EV बॅटरी हाऊसिंग्जसाठी उच्च-टनेज अॅल्युमिनियम डाय कॅस्टिंग मशीन का आवश्यक आहे?

ज्याने उद्योगाला बदलले ती मोठ्या प्रमाणाची समस्या

इलेक्ट्रिक वाहनाच्या बॅटरीचे हाऊसिंग्ज हे लहान भाग नाहीत. एक सामान्य इलेक्ट्रिक वाहन बॅटरी पॅक एन्क्लोजरची लांबी आणि रुंदी एक मीटरपेक्षा जास्त असते, ज्यामध्ये जटिल आतील रिबिंग, माउंटिंग पॉइंट्स आणि कूलिंग चॅनेल्स असतात. अशा प्रकारच्या ज्यामितीचे एकाच भागात कास्टिंग करण्यासाठी एक यंत्र आवश्यक आहे जे फक्त इतकेच करू शकते की तो फक्त इतकीच शक्ती असलेला मोल्ड बंद करू शकतो. त्यासाठी हजारो टनांमध्ये मोजलेली क्लॅम्पिंग क्षमता, अल्युमिनियम थंड होऊ लागण्यापूर्वी मोठ्या कॅव्हिटीज भरण्यासाठी सक्षम इंजेक्शन प्रणाली आणि संपूर्ण प्रक्रिया स्थिर ठेवण्यासाठी थर्मल मॅनेजमेंट आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बॅटरी हाऊसिंग्जसाठी उच्च-टनेज अॅल्युमिनियम डाय कास्टिंग यंत्रांकडे होणारा स्थानांतरण हा कोणताही प्रवाह नाही. हा भागाच्या स्वतःच्या भौतिक आवश्यकतांचे थेट प्रतिउत्तर आहे. सुमारे २५०० टनांपेक्षा कमी कोणतेही यंत्र त्या आकाराचा मोल्ड इंजेक्शन दाबाखाली बंद ठेवू शकत नाही.

या संदर्भात "उच्च टनेज" या शब्दाचा खरोखरच काय अर्थ आहे

अॅल्युमिनियम डाई कॅस्टिंगच्या जगात, उच्च टनेज सुमारे २००० टनापासून सुरू होतो आणि त्यापेक्षा जास्त जातो. इव्ही बॅटरी हाऊसिंग्ससाठी वापरल्या जाणाऱ्या मशिनांची क्षमता सामान्यतः २५०० टन ते ६००० टन या श्रेणीत असते, तर काही सर्वात मोठ्या एकीकृत कॅस्टिंग ऑपरेशन्समध्ये १०,००० टन आणि त्यापेक्षा जास्त क्षमता असते.

टनेज संख्या ही क्लॅम्पिंग फोर्स (जुळवणी दाब) दर्शवते—हा दाब म्हणजे इंजेक्शनदरम्यान डाईच्या दोन भागांना बंद ठेवण्यासाठी मशिन लावलेला दाब. अॅल्युमिनियम १०० ते २०० एमपीए दाबात इंजेक्ट केले जाते. हा दाब डाईच्या पृष्ठभागांविरुद्ध कार्य करतो आणि त्यांना विभागण्याचा प्रयत्न करतो. जर क्लॅम्पिंग फोर्स पुरेशी नसेल, तर डाई थोडी विभागली जाते, ज्यामुळे फ्लॅश, मापाच्या त्रुटी आणि गंभीर परिस्थितीत पूर्णपणे भाग निष्फळ झाला जातो.

एका बॅटरी हाऊसिंगसाठी, ज्याचे प्रक्षेपित क्षेत्रफळ १.५ चौरस मीटर किंवा त्यापेक्षा जास्त असू शकते, इंजेक्शनदरम्यान डाईला उघडण्याचा एकूण दाब अत्यंत मोठा असतो. २५०० टन क्षमतेची मशीन २५,००० केएन क्लॅम्पिंग फोर्स प्रदान करते . हे त्या आकाराच्या साचाला बंद ठेवण्यासाठी पुरेसे आहे, परंतु फक्त किनार्‍यावरच. जसजसे हाऊसिंग्ज मोठ्या आणि अधिक एकीकृत होत जातात, तसतसे टनेज आवश्यकता वाढत जाते.

बॅटरी हाऊसिंग्ज इतर ऑटोमोटिव कास्टिंग्जपेक्षा जास्त का मागतात?

इंजिन ब्लॉक्स आणि ट्रान्समिशन केसेससारख्या ऑटोमोटिव कास्टिंग्ज वर्षांपासून १५००-टन आणि २०००-टन यंत्रांवर तयार केल्या जात आहेत. बॅटरी हाऊसिंग्ज वेगळे आहेत. ते मोठे, पातळ आणि आतील ज्यामितीच्या दृष्टीने अधिक जटिल असतात. एका सामान्य EV बॅटरी हाऊसिंगची भिंत मोठ्या प्रमाणात २.० मिमी किंवा त्यापेक्षा कमी असते. . हे इंजिन ब्लॉकपेक्षा खूपच पातळ आहे, ज्याच्या भिंती ३ मिमी किंवा त्यापेक्षा जास्त असू शकतात.

