBT также широко используются в бортовых системах управления кондиционированием воздуха и системах подзарядки автомобилей на новых источниках энергии：

Представлены в качестве основного технического компонента такого оборудования, как электромобили и зарядные устройства. На IGBT-модули приходится почти 10% стоимости электромобилей и около 20% стоимости зарядных устройств, а термическая стабильность их работы стала ключом к оценке производительности системы электропривода.

2-Технология жидкостного охлаждения IGBT

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

1-Введение

Благодаря своей важной роли в обеспечении сбалансированности работы энергосистемы и повышении коэффициента использования новой энергии, система накопления энергии стала ведущей силой, способствующей развитию и преобразованию мировой энергетики. Технология электрохимического накопления энергии является совершенной, цикл изготовления короткий, мощность и энергозатраты могут быть гибко сконфигурированы в соответствии с различными потребностями применения, скорость зарядки и разряда высокая. Применение допустимо в самых разных случаях.

Процесс зарядки и разрядки системы накопления энергии будет сопровождаться теплоотдачей. Если теплоотдача будет недостаточно, температура батареи будет слишком высокой или разница температур батареи будет большой, что приведет к сокращению срока службы батареи, а в тяжелых случаях и к нарушению безопасности возникнут такие проблемы, как потеря тепла.

Эта статья основана на реальном проекте и создает модель тепловой жидкости в соответствии с фактическим размером аккумуляторной батареи. Она подробно анализирует распределение давления, скорости и температуры во всей системе отвода тепла и определяет тепловую нагрузку. Система, представляющая собой пластину жидкостного охлаждения аккумуляторной батареи, предоставляет предложения по оптимизации конструкции.

2-Общие положения проекта

2.1Информация об окружающей среде 

2.2Информация о спецификации устройств источника тепла：

2.3Силиконовая термопаста

3-Модель тепловыделения

Аккумуляторный блок, использующий жидкостное охлаждение для теплоотдачи, состоит из 72 батарей емкостью 280 AH и пластины жидкостного охлаждения. Размеры пластины с жидкостным охлаждением составляют: длина - 1570 мм, ширина - 960 мм, высота - 42 мм, а внутри имеется 24 канала для подачи жидкости. Модель тепловыделения аккумуляторного блока показана ниже:

Модель системы тепловыделения

4-Результаты моделирования при подаче воды со скоростью 8 л/мин

 Распределение температуры в гальваническом элементе составляет 18,38-28,77℃. Среди них интервал распределения температуры в гальваническом элементе батареи с самой высокой температурой составляет 21,46-26,37℃, а интервал распределения температуры в гальваническом элементе с самой низкой температурой составляет 18,76-26,37℃. Как показано на рисунке (а)：

(a)Распределение температуры гальванического элемента батареи 18,38-28,77℃

Максимальная разница температур каждого гальванического элемента составляет 2,4 ℃ (28,77-26,37).

Распределение температуры пластины с жидкостным охлаждением составляет 18,00-21,99 ℃, как показано на рисунке (b)：

(b)Температурный профиль пластины с жидкостным охлаждением

Сопротивление потоку составляет около 17 кПа, профиль давления пластины с жидкостным охлаждением показан на рисунке (c). Профиль скорости пластины с жидкостным охлаждением показан на рисунке (d)：

（c）Профиль давления пластины с жидкостным охлаждением

 (d)Профиль скорости вращения пластины с жидкостным охлаждением

5-Заключение 

В данной схеме общая температура составляет от 18,38 до 28,77℃, разница температур между гальваническим элементом с самой высокой и самой низкой температурой составляет 2,4℃, а общая температура пластины с жидкостным охлаждением составляет от 18,00 до 21,99 ℃. Однородность температуры все еще нуждается в оптимизации. Появляется множество зон высокой температурой.

 Сравнивая поперечное сечение пластины с жидкостным охлаждением, отражающее давление и скорость, можно видеть, что область высокой температуры пластины с жидкостным охлаждением в основном распределена в области более низкого давления и скорости. В сочетании с расположением элементов аккумуляторной батареи можно видеть, что ширина пластины с жидкостным охлаждением велика. Рекомендуется перекрыть два крайних проточных канала пластины с жидкостным охлаждением или соответствующим образом уменьшить ширину пластины с жидкостным охлаждением, чтобы добиться лучшего эффекта теплоотдачи.

