Richtlinien zur Verformungskontrolle bei der Bearbeitung von Abdeckplatten für Leistungsbatterien und Komponenten aus Aluminiumlegierungen

Im Bereich der Herstellung von Leistungsbatterien werden für Schlüsselkomponenten wie Leistungsbatterie-Abdeckplatten, Aluminium-Abdeckplatten für Batterien, prismatische Lithium-Batteriedeckel und Lithium-{0}}Ionen-Batterie-Abdeckplatten weitgehend dünnwandige Strukturen aus Aluminiumlegierungen verwendet. Aufgrund der Eigenschaften von Aluminiumlegierungen wie hoher Wärmeleitfähigkeit, hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten und unzureichender Steifigkeit kommt es bei der Bearbeitung von Batteriegehäusekomponenten wie Oberdeckeln für prismatische Batteriezellen, Batteriekastenabdeckungen aus Aluminium und LFP-Sicherheitsabdeckungssätzen leicht zu Verformungen. Diese Verformung beeinträchtigt die Dichtungsleistung, die Passgenauigkeit und die Schweißqualität.

 

Um die Fertigungsstabilität von Komponenten wie Batterieabdeckplatten und Bimetall-Bipolarplatten aus Kupfer und Aluminium zu verbessern, werden im Folgenden wirksame Methoden zur Reduzierung der Bearbeitungsverformung unter den Gesichtspunkten Materialien, Prozesse, Schneidwerkzeuge, Spann- und Betriebstechniken systematisch zusammengefasst.
 

 

Die Verformung von dünnwandigen Komponenten wie Batterieabdeckungen, oberen Abdeckungen und Anschlussblöcken hat hauptsächlich drei Ursachen:

1. Linderung innerer Spannungen im Rohling

Anwendbar für: Prismatische Lithium-Batterie-Anhang/Lithium-Batterie-Abdeckkappe

Durch Freischmieden oder große Fließpressteile entstehen während des Umformprozesses erhebliche Eigenspannungen.

Da beim Schneiden Material abgetragen wird, führt die Umverteilung der inneren Spannung zu einer Verformung des Teils.

 

2. Schneidkraft und Schneidwärme

Die Materialextrusion durch das Schneidwerkzeug führt zu einer lokalen Wärmekonzentration, die die Oberflächenverformung verschlimmert.

Dies wirkt sich besonders stark auf dünnwandige Batterieabdeckungen aus Aluminium aus.

 

3. Elastische Verformung durch die Klemmmethode

Eine instabile Klemmung kann zu einer ungleichmäßigen Belastung der Teile führen.

Nach dem Lösen der Klemmung federn die Teile zurück, was zu Maßabweichungen führt.

 

 

1. Reduzierung der inneren Spannung im Rohling

Anwendbar für: Aluminium-Batterieabdeckplatten/Lithium-Ionen-Batterieabdeckplatten

Folgende Methoden können Eigenspannungen effektiv reduzieren und die Maßhaltigkeit verbessern:

Natürliche Alterung / Künstliche Alterung: Unter stabilen Bedingungen wird die Spannung im Rohling allmählich abgebaut.

Vibrationsalterung: Verwenden Sie niederfrequente Vibrationen, um den inneren Spannungsausgleich zu beschleunigen.

Vorbearbeitungsmethode: Überschüssiges Material entfernen → eine Zeit lang stehen lassen → Nachbearbeitung durchführen, um eine vollständigere Spannungsfreisetzung zu gewährleisten.

 

2. Optimierung von Werkzeugen und Schnittparametern

(1) Auswahl der Werkzeuggeometrie

Ein größerer Spanwinkel ist vorzuziehen: Er verringert die Spanverformung und verbessert die Spanabfuhr.

Kleiner Freiwinkel zum Schruppen; Großer Freiwinkel zum Schlichten, um Schneidkantenfestigkeit und Oberflächenqualität in Einklang zu bringen.

Ein größerer Spiralwinkel ist vorzuziehen: Geeignet für Hochgeschwindigkeitsschneiden, wodurch die Bearbeitungsstabilität verbessert wird.

Hauptschneidkantenwinkel reduzieren: Senkt die Temperatur in der Schneidzone und reduziert dadurch thermische Verformung.

(2) Optimierung der Werkzeugstruktur

Reduzieren Sie die Anzahl der Zähne und vergrößern Sie die Spannut, um die Effizienz der Spanabfuhr zu verbessern.

Kontrollieren Sie die Schneidkantenrauheit auf Ra kleiner oder gleich 0,4 μm.

Kontrollieren Sie den Werkzeugverschleiß streng auf höchstens 0,2 mm, um die Bildung von Aufbauschneiden zu vermeiden.

