CN113083945B - 一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝型材领域，尤其涉及一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，包括以下步骤：第一步，铝锭经处理后进行挤出操作，挤出形成铝板，其厚度小于10mm，挤出温度为520－550℃，挤压出后的铝板经过氮气通道后进入氮气保护箱，氮气保护箱的压力为1－5MPa，而后进行保压处理，保压时间不小于10s；第二步，保压之后，氮气保护箱的压力缓慢下降至标准大气压，氮气保护箱的压力越大则降压时间越长，且降压时间为30－180s，而后进行输出；第三步，将输出后的铝板进行冷却，而后输出进行后续成型。其解决了现有铝型材在挤压成型过程中物理性能无法适应新能源汽车行业中的电池盒性能的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材领域，尤其涉及一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法。
背景技术
目前，新能源的电池盒通常都是用于安装电池模组，如中国专利申请号：CN201711132909.2公开的电池模组，其包括：电池集合体，包括沿长度方向并排的多个电池；导热上盖板，位于电池集合体的上方；以及冷却板，固定设置于导热上盖板的上方。在根据本发明的电池模组中，由于导热上盖板具有导热性以及冷却板固定设置于导热上盖板的上方，因而当电池模组工作时，导热上盖板能够直接并快速地将电池集合体的各电池的顶部的热量传递至冷却板中，从而经由冷却板实现对电池集合体中的各电池的冷却。
为了实现更好的散热，通常来说其端板、侧板等部件都是采用铝型材进行制备的。但是，又由于其需要轻量化，往往并不会采用厚度较大的铝型材，而且对于铝型材本身来说，应具备良好的抗氧化、耐腐蚀性能，实现高使用寿命的目的。这样就对铝型材提出了更高的要求。
中国专利申请号：CN202011261794.9公开一种汽车电池端板用铝型材生产工艺，涉及汽车电池端板技术领域，解决了目前新能源汽车电池板端用铝合金型材在实际使用中搅拌摩擦焊后易出现抗拉强度不达标情况的技术问题。该汽车电池端板用铝型材生产工艺包括步骤S1铸造、步骤S2均质和步骤S3挤压。本发明一种汽车电池端板用铝型材生产工艺生产出来的铝合金型材母材力学性能高、焊接性能好，满足新能源汽车电池端板用铝型材的性能要求，避免动力电池由于内部化学反应产生的膨胀力导致端板和侧板连接处开裂，避免给汽车运行带来安全隐患，减少用户使用成本。
其主要是从铝型材的原材料本身进行改进，实现较好的物理性能。但是，铝型材在生产过程中，往往都是通过铝锭进行挤压成型，如何利用一个较好的挤压工艺，使得铝型材的物理性能提高也十分重要。其中，电池盒端板铝型材往往需要经过较多的后续加工，如钻孔、弯折、冲压等，其对于应力的消除较为关键。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，其解决了现有铝型材在挤压成型过程中物理性能无法适应新能源汽车行业中的电池盒性能的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，包括以下步骤：
第一步，铝锭经处理后进行挤出操作，挤出形成铝板，其厚度小于10mm，挤出温度为520-550℃，挤压出后的铝板经过氮气通道后进入氮气保护箱，氮气保护箱的压力为1-5MPa，而后进行保压处理，保压时间不小于10s；
第二步，保压之后，氮气保护箱的压力缓慢下降至标准大气压，氮气保护箱的压力越大则降压时间越长，且降压时间为30-180s，而后进行输出；
第三步，将输出后的铝板进行冷却，而后输出进行后续成型。
进一步的，第一步中，当铝板的厚度较大时，利用辊压机构进行二次的辊压，所辊压的厚度小于铝板厚度的2/3大于铝板厚度的1/2，辊压机构位于氮气通道内。
进一步的，辊压机构的进入端处设有用于对铝板进行温度保护的加热通道，铝板先经过加热通道后进入辊压机构，所述加热通道的温度为480-520℃，所述铝板与加热通道的最小间距为100mm。
进一步的，所述加热通道为一环形通道，所述环形通道的外侧设有用于实现热量聚集的聚集罩。
进一步的，所述聚集罩由耐高温材料制成，所述聚集罩内壁上设有一反射层。
进一步的，铝板经过氮气通道的时间不大10s。