पातळ भिंती म्हणजे अॅल्युमिनियम लवकर थंड होते. लवकर थंड होणे म्हणजे इंजेक्शन अधिक वेगाने पूर्ण करावे लागते, जोपर्यंत धातू रनर किंवा कॅव्हिटीच्या दूरच्या टोकावर घनीभूत होत नाही. एका मोठ्या, पातळ-भिंतीच्या कॅव्हिटीला वेगाने भरण्यासाठी उच्च इंजेक्शन वेग आणि उच्च इंजेक्शन दाबाची आवश्यकता असते. या दोन्ही गोष्टींसाठी साच बंद ठेवण्यासाठी उच्च क्लॅम्पिंग शक्तीची आवश्यकता असते.

एकत्रीकरणाचा प्रवाह समस्येला आणखी वाढवतो. उत्पादक एकाच भागात अनेक वेगवेगळे स्टॅम्पिंग आणि एक्सट्रुझन्स एकत्र करण्यासाठी एकल-भागाच्या ढाळणाकडे जात आहेत. एका एकल-भागाच्या बॅटरी हाऊसिंगच्या जागी ५० किंवा त्यापेक्षा जास्त वेगळे भाग वापरले जाऊ शकतात, ज्यामुळे वेल्डिंग, फास्टनिंग आणि असेम्बली ऑपरेशन्स हटवली जातात. परंतु तो एकल भाग त्याने बदललेल्या वेगवेगळ्या भागांपेक्षा मोठा आणि जटिल असतो, ज्यामुळे त्याला अधिक क्लॅम्पिंग शक्ती आणि अधिक अचूक इंजेक्शन नियंत्रणाची आवश्यकता असते.

उच्च टॉनेज फक्त या रंध्रतेच्या समस्येचे निराकरण करू शकते

रंध्रता ही कोणत्याही डाय कास्टिंगसाठी शत्रू आहे, परंतु बॅटरी हाऊसिंगमध्ये ती विशेषत: हानिकारक आहे. रंध्रता अशी कमकुवत जागा तयार करते ज्यामुळे दुर्घटनेत संरचनात्मक बळ कमी होऊ शकते. तसेच, ती ओलावा आणि दूषित पदार्थ बॅटरी सेल्सपर्यंत पोहोचण्यासाठी मार्ग तयार करते.

उच्च टनेज यंत्रांमुळे रिक्तता (पोरोसिटी) या समस्येवर दोन प्रकारे उपाय योजला जातो. प्रथम, उच्च क्लॅम्पिंग शक्तीमुळे साचा अधिक कडकपणे बंद राहतो, ज्यामुळे इंजेक्शनदरम्यान वायू साचात प्रवेश करू शकत नाही. दुसरे, उच्च टनेज यंत्रांवरील इंजेक्शन प्रणाली अधिक वेगाने भरण्यासाठी डिझाइन केलेली असते, ज्यामुळे वायूच्या अटकावासाठी उपलब्ध वेळ कमी होते.

एक ४०००-टन यंत्र एका बॅटरी हाऊसिंग साचात २५००-टन यंत्रापेक्षा मिलीसेकंदांच्या कालावधीत अधिक वेगाने भरणे पूर्ण करू शकते, कारण त्याची हाइड्रॉलिक प्रणाली मोठी आहे आणि त्याचा शॉट अ‍ॅक्युम्युलेटर अधिक शक्तिशाली आहे. भरण्याच्या वेळेतील हा फरक थेट कमी रिक्तता (पोरोसिटी) आणि चांगल्या यांत्रिक गुणवत्तेकडे घेऊन जातो.

एका प्रमुख इलेक्ट्रिक व्हिकल (EV) निर्मात्याने बॅटरी हाऊसिंगच्या कार्यक्रमात २५००-टन यंत्रापासून ४४००-टन यंत्रावर स्थानांतरित होण्यामुळे रिक्ततेशी संबंधित फेकावर ४०% कमी करण्यात आली आणि त्याच वेळी ढाळणाच्या तन्यता शक्तीत १२% वाढ झाली. उच्च टनेज फक्त साचा बंद ठेवण्यासाठीच नव्हते—तो एक वेगवान, अधिक नियंत्रित भरण्यास सक्षम करतो, ज्यामुळे घनतेचा आणि मजबूत भाग तयार होतो.

