Technologischer Weg zur synergistischen Verbesserung der Festigkeit und Leitfähigkeit der flachen Stromschiene aus 6101-Aluminium für das Extrusionsformen

Beim Extrusionsprozess wird das Isoliermaterial gleichmäßig auf die Oberfläche des Sammelschienenaluminiums aufgetragen, um eine dichte Schutzschicht zu bilden. Diese Eigenschaft bestimmt, dass der Aluminiumstab strenge Anforderungen in vier Dimensionen erfüllen muss: Mechanik, Oberfläche, Struktur und Zusammensetzung. Im Hinblick auf die mechanische Festigkeit muss das Fahrzeugszenario kontinuierlichen Vibrationen und Montagebelastungen standhalten. Die Aluminium-Sammelschiene der 1er-Serie muss die staatliche Norm H24 erfüllen, was bedeutet, dass die Zugfestigkeit nicht weniger als 150 MPa und die Streckgrenze nicht weniger als 135 MPa betragen sollte. Was die Oberflächenqualität betrifft, muss die Oberfläche von Aluminiumstäben glatt und flach sein und darf keine Grate oder Vorsprünge an den Kanten aufweisen, da sonst die Isolierschicht während des Extrusionsprozesses leicht durchstoßen werden kann, was zu möglichen Leckagen führen kann. Im Hinblick auf die strukturelle Gestaltung müssen die vier Ecken der Aluminium-Flachsammelschiene für Schaltanlagen mit glatten R--Winkeln von 0,45 bis 0,50 mm gestaltet werden, um Risse in der Isolationsschicht an scharfen Ecken aufgrund von Spannungskonzentrationen zu vermeiden, und die Gesamtmaßtoleranz sollte streng kontrolliert werden. Im Hinblick auf die Zusammensetzungskontrolle muss die Legierungszusammensetzung genau dosiert sein, um eine hervorragende Leitfähigkeit zu gewährleisten, der Verunreinigungsgehalt sollte streng begrenzt sein und der Wasserstoffgehalt der Schmelze sollte streng kontrolliert werden, um interne Porositätsdefekte zu vermeiden, die die nachfolgende Verarbeitung und Leistung beeinträchtigen.

Gegenwärtig sind die traditionellen Verfahren zur Herstellung flexibler 1370-Aluminiumverbindungen in der Industrie hauptsächlich in Walzwärmebehandlung und Direktextrusion unterteilt, die beide inhärente Einschränkungen hinsichtlich der Ausgewogenheit von Leistung und Qualität aufweisen. Die Kombination aus Walzen und Niedertemperatur-Wärmebehandlungsprozess wird erreicht, indem durch Walzen breite Aluminiumspulen geformt und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen werden, die die Festigkeitsanforderungen des H24-Zustands erfüllen kann. Allerdings muss bei diesem Verfahren die Zielbreite durch nachfolgende Schlitzvorgänge erreicht werden, und an den Schlitzkanten entstehen unweigerlich Grate, die die extrudierte Dämmschicht direkt beschädigen können. Beim Direktextrusionsverfahren wird eine Form zum einmaligen Formen verwendet, wodurch Grate vollständig beseitigt und die R-Winkelform durch die Formgestaltung genau gesteuert werden können. Die 6101 Aluminium-Flachstromschiene bietet erhebliche Vorteile in der Oberflächenqualität. Allerdings ist die Temperatur während des Extrusionsprozesses normalerweise höher als die Rekristallisationstemperatur der Aluminiumlegierung, was dazu führt, dass sich das geformte Aluminiumband im H112-Zustand mit einer Zugfestigkeit von nur 120 bis 130 MPa befindet, was die mechanischen Leistungsanforderungen des H24-Zustands nicht erfüllen kann und sich nur schwer an die rauen Arbeitsbedingungen von Fahrzeugen mit neuer Energie anpassen lässt.

Als Reaktion auf die Einschränkungen herkömmlicher Prozesse löst der innovative Verbundprozessweg „Vorbereitung von Aluminiumstäben, kontinuierliches Extrudieren, Formen, Kaltwalzen, Verstärken“ effektiv das Problem des Ausgleichs von Festigkeit und Oberflächenqualität von Aluminium-Sammelschienen-Stromsteckverbindern. Zunächst wird in der Vorbereitungsphase des Aluminiumstabs die Legierung mithilfe der kontinuierlichen Gieß- und Walztechnologie geschmolzen, wobei das Zusammensetzungsverhältnis streng kontrolliert wird. Der Siliziumgehalt beträgt 0,04 % bis 0,07 %, der Eisengehalt beträgt 0,14 % bis 0,16 %, der Einzelverunreinigungsgehalt überschreitet nicht 0,02 %, der Gesamtverunreinigungsgehalt überschreitet nicht 0,10 % und der Aluminiumgehalt liegt garantiert über 99,70 %, wodurch die Leitfähigkeit von der Quelle gewährleistet wird; Gleichzeitig wird durch Online-Entgasung und andere Prozesse eine strenge Kontrolle des Wasserstoffgehalts in der Schmelze erreicht, um interne Porositätsfehler in kundenspezifischen Aluminium-Sammelschienen zu beseitigen. Zweitens wird in der kontinuierlichen Extrusionsformstufe ein kontinuierlicher Betriebsmodus zum Abwickeln, Richten, Reinigen, Extrudieren, Kühlen und Aufwickeln eingesetzt, um die Extrusionsgeschwindigkeit auf 20–25 m/min zu steuern und so Formeffizienz und Qualität sicherzustellen; Der Kühlprozess nutzt eine Kombination aus 20–30 Grad Wasserkühlung und 5–8 m/s Luftkühlung, um schnell abzukühlen und den Rekristallisationsprozess zu unterdrücken, wodurch die strukturelle Grundlage für nachfolgende Verstärkungsprozesse gelegt wird.

Die Kaltwalzverfestigung ist der Kernprozess zur Erreichung des Festigkeitsstandards flexibler Aluminiumverbindungen, wobei auch die R-Winkelform und die Dehnungsrate berücksichtigt werden. Daher ist die Kontrolle der Prozessparameter von entscheidender Bedeutung. Rollen Sie die extrudierte Stromschiene durch ein Kaltwalzwerk und kontrollieren Sie dabei die Kaltwalzreduzierung streng auf 7 % -12 % der Dicke. Wenn die Reduzierung zu gering ist, reicht die Festigkeitsverbesserung nicht aus und die H24-Zustandsanforderungen werden nicht erfüllt. Wenn die Komprimierung zu hoch ist, führt dies zu einer Verformung des R--Winkels und beeinträchtigt die Extrusionskompatibilität. Um die mechanische Festigkeit und Materialdehnung weiter auszugleichen, muss die 6061-Aluminium-Sammelschiene nach dem Kaltwalzen einer Tieftemperatur-Glühbehandlung unterzogen und 1 bis 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 250–300 Grad gehalten werden. Dieser Prozess eliminiert nicht nur die beim Kaltwalzen entstehenden inneren Spannungen, sondern optimiert auch die Mikrostruktur des Materials und erreicht letztendlich den mechanischen Leistungsstandard des H24-Zustands bei gleichzeitiger Beibehaltung der hohen Leitfähigkeit von extrudiertem Aluminium aus der Aluminiumlegierung 1370. Damit wird das Problem der Branche perfekt gelöst, dass herkömmliche Verfahren Oberflächenqualität und Festigkeit nicht in Einklang bringen können.

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