(Diese Werkzeuglösung ist auch auf die Bearbeitung von Strukturteilen wie Kupferpresskomponenten und Bimetall-Bipolarplatten aus Kupfer und Aluminium anwendbar.)

 

3. Verbessertes Klemmstrukturdesign

Anwendbar für: den oberen Deckel für eine prismatische Batteriezelle/prismatische Batteriedosenabdeckung

Zu den Spannmethoden, die Verformungen effektiv reduzieren, gehören:

Axiale Stirnflächenklemmung: Verhindert, dass dünnwandige Teile radial zusammengedrückt werden.

Vakuumspannfutterklemmung: Gleichmäßig verteilt, weniger wahrscheinlich, dass es zu Plattenverformungen kommt, sehr gut geeignet für die Bearbeitung von Aluminium-Batterieabdeckungen.

Interne Füllmethode: Ein schmelzbares Medium in das dünnwandige Teil einspritzen, um die Steifigkeit zu erhöhen, es dann auflösen und nach der Bearbeitung ausgießen.

 

4. Prozessplanung und Bearbeitungssequenzoptimierung

Batterieabdeckungen sind dünnwandige Dichtungsteile und die wissenschaftliche Anordnung der Prozesse ist von entscheidender Bedeutung.

Angemessener Prozessablauf:

Schruppen → Halb-Schlichten → Eckenräumen → Schlichten

Fügen Sie bei Bedarf einen zweiten Zwischenschritt hinzu, um Zwischenspannungen abzubauen.

Behalten Sie eine gleichmäßige Schlichtzugabe bei, die im Allgemeinen auf 0,2–0,5 mm eingestellt wird.
 

 

1. Symmetrische Bearbeitung zur Reduzierung der Wärmekonzentration

Beispiel: Bearbeitung einer Aluminiumplatte von 90 mm auf 60 mm:

Ein einzelner Schnitt kann eine flächige Verformung von bis zu 5 mm verursachen.

Durch schichtweises symmetrisches Schneiden kann die Verformung auf 0,3 mm genau kontrolliert werden.

 

2. Schichtbearbeitung von Strukturen mit mehreren-Kavitäten

Zum Beispiel LFP-Sicherheitsabdeckungssets oder prismatische Batteriedeckel mit mehreren -Kavitäten

Kann nicht Kavität für Kavität bearbeitet werden, da sonst eine ungleichmäßige Spannungsverteilung leicht zu Verzug führen kann;

Es müssen mehrere Kavitäten gleichzeitig und schichtweise bearbeitet werden.

 

3. Kontrolle der Schneidkraft und der Schneidwärme

Die Reduzierung der Schnitttiefe, die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit und der Spindelgeschwindigkeit eignen sich besser für die Hochgeschwindigkeits-CNC-Bearbeitung.

Zum Schlichten wird Gleichlauffräsen empfohlen, um Kaltverfestigung und Oberflächenspannung zu reduzieren.

 

4. Optimieren Sie den Werkzeugweg und die Klemmfestigkeit

Lösen Sie die Klemme vor der Fertigstellung entsprechend → lassen Sie das Teil auf natürliche Weise zurückfedern → drücken Sie es dann leicht an, um es zu fixieren, was die endgültige Verformung erheblich reduzieren kann.

Die Klemmkraft sollte möglichst gering und die Kraftrichtung sinnvoll sein.

 

5. Vermeiden Sie bei der Bearbeitung von Hohlräumen ein „gerades Abwärtsschneiden“.

Es wird empfohlen, zuerst ein Werkzeugloch zu bohren oder einen spiralförmigen Werkzeugweg zu verwenden, um die Wärmeentwicklung und das Risiko eines Werkzeugbruchs zu reduzieren.

 

 

Wird auf die folgenden Produkte angewendet: Power-Batterie-Abdeckplatte / Aluminium-Batteriekastenabdeckung / Prismatischer Lithium-Batteriedeckel / Lithium-Batterie-Abdeckkappe / LFP-Sicherheitsabdeckungsset

 

Die Reduzierung der Verformung sollte unter folgenden Gesichtspunkten umfassend kontrolliert werden:

 

Reduzierung innerer Spannungen im Rohling (Alterung und Vorbearbeitung)

Optimierung von Werkzeugen und Schnittparametern

Einführung fortschrittlicher Spannstrukturen (Vakuumvorrichtungen, Füllmethoden)

Prozesse und Werkzeugwegstrategien rational planen

Betriebstechniken basierend auf Hohlraumstruktur und Dünnwandeigenschaften

 

Durch diese Maßnahmen können die Fertigungspräzision, die Erscheinungsbildqualität und die Schweißdichtleistung von Leistungsbatterie-Abdeckplatten und zugehörigen Strukturkomponenten aus Aluminiumlegierung erheblich verbessert werden, was eine solide Garantie für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Leistungsbatteriesystemen darstellt.