进一步的，所述氮气保护箱包括箱体、设于箱体内的腔体，所述箱体的左右两端上分别设有用于容置铝板进入的进出通道，所述进出通道与腔体相连通，所述箱体的左右两端上分别设有用于实现对进出通道进行密封的密封机构，所述箱体上位于腔体内设有上辊组与下辊组，所述上辊组与下辊组组成用于输送铝板的输送通道，所述输送通道在垂直面上的投影位于进出通道的范围内，所述箱体的上下两端上分别设有用于连通外部输氮设备的位于氮气保护箱内的氮气通道，此氮气通道并非上述第一步中提及的氮气通道。
进一步的，所述箱体内设有用于辅助冷却的冷却机构。
进一步的，在第二步中，氮气保护箱进行降压操作时，其中一位于氮气保护箱内的氮气通道排出氮气，另一位于氮气保护箱内的氮气通道输入氮气，输入氮气的压力小于排出氮气的压力，以此来实现降温。
进一步的，第三步中，先进行风冷冷却，实现铝板温度降至200℃以下，而后进行水冷冷却，降至常温。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本方案通过氮气通道及氮气保护箱的设置，可以有效实现铝型材挤出后与空气的接触，并且立即进入至氮气保护箱内对铝型材进行保护，可以有效实现温度的保持，及压力的保持，减少铝型材内部应力的爆发，减少硅化镁晶体的析出，从而实现铝板强度的提高，以便于使得铝板符合新能源汽车电池盒的物理性能的需求。另外，通过先进入氮气通道而后进入氮气保护箱，可以使得硅化镁晶体稳定性更好，提高后续对铝板处理时的效果。其中少量的硅化镁晶粒可以降低粒子错移的能力，从而有效的降低型材内部的应力，当数量增大时就足以抑制错移的行动从而提增材料的强度，避免了应力过大型材自然损坏的情况，如此一来材料的强度就可以提高。挤出之后进行短暂的高压氮气保护，硅化镁晶体的析出可以实现有效控制，避免产生过量的废渣或者在表面产生花纹或者损坏铝合金结构。另外，保压之后，还利用氮气保护箱进行压力的缓慢下降，其目的与挤出时的保压效果类似，但是仍有不同，在压力缓慢下降的过程中，铝板的温度也是缓慢下降的，这个时候利用压力下降的配合，使得铝板的物理性能得到一个较好的保持，可以有效实现铝型材物理性能的稳定，使其在后续处理过程中不会产生较大的物理性能的改变。
2、二次辊压的设置，目的在于当所需铝型材的厚度较薄时，一次挤压就不再现实，其会大大降低铝型材的物理性能，这个时候就需要利用二次的辊压。而将辊压机构设置在氮气通道之内，也是在于对铝型材的有效保护，虽然铝型材在氮气通道的时间延长了，但是由于其会经过二次辊压，实际上也起到了保压的效果，仍然可以保证对铝型材物理性能的提高。
3、加热通道的设置，其目的在于进行二次辊压时，可以实现铝型材温度的提高，避免铝型材温度的不足，从而使得铝型材在二次辊压后的物理性能不会产生骤变。
4、聚热罩的设置，在于实现温度的聚集，避免温度的大量扩散。聚集罩由耐高温材料制成，聚集罩内壁上设有一反射层，反射层可以为耐高温反射涂料等常规材料。
5、铝板经过氮气通道的时间不大10s，但是需要进行二次辊压时，其时间需要根据实际的需要进行调节。
6、氮气保护箱的设置，可以实现有效的氮气保护的目的，所述箱体内设有用于辅助冷却的冷却机构，当温度降低幅度较小时，达不到输出条件，可以通过冷却机构进行辅助冷却。冷却机构可以为常规的冷却机构，如蒸发器、冷却辊等。本方案中可以将上辊组、下辊组设置成冷却辊，可以在箱体内设置温度传感器、压力传感器来实现箱体内部环境的确认。在需要进行冷却辊冷却时，也并不是直接冷却的，而是要通过上辊组、下辊组的顺时针、逆时针的持续变化来铝板的左右位移，而后进行冷却，这样冷却的部位不再是固定于一条线上，而是会均布在铝板的表面，从而有效保护铝板。
7、在第二步中，氮气保护箱进行降压操作时，其中一位于氮气保护箱内的氮气通道排出氮气，另一位于氮气保护箱内的氮气通道输入氮气，输入氮气的压力小于排出氮气的压力，以此来实现降温，这样有效实现了降压的精确控制，并且可以有效带走温度，从而实现降压、降温双操作，实现铝板物理性能的提高。
8、冷却采用两步冷却，也是问了实现铝板物理性能的提高。
附图说明
图1是本发明的氮气通道的结构示意图；
图2是本发明的氮气保护箱的结构示意图；
图3是本发明的加热通道的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参考图1至图3，本实施例提供一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，包括以下步骤：
第一步，铝锭经处理后进行挤出操作，挤出形成铝板，其厚度小于10mm，挤出温度为520-550℃，挤压出后的铝板经过氮气通道1后进入氮气保护箱，氮气保护箱的压力为1-5MPa，而后进行保压处理，保压时间不小于10s；
第二步，保压之后，氮气保护箱的压力缓慢下降至标准大气压，氮气保护箱的压力越大则降压时间越长，且降压时间为30-180s，而后进行输出；