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

Автомобили и аккумуляторы для хранения энергии получили возможности для быстрого развития.

Его основной компонент, аккумуляторная батарея, представляет собой химический источник питания, который очень чувствителен к температуре и должен работать в подходящей температурной среде. В процессе зарядки и разрядки аккумуляторной батареи из-за внутреннего сопротивления будет выделяться много тепла. Кроме того, аккумуляторный блок находится в относительно закрытом помещении. Это способствует накоплению тепла, повышает температуру и даже приводит к возникновению теплового выброса. Поэтому эффективная и безопасная система охлаждения аккумуляторных батарей стала особенно важной.

На данный момент существует три схемы охлаждения аккумуляторных батарей, а именно воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и прямое охлаждение хладагентом.

Конструкция относительно проста. Себестоимость невелика. Он подходит для сценариев с небольшой емкостью аккумулятора и низким давлением теплоотдачи.

С точки зрения реального использования, жидкая среда обладает высоким коэффициентом теплопередачи, большой теплоемкостью и высокой скоростью охлаждения, поэтому она лучше влияет на равномерность температуры батареи. На данный момент решение для жидкостного охлаждения является основным. 

Технология прямого охлаждения хладагентом может еще больше улучшить охлаждающий эффект аккумулятора, но конструкция испарителя аккумулятора с равномерной температурой является технической трудностью. Общее требование заключается в том, что разница температур между элементами аккумуляторной батареи в аккумуляторной системе не должна превышать 5℃ (условия охлаждения + условия нагрева). В настоящее время прямое охлаждение хладагентом еще не стало основным конструкторским решением в отрасли.

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

В настоящее время три основных приоритета разработки автомобилей на новых источниках энергии - безопасность, облегченный вес и надежность - тесно связаны с аккумуляторной батареей, а корпус аккумуляторной батареи является элементом аккумуляторной системы, который оказывает значительное влияние на вероятность столкновения и энергопотребление аккумуляторной батареи и даже транспортное средство.

Конструкция аккумуляторного блока автомобиля на новых источниках энергии

1.Безопасность аккумуляторных блоков 

Являясь наиболее важным компонентом трехфазной системы автомобилей на новых источниках энергии, аккумуляторная батарея непосредственно влияет на основные эксплуатационные показатели новых энергетических транспортных средств, и ее безопасность часто определяет надежность транспортного средства. Столкновение аккумуляторных батарей данного автомобиля сопряжено с огромными рисками для безопасности. Деформация при столкновении может привести к повреждению внутреннего аккумуляторного модуля, например, к короткому замыканию, выключению цепи, постоянному повышению температуры, взрыву и т.д. Противоударные характеристики корпуса аккумуляторного блока напрямую влияют на безопасность из аккумуляторного модуля.

Ключом к обеспечению безопасности аккумуляторного блока является снижение степени его повреждения во время столкновения, поэтому оптимизация траектории передачи силы столкновения транспортному средству и повышение защитного эффекта корпуса аккумуляторного блока являются ключевыми элементами конструкции. В настоящее время широко используется технология имитационного моделирования. Благодаря созданию имитационной модели аккумуляторного блока она прогнозирует форму повреждения при столкновении, выдавливании, ударе, падении и других условиях работы, систематически оптимизирует конструкцию корпуса аккумуляторного блока и размеры деталей, а также выполняет многоцелевую оптимизацию безопасности аккумуляторного блока для повышения безопасности.

2、Облегчение веса аккумуляторных блоков

Применение высокопрочной стали, сверхвысокопрочных сталей, алюминиевых сплавов и композитных материалов является необходимой частью создания автомобилей на новых источниках энергии с облегченным весом. Поскольку верхняя оболочка аккумуляторного блока не используется для защиты и поддержки, она служит только для герметизации и защиты от пыли. В верхней оболочке в основном используются стальные пластины, алюминиевые сплавы и композитные материалы. Нижний корпус батарейного блока в основном отвечает за качество всей аккумуляторной системы, устойчивость к внешним ударам и защиту батарейного модуля. Основными процессами изготовления нижней части аккумуляторного блока являются: экструдированный алюминиевый профиль + литье под давлением, штампованная алюминиевая пластина + литье под давлением, литье под давлением из алюминия + литье под давлением. В настоящее время экструдированный алюминиевый профиль + литье под давлением является распространенной схемой изготовления нижней оболочки, используемой отечественными предприятиями, поскольку ее изготовление менее сложно, чем нижнюю оболочку из штампованного алюминия, а размер формовки больше, чем у нижней оболочки из литого под давлением алюминия.

Поскольку аккумуляторная батарея данного рода автомобилей и шасси во многом совпадают, интеграция и оптимизация конструкции шасси и аккумуляторной батареи очень важны для обеспечения облегчения веса автомобилей.

Технология CTP, как правило, заключается в том, что аккумуляторный блок собирается из аккумуляторного элемента в модуль, а затем модуль устанавливается в аккумуляторный блок. Промежуточное звено модуля отсутствует, и аккумуляторный элемент встроен непосредственно в аккумуляторный блок. Аккумуляторный блок встроен под полом кузова как часть конструкция транспортного средства. Технология CTP эффективно повышает коэффициент использования пространства и плотность энергии аккумуляторного блока, а также общую жесткость аккумуляторного блока.

Технология CTC - это усовершенствованная версия технологии CTP. Аккумуляторный элемент встроен непосредственно в каркас пола, корпус аккумуляторного блока используется в качестве верхней и нижней панелей пола, а сиденье напрямую соединено с верхней крышкой аккумуляторного блока. Коэффициент использования пространства достигает 63%.

Технология CTB представляет собой усовершенствованную версию технологии CTC. В ней сохранены балочная конструкция и часть опоры сиденья. Верхняя крышка аккумуляторного блока заменена только на часть пола. Коэффициент использования пространства увеличен до 66%, конструкция кузова стала более совершенной, и уровень безопасности возрос. 

Способ формирования пакета батарей

3.Надежность аккумуляторных блоков

Весь процесс изготовления корпуса аккумуляторного блока от эксплуатации до усталостного разрушения заключается в следующем: под действием циклической нагрузки на поверхности корпуса начинают появляться мелкие трещины, а локальные мелкие усталостные трещины постепенно расширяются, и, наконец, детали мгновенно ломаются и выходят из строя. В частности, соединительный шов корпуса аккумуляторного блока является зоной с высокой степенью усталостного разрушения. Экспериментальное моделирование корпуса аккумуляторного блока и его оптимизация стали общим способом повышения надежности конструкции аккумуляторного блока.

В соответствии с отраслевыми требованиями герметичность корпуса аккумуляторного блока должна соответствовать уровню IP6K7, и даже некоторые компании должны соответствовать уровню IP6K9K.Из-за большой длины уплотнения корпуса аккумуляторного блока, обычно достигающей нескольких метров, и небольшой конструкции уплотнения, его герметизации следует уделить дополнительное внимание.

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

1-Основные принципы сварки трением с перемешиванием 

После того, как смесительная головка, вращающаяся с высокой скоростью, вводится в обрабатываемую деталь, она начинает движение по направлению сварки. За счет трения между смесительной головкой и обрабатываемой деталью производится тепло. Из-за движения игры для размешивания смягчается пластичность окружающего металла, слой металла, заполняющий полость за иглой для перемешивания, размягчается.

На данный момент сварка трением с перемешиванием главным образом используется при соединении алюминия, меди, магния, титана и другого вида материалов. 

2-Техника варки трением с перемешиванием

Время начала сварки: буртик высокоскоростного вращающегося вала и перемешивающий инструмент с игольчатыми выступами помещаются в зону сварки свариваемой детали. Одновременно можно использовать бортики, чтобы предотвратить перелив материала в пластичном состоянии. 

Процесс сварки: сопротивление трения между смесительной головкой и материалами сварки создает теплоту трения, из-за чего материал размягчается и происходит пластическая деформация, выделяется энергия пластической деформации. Когда смесительная головка перемещается вперед вдоль сварочных границ, термопластический материал переносится с передней части смесительной головки на заднюю, и под действием кованого буртика смесительной головки обеспечивается прочное соединение между заготовками.

