[发明专利]一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具

说明书

本发明提供一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具，所述电池壳体采用的AlSi10MnMg合金包括的元素及相应的质量百分比含量为：Si：10.00～11.50；Fe：0.00～0.15；Cu：0.00～0.04；Mn：0.50～0.80；Mg：0.20～0.40；Ti：0.06～0.10；Al为余量；所述模具包括模具本体，所述模具本体内设置有电池壳体铸件本体模具腔、试片模具腔、料柄、直浇道、横浇道和分支浇道；所述料柄通过所述直浇道连通若干条所述横浇道；所述横浇道连通至所述电池壳体铸件本体模具腔，所述分支浇道连通至所述试片模具腔，所述试片模具腔顶部设置有试片渣包腔；所述分支浇道上设置有阻断器。本发明的技术方案解决了现有新能源汽车动力电池壳体采用的压铸材料及工艺无法达到工艺要求的技术问题。

技术领域

本发明涉及电池壳体压铸工艺领域，具体而言，尤其涉及一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具。

背景技术

新能源汽车动力电池，因自身重量缺陷和能量密度需求矛盾，在整车零部件子系统中，轻量化需求显得尤为迫切。铝合金高压铸造工艺具有产效率高，成品气密性好，可以成形结构复杂的产品。但在保证产品功能安全，又实现轻量化的前提下，对铝合金材质提出了更高的要求。

AlSi10MnMg源于德国莱恩铝业公司Silafont-36，是欧盟的一个铝合金牌号，材料作为新型的高强韧性铝合金压铸材料，正逐步得到广泛应用。其材料化学成分依据DIN EN1706标准规定如下表1，该牌号铝合金的Si含量略低于AlSi共晶合金，具有较好的流动性。而Fe含量低，使AlFeSi相的板块状得以消除，使压铸件在受力状态下不产生裂纹。一定的Mn含量可防止压铸时合金的粘模现象，而在组织上呈现球状相。通过先进制造工艺，从而获得高强度、高延伸率的材料(产品)力学性能。

表1 DIN EN 1706AlSi₁₀MnMg铝合金成分

由于该标准的材料成分范围较宽，尤其是Mg的含量为0.1-0.6％，其含量的不同对于铸件机械性能有较大的影响。依据标准，该标准铸态机械性能为抗拉强度大于250MPa，屈服极限120MPa，延伸率大于4％。不能满足新能源汽车动力电池壳体的要求。

电动车电池壳体的功能不仅仅需要保护内部电池，防止泄漏，同时需要承受一定的外部冲击和以及抵抗长期的疲劳振动以及具备耐腐蚀性能，因而对铸件的性能要求较高；采用上述成分的AlSi10MnMg合金制备的电池壳体，抗拉强度、屈服极限、延伸率以及孔隙率等各项指标不能达到期望批产需求，并且检验效率低。

当前上述电动车电池壳体的材料采用AlSi10MnMg及常规的压铸工艺生产，一模一件，材料的机械性能测试频次为每1000件抽检1个产品制成机械性能的试片，合格的试片交付给拉伸试验机和AX-10蔡司金相显微镜测试，目前用于对电池壳体铸件进行机械性能测试的试片均来自于铸件本身，通过毛坯的锯切、铣削加工、线切割加工、清理抛光等工序实现，工艺过程复杂，每次加工试片检验大约需要耗费一天时间，制造周期长，每周重复3次制造拉伸切片，耗费大量的人力和物力。因而，需要采取一种高效的制取试片工艺，降低实验成本，提高效率。

采用现有技术对电池壳体铸件进行浇注的过程中，由于铝液以50m/s高速填充，同时铝液冲击模具和型芯，产生紊流，模具型腔内部的空气不能被及时有效的排出，铸型内的空气被卷入铸件内部导致铸件的气孔超标。

综上所述，针对新能源汽车动力电池壳体的性能实验成本过高、电池壳体铸件孔隙率超标且机械性能不足是当前存在的技术问题。

发明内容