थर्मल मॅनेजमेंटची समस्या

बॅटरी हाऊसिंग्ज फक्त संरचनात्मक आवरण नाहीत. ते थर्मल मॅनेजमेंट घटकही आहेत. अनेक डिझाइन्समध्ये एकीकृत शीतलन चॅनेल्स समाविष्ट केले जातात जे बॅटरीचे तापमान नियंत्रित करण्यासाठी द्रव प्रवाहित करतात. ते चॅनेल्स भागात ओतले जातात, ज्यामुळे साचा जटिल कोर्स आणि स्लाइड्स असतात जे पूर्णपणे भरले जाणे आवश्यक आहे.

पोरोसिटी किंवा अपूर्ण भरणे न येण्यासाठी त्या चॅनेल्सचे भरणे करण्यासाठी धातूचे तापमान, भरण्याचा वेग आणि दाब यावर अत्यंत अचूक नियंत्रण आवश्यक आहे. उच्च-टनेज मशीन्समध्ये सामान्यतः अधिक प्रगत इंजेक्शन नियंत्रण प्रणाली असतात—बहु-टप्पा भरण्याचे प्रोफाइल, वास्तविक वेळेत दाब निरीक्षण आणि सर्वो-नियंत्रित शॉट सिलिंडर्स जे तात्काळ समायोजित करू शकतात.

मोठ्या बॅटरी हाऊसिंग मॉल्डचे थर्मल मास मोठे असते. स्वतः मॉल्डचे वजन २० टन किंवा त्याहून अधिक असू शकते. इतक्या इस्पाताचे ऑपरेटिंग तापमानापर्यंत पोहोचविणे आणि ते तापमान टिकवून ठेवणे यासाठी एक मजबूत तापन आणि शीतन प्रणाली असलेली यंत्रे आवश्यक असतात. उच्च-टनेज यंत्रांची रचना अशा प्रकारच्या थर्मल भारासाठी केलेली असते, जी लहान यंत्रांमध्ये नसते.

उच्च टनेज हे उत्तर नसल्याचे वेळी

उच्च टनेज हा सर्वसाधारण उपाय नाही. लहान कास्टिंग्ज—उदाहरणार्थ, ५ किलोग्रॅमपेक्षा कमी वजन आणि ०.५ चौरस मीटरपेक्षा कमी प्रोजेक्टेड क्षेत्रफळ असलेल्या—साठी २५००-टन यंत्र हे अतिशय जास्त आहे. या उपकरणाची किंमत, ऊर्जा वापर आणि आवश्यक जागा यामुळे ते अशा भागांसाठी अव्यवहार्य बनते ज्यांना अशी क्षमता आवश्यक नसते.

याशिवाय, शिकण्याचा एक वक्रही असतो. ४०००-टन यंत्र चालविणे हे १५००-टन यंत्र चालविण्यापेक्षा वेगळे असते. इंजेक्शन पॅरामीटर्स अधिक संवेदनशील असतात, थर्मल व्यवस्थापन अधिक जटिल असते आणि सुरक्षा विचार अधिक कठोर असतात. प्रत्येक फाउंड्री या बदलासाठी तयार नसते.

परंतु EV बॅटरी हाऊसिंग्जसाठी, खरोखरच कोणताही पर्याय नाही. हा भाग खूप मोठा, खूप पातळ आणि खूप जटिल आहे, त्यामुळे तो लहान उपकरणांवर ओतणे शक्य नाही आणि तरीही ऑटोमोबाइल उद्योगाच्या गुणवत्ता आणि कार्यक्षमतेच्या आवश्यकता पूर्ण करता येत नाही.

EV बॅटरी हाऊसिंग्जसाठी उच्च-टनेज मशीन्सवरील मुख्य मुद्दा

EV बॅटरी हाऊसिंग्जसाठी उच्च-टनेज अॅल्युमिनियम डाय कॅस्टिंग मशीनची आवश्यकता भौतिकशास्त्रावर अवलंबून आहे. हा भाग मोठा आहे, त्याची भिंती पातळ आहेत, भरणे वेगाने करावे लागते आणि साचा बंद राहावा लागतो. २५०० टनपेक्षा कमी कोणतीही मशीन ही सर्व आवश्यकता एकाच वेळी पूर्ण करू शकत नाही.

झेनली सारख्या उत्पादकांनी हा बदल ओळखला आहे आणि EV घटक उत्पादनाच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी १००० ते ४५०० टन दरम्यान क्लॅम्पिंग शक्ती असलेल्या कोल्ड चॅम्बर मशीन्सची पाठवणी करत आहे तंत्रज्ञान वेगाने विकसित होत आहे, आणि आवरणे मोठी आणि अधिक एकीकृत होत असल्याने टनेजची आवश्यकता केवळ वाढत आहे. कोणत्याही कार्यासाठी इव्ही पुरवठा साखळीत प्रवेश करण्यासाठी, प्रश्न हा उच्च टनेजमध्ये गुंतवणूक करण्याचा नाही. तो ती किती लवकर करायची आहे, हा आहे.