第三步，将输出后的铝板进行冷却，先进行风冷冷却，实现铝板温度降至200℃以下，而后进行水冷冷却，降至常温，而后输出进行后续成型。
上述挤出温度可以根据实际需要进行选择，本方案只是给出一个较为优选的范围，如可以选择480、490、500、510、520、530、540、550、560℃等温度。氮气保护箱的压力也是根据不同的铝型材、不同的厚度进行的一个有效选择，通常来说设置3MP是一个较为通用的数值。保压时间也是一样，本方案可以选择11s、15s、18s、20s、30s等。
当铝板的厚度较大时，利用辊压机构2进行二次的辊压，所辊压的厚度小于铝板厚度的2/3大于铝板厚度的1/2，辊压机构2位于氮气通道内，辊压机构包括上压辊21与下压辊22。辊压机构2的进入端处设有用于对铝板进行温度保护的加热通道3，铝板先经过加热通道后进入辊压机构，所述加热通道的温度为480-520℃，所述铝板与加热通道的最小间距为100mm。所述加热通道为一环形通道，所述环形通道的外侧设有用于实现热量聚集的聚集罩4。所述聚集罩4由耐高温材料制成，所述聚集罩4内壁上设有一反射层5。
加热通道的温度可以根据实际需要进行选择，本方案只是给出一个较为优选的范围，如可以选择450、460、470、480、490、500、510、520、530℃。
所述氮气保护箱包括箱体61、设于箱体61内的腔体62，所述箱体61的左右两端上分别设有用于容置铝板进入的进出通道611，所述进出通道611与腔体62相连通，所述箱体61的左右两端上分别设有用于实现对进出通道进行密封的密封机构63，密封机构可以为一个堵块及用于实现驱动堵块进行封堵与脱离的驱动机构，如油缸等。所述箱体61上位于腔体内设有上辊组64与下辊组65，所述上辊组64与下辊组65组成用于输送铝板的输送通道66，所述输送通道66在垂直面上的投影位于进出通道611的范围内，所述箱体61的上下两端上分别设有用于连通外部输氮设备的位于氮气保护箱内的氮气通道612。所述上辊组64与下辊组65均由多个冷却辊组成。在第二步中，氮气保护箱进行降压操作时，其中一位于氮气保护箱内的氮气通道排出氮气，另一位于氮气保护箱内的氮气通道输入氮气，输入氮气的压力小于排出氮气的压力，以此来实现降温。
在不需要进行二次辊压时，也设定铝板经过氮气通道的时间不大10s，可以有效提高效率。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本方案通过氮气通道及氮气保护箱的设置，可以有效实现铝型材挤出后与空气的接触，并且立即进入至氮气保护箱内对铝型材进行保护，可以有效实现温度的保持，及压力的保持，减少铝型材内部应力的爆发，减少硅化镁晶体的析出，从而实现铝板强度的提高，以便于使得铝板符合新能源汽车电池盒的物理性能的需求。另外，通过先进入氮气通道而后进入氮气保护箱，可以使得硅化镁晶体稳定性更好，提高后续对铝板处理时的效果。其中少量的硅化镁晶粒可以降低粒子错移的能力，从而有效的降低型材内部的应力，当数量增大时就足以抑制错移的行动从而提增材料的强度，避免了应力过大型材自然损坏的情况，如此一来材料的强度就可以提高。挤出之后进行短暂的高压氮气保护，硅化镁晶体的析出可以实现有效控制，避免产生过量的废渣或者在表面产生花纹或者损坏铝合金结构。另外，保压之后，还利用氮气保护箱进行压力的缓慢下降，其目的与挤出时的保压效果类似，但是仍有不同，在压力缓慢下降的过程中，铝板的温度也是缓慢下降的，这个时候利用压力下降的配合，使得铝板的物理性能得到一个较好的保持，可以有效实现铝型材物理性能的稳定，使其在后续处理过程中不会产生较大的物理性能的改变。
2、二次辊压的设置，目的在于当所需铝型材的厚度较薄时，一次挤压就不再现实，其会大大降低铝型材的物理性能，这个时候就需要利用二次的辊压。而将辊压机构设置在氮气通道之内，也是在于对铝型材的有效保护，虽然铝型材在氮气通道的时间延长了，但是由于其会经过二次辊压，实际上也起到了保压的效果，仍然可以保证对铝型材物理性能的提高。
3、加热通道的设置，其目的在于进行二次辊压时，可以实现铝型材温度的提高，避免铝型材温度的不足，从而使得铝型材在二次辊压后的物理性能不会产生骤变。
4、聚热罩的设置，在于实现温度的聚集，避免温度的大量扩散。聚集罩由耐高温材料制成，聚集罩内壁上设有一反射层，反射层可以为耐高温反射涂料等常规材料。
5、铝板经过氮气通道的时间不大10s，但是需要进行二次辊压时，其时间需要根据实际的需要进行调节。
6、氮气保护箱的设置，可以实现有效的氮气保护的目的，所述箱体内设有用于辅助冷却的冷却机构，当温度降低幅度较小时，达不到输出条件，可以通过冷却机构进行辅助冷却