Время завершения сварки: смесительная головка выкручивает детали. 

Способ сварки трением с перемешиванием

3-Техника и особенности

 Испытание на прочность сварного соединения сварки трением с перемешиванием

Испытание на прочность сварного соединения сварки трением с перемешиванием

² принадлежит технике сварки в твердой фазе, в процессе сварки сварочные материалы не плавятся;

² высокое качество сварного соединения, сварной шов – мелкозернистая «кованая конструкция». Без пор, без трещин, без засоров и т.д;

² нет ограничений расположения сварного шва, можно осуществлять стыковую сварку в любой форме;

² высокая производительность сварки, формование сваркой «за проход» может быть достигнуто в диапазоне толщины от 0,4 до 100 мм；

²  природное напряжение места сварки низкое, небольшая деформация, можно осуществить варку высокой точности;

² высокая прочность соединения, хорошие усталостные характеристики, хорошая ударная прочность;

² Себестоимость сварки низкая, затратры на технику сварки отсутсвуют, не требуются заполнение сварочной проволокой и защитный газ;

² Процесс сварки очень прост, легко осуществить автоматическую сварку. 

4- Применение технологии сварки трением с перемешиванием при изготовлении батарейных отсеков

Алюминиевый сплав обладает низкой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошей жароустойчивостью, хорошими антикоррозийностью и теплопроводностью, немагнитностью, характеризуется легкой формовкой, высокой возвратной стоимостью. Является идеальным материалом для создания облегченных аккумуляторных блоков. 

В настоящее время многие производители автомобилей используют батарейный отсек из алюминиевого сплава и пластиковую верхнюю крышку, которые значительно облегчают конструкцию. В батарейном отсеке используется схема экструзии алюминиевого профиля + сварка трением с перемешиванием + MIG-сварка, которая отличается низкой себестоимостью, отвечает требованиям к производительности и позволяет реализовать интеграцию каналов циркуляции воды в батарее с водяным охлаждением.

Как правило, батарейный отсек состоит из рамы алюминиевого профиля и опорной плиты из профиля алюминиевого сплава. Они сварены вместе с помощью 6 серий экструдированных профилей, как показано на рисунке ниже：

 Батарейный отсек из алюминиевого сплава

Конструкция и материал поперечного сечения:  рама и нижняя пластина изготавливаются за счет экструдированных профилей из алюминиевого сплава. Материалы: 6061-T6 (предел текучести составляет 240 MPa，прочность на растяжение составляет 260 MPa), 6005A-T6（предел текучести составляет 215 MPa，прочность на растяжение составляет 255 MPa）и 6063-T6（предел текучести составляет 170 MPa，прочность на растяжение составляет 215 MPa）. Выбирайте бренд в зависимости от сложности поперечного сечения, себестоимости и трат на пресс-форму. 

Сложность техники: 

Рама и нижняя пластина являются проводниками аккумуляторного модуля. Требования к прочности очень высоки. Поэтому чтобы обеспечить прочность обычно выбирают двухсторонние поперечные сечения с пустыми полостями. Толщина нижней пластины составляет примерно 10 мм. Толщина стенки – 2 мм. Однослойная алюминиевая пластина используется редко.

Поперечное сечение рамы, как правило, образуется многочисленными пустыми полостями. Образуется материалами 6061-T6. Толщина стенки самого слабого места составляет 2 мм.

Как правило, поперечное сечение нижней пластины образуется многочисленными пустыми полостями, включая один верхний выступ, главным образом используется в установке аккумуляторного модуля. Размер поперечного сечения достаточно большой, толщина 2 мм, в качестве материала обычно используется 6005A-T6.

Линия пересечения профиля

 Способы решения:

Нижняя пластина вместе с нижней пластиной, нижняя пластина и рама в основном соединены сваркой трением с перемешиванием. Прочность сварки может достигать примерно 80% от поверхности основания.

Профиль нижней пластины использует сварное соединение сварки трением с перемещением. Между нижними пластинами используется двухсторонняя стыковая сварка. Прочность двухсторонней сварки высокая. Небольшая деформация. 

Между рамой и нижней пластиной формируется двухсторонней сварное соединение. Для того, чтобы оставить достаточно пространства для смесительной головки, в месте соединения рамы и нижней пластино должно быть достаточно длинное растяжение. Так, вы сможете избежать взаимодействия между рамой и смесительной головкой, а также увеличения размера и сложности экструзии профиля рамы. Однако двухсторонняя сварка обладает высокой интенсивностью, небольшой деформацией, что также является её главными преимуществами. 

 Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и легкости и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.

За последние годы в сфере производства и проектирования требования к экструзии алюминия постоянно растут, ввиду чего и от производителя требуется профессионализм и надежность.Если вы не имеете представления о процессе изготовления, то сч оказались в правильном месте. В этой статье мы подробно разберем экструзию алюминия. 

Руководство по экструзии алюминия

1-Что такое экструзия алюиминия? 

Это процесс продавливания материалов из алюминиевых сплавов через пресс-формы с использованием определенных контуров поперечного сечения. Производителем используется сильный пуансон для того, чтобы выдавить алюминий из пресс-формы. Под сильным давлением алюминий покидает отверстие пресс-формы. 

 В процессе выхода алюминия из пресс-формы, внешний вид пресс-формы и алюминия становится идентичным. Затем алюминий вытягивает с помощью процесса биения. Технология экструзии алюминия очень проста для понимания, особенно на базовом этапе. 

Вы можете объединить силу, с которой алюминий проходит через пресс-форму, вместе с силой, с которой прессованный трубопровод вынимает элементы.  После того, как вы окажете давление на трубу, материал внутри нее примет ту же самую форму, что и отверстие трубы. 

Таким образом, форма алюминия определяется отверстием пресс-формы. Для круглых форм нужно круглое отверстие, для квадратный – квадратное отверстие и т.д. 

2-Условия экструзии 

Существует 3 типа формы экструзии. 

a. Цельный

Цельная форма не имеет закрытых отверстий и зазоров. Углы, балки или стержни являются распространенными примерами этой конкретной категории. 

b. Пустой

имеется один или более отверстий. Например, прямоугольная труба или квадратная труба. 

c. Полупустой

форме имеется часть закрытых отверстий. Например, канал «С» с узким зазором.  

3-Технология экструзии алюиминия

Экструзия пользуется спросом в разных отраслях, включая: энергитику, авиацию и космонавтику, электроэнергетику, автомобилестроение, строитеельство и др. С помощью процесса экструзии вы можете добиться исключительно сложных форм. 

Далее мы поговорим о 10 этапах технологии экструзии алюминия. 

Шаг 1. Подготовка и движение пресс-формы для экструзии 

Сначала производитель использует сталь H13 для того, чтобы обработать округленную пресс-форму. Конечно, у некоторых производителей заранее имеется нужная форма. В данном случае им требуется только достать её со склада. 

Необходимо провести предварительный прогрев пресс-формы с температурой от 450 до 500 градусов Цельсия. Это не только будет способствовать долгосрочной работе пресс-формы, но и обеспечит равномерный поток металла. После предварительного прогрева пресс-формы можно погружать её в экструдер.

Шаг 2. Нагревание алюминиевого слитка перед экструзией 

Следующий шаг – это нагревание алюминиевой заготовки. Изначально она представляет собой цельный кусок цилиндрического металлического сплава. Производитель извлекает заготовку из необработанной древесины алюминиевого сплава. Следует предварительно нагреть заготовку в сушильной печи. Температура – от 400 до 500 градусов Цельсия. 

После нагрева заготовка не будет полностью расплавлена. Однако из-за своей растяжимости в процессе экструзии она станет текучей.

Шаг 3. Перемещение экструзии в пресс для заготовок

Как только вы соотвествущим образом нагреете заготовку, она механически переместится до экструдера. Однако очень важно использовать на заготовке материал для смазки форм или смазочный материал. Данный этап нужно осуществить до того, как заготовка войдет в экструдер. 

Помимо этого, важно использовать один и тот же материал для смазки пуансона. Так вы сможете гарантировать себе, что пуансон и заготовку не склеятся друг с другом. 

Шаг 4. Помещение заготовки в камеру

После перемещения заготовки в экструдер наступает время оказать на нее давление. Пуансон может оказывать на заготовку давление в несколько сотен, тысяч и даже несколько десятков тысяч тонн. Оказанное давление заставляет заготовку переместиться в камеру экструдера.

Данный материал будет расширяться и постепенно заполнит стенки камеры. 

Шаг 5. Выход материала экструдии из пресс-формы 

Даже после того, как материал заполнит камеру, плунжер продолжит оказывать давление. Это значит, что материал проталкивается к пресс-форме. Из-за продолжающегося давления алюиминиевый материал сможет пройти через отверстие пресс-формы.

Но когда материал выходит из отверстия его форма полностью совпадает с формой отверстия пресс-формы, а это значит, что вы получаете нужную вам форму. 

Шаг 6. Закаливание и старение

Когда экструдат выходит из передней части пресс-формы, его хватает экспандер. Данный экспандер отвечает за общее направление с биением. Скорость рабочего стола соответствует скорости экструдера.

Вместе с работой биения происходит закаливание профиля. Чтобы обеспечить его стойкость, необходимо выполнить равномерное охлаждение. Можно использовать вентилятор для воздушного охлаждения или выполнить водяной охлаждение. 

Шаг 7. Обрезание

После того, как экструзия достигнет всей длины рабочего стола, еще рано отключать его от процесса экструзии. Поэтому производитель использует горячую пилу. Этап использования пилы разделяет экструзию от самого процесса экструзии.  

Обратите внимание: температура в процессе экструзии чрезвычайно важна. Вам нужно внимательно следить за ней на каждом этапе процесса экструзии.

Даже если экструдат покинет экструдер, процесс закаливания продолжается. Для полного охлаждения требуется все еще время.

Шаг 8. Охлаждение экструзии при комнатной температуре

После обрезания экструдат перемещается на стол охлаждения. Данный процесс как правило проходит механическим путем. Теперь производитель ождидает, когда профильм достигнет комнатной температуре, только после этого переместит его в другое место.

После охлаждения важно дать им растянуться. 

Шаг 9.Перемещение к устройству для натяжения

Порой в профиле могут возникнуть изгибы. Как профессиональный производитель в сфере экструзии алюминия вам необходимо проделать данную работу. Для решения проблемы вы можете переместить прессуемое изделие по всей длине рабочего стола на носилки.

Каждая сторона должна быть сжата с двух сторон. Механизм будет тянуть ее до момента достижения нужной формы. 

Шаг 10. Распиловка в соответствии со стандартом

Теперь прессуемое изделие полностью охлаждено, а также выпрямлено. В это время изделие перемещается на стол распиловки. Здесь экструдаты распиливаются, согалсно длине.

Обратите внимание: Свойства экструзии на этом конкретном этапе аналогична свойствам отпуска T4. После распиловки прессуемые изделия могут быть выдержаны до T5 или T6. Чтобы дойти до данного этапа, необходимо переместить изделия в сушильную печь для старения. 

Процесс после экструдии

После заврешения экструдии можно произвести нагревание профиля, чтобы повысить его эффективность. Для улучшения внешнего вида готового изделия из прессованного изделия производитель использует различные типы готовых изедлий.

 Однако это требует нагревания. Чтобы экструдия достигла своего максимального размера, необходимо применять различные технологии. 

(a)Улучшение эффективности механизма

Можно повысить прочность и споосбность выдерживать давление сплавов серий 7000, 6000 и 2000.

(b)Укрепление внешней стороны

Алюминиеввый профиль испытает множество финишных обработок. Укрепление внешей стороны не только улучшит внешний вид алюиминия, но и повысит его коррозионные свойства.

Например, когда вы выполняете анодное оксидирование над алюминием, это может привести к естественному появлению оксидного слоя. Тем самым вызовет утолщение металла. Помимо этого, данная технология повысит коррозионные свойства профиля. Также, металл станет более износостойким. Это вызовет пористость поверхности, а значит сделает её разноцветной. Излучательная способность поверхности также увеличится.

Есть еще несколько доступных процессов отделки. Например, пескоструйная обработка, порошковая покраска  и т. д.

Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и легкости и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.