Analyse und Lösungen für Schwierigkeiten beim Umformen von Aluminiumstanzen für Fahrzeuge mit neuer Energie

Rückprall ist das größte Umformproblem bei Aluminium-Montagehalterungen, was direkt zu einer geringen Dimensionsqualifikationsrate und einer schlechten Stabilität der Teile führt. Die Maßhaltigkeitsrate einiger Automobil-Aluminiumformteile beträgt nur etwa 55 %.

Der Grund dafür ist, dass der Elastizitätsmodul einer Aluminiumlegierung nur ein -Drittel desjenigen von Stahl beträgt und ihre mechanischen Eigenschaften deutlich anisotrop sind. Nach dem Stanzen ist die elastische Erholungskraft stark, die Spannungsverteilung ist ungleichmäßig und der Rückprallbetrag ist viel größer als bei Stahl.

Zweitens handelt es sich bei Aluminium-Fotovoltaik-Halterungszubehörteilen oft um komplexe und unregelmäßige Strukturen, bei denen mehrere Prozesse wie Tiefziehen, Biegen und Bördeln zu Verformungen und Überlagerungen führen. Plötzliche Änderungen im Querschnitt können leicht zu Spannungskonzentrationen führen und den Rückprall weiter verstärken.

Das dritte Problem ist ein unzureichender Kantendruck, ein unangemessener Formabstand und eine geringe Genauigkeit bei der Formherstellung, die aufgrund von Prozess- und Formproblemen auch die Rückfederungsverformung verschlimmern können. Um dieses Problem anzugehen, können Aluminiummaterialien mit hohem Elastizitätsmodul und geringer Anisotropie ausgewählt, die Teilestruktur vereinfacht, Übergangsecken und Verstärkungsrippen hinzugefügt, die Parameter der variablen Druckkantenkraft in verschiedenen Zonen optimiert und eine CAE-Simulation verwendet werden, um die Rückfederung der Formoberfläche zu kompensieren und die Verarbeitungsgenauigkeit der Form zu verbessern, wodurch die Rückfederung effektiv reduziert und die Dimensionsstabilität von Aluminiumformteilen sichergestellt wird.

Das häufige Auftreten von Rissbildungsproblemen beim Aluminiumstanzen ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Dehnungsrate von Aluminiumlegierungen nur 20–23 % beträgt und damit viel niedriger ist als die von Stahl, die 42–47 % beträgt. Der Dickenanisotropieindex ist niedrig und die Antiverdünnungsfähigkeit ist schlecht. Die Tiefzieh- und Bördelteile neigen zu örtlicher übermäßiger Verformung und Rissbildung. Um dieses Problem zu lösen, müssen wir sowohl bei der Konstruktion als auch beim Prozess beginnen, die abgerundeten Ecken der Teileform vergrößern, die abgerundeten Ecken und Formschrägen der konvexen und konkaven Formen standardisieren und die Ausdünnungsrate durch CAE-Simulation streng kontrollieren. Der konventionelle Bereich sollte 16 % nicht überschreiten und der Bördelradiusbereich sollte innerhalb von 12 % und maximal 14 % liegen.

Aluminiumspäne sind ein weiteres großes Problem bei der Herstellung von Aluminiumzubehör für die Solarmontage. Aufgrund der geringen Härte von Aluminiumlegierungen kommt es zu sekundärem Schneiden, wenn der Scherabschnitt an der Formkante reibt, was leicht zur Bildung von Spanklumpen und zur Ansammlung von Aluminiumspänen führen kann, was die Produktionseffizienz und das Erscheinungsbild des Produkts beeinträchtigt. Durch die Optimierung der Struktur der Beschnittkante, die Durchführung einer Passivierung und PVD/DLC-Beschichtung, eine angemessene Einstellung des Abstands zwischen Stanzen und Bördeln, regelmäßiges Polieren der Form, Aufsprühen von speziellem Schmieröl, Anpassen der Stanz- und Rücklaufgeschwindigkeit und andere Maßnahmen kann die Produktion und Anhaftung von Aluminiumspänen reduziert werden.

Defekte an wasserdichten Solarschienen-Aufpralllinien aus Aluminiumlegierungen werden hauptsächlich durch eine geringe Streckgrenze der Aluminiumlegierung, einen unangemessenen Formabstand, eine hohe Oberflächenrauheit, eine zu hohe Prägegeschwindigkeit und einen übermäßigen Kantendruck verursacht. Während des Materialflusses ändert sich der Reibungszustand schlagartig und an den abgerundeten Ecken der konkaven Form bilden sich deutliche Markierungen. Um dieses Problem zu optimieren, müssen der Entformungswinkel der Teile erhöht, die Rauheit der Formoberfläche verringert, das Design der Formkehle optimiert und gleichzeitig die Stanzgeschwindigkeit verlangsamt und der Kantendruck angemessen angepasst werden, um einen gleichmäßigen Materialfluss sicherzustellen.

Druckrisse sind ein häufiger Fehler beim Aluminium-Klemmhaken für die Randumwicklung von Photovoltaik-Dachstützen. Aufgrund der geringen Zähigkeit von Aluminiumlegierungen neigen sie während des Kompressionsprozesses zur Rissbildung unter äußerem Druck. Es ist notwendig, die Kompressionsgeschwindigkeit, den Druck und den Winkel entsprechend den Eigenschaften des Aluminiummaterials anzupassen und diese schrittweise Schritt für Schritt zu drücken, um eine übermäßige Belastung in einem einzigen Schritt zu vermeiden. Gleichzeitig sollte die Kantenbearbeitung der Teile im Voraus erfolgen, um lokale Spannungskonzentrationen zu beseitigen und Fehler sowohl aufgrund der Prozessparameter als auch der Formstruktur zu vermeiden.

Die Qualitätskontrolle von Aluminium-Solarmodul-Endklemmen für die Formung von PV-Montagesystemen in Fahrzeugen mit neuer Energie erfordert eine genaue Beachtung der Eigenschaften von Aluminiumlegierungsmaterialien und eine vollständige Prozesskontrolle vom Teilestrukturdesign über die Formoptimierung, die Fehlersuche bei Prozessparametern bis hin zur täglichen Produktionswartung.

Für die fünf Kernschwierigkeiten Rückprall, Rissbildung, Aluminiumspäne, Aufpralllinien und Kompressionsrissbildung werden auf der Grundlage ihrer jeweiligen Ursachen spezielle Lösungen entwickelt. Durch die Kombination numerischer CAE-Simulationen zur Vorhersage von Risiken im Voraus und der gleichzeitigen Standardisierung der Formverarbeitung, der Materialauswahl und der Prozessabläufe vor Ort können die Maßhaltigkeit und das Erscheinungsbild von Aluminium-Solarmittelklemmen erheblich verbessert, die Erfolgsquote bei der Massenproduktion erhöht und die stabile Produktion und Anwendung von Leichtbaukomponenten für Fahrzeuge mit neuer Energie unterstützt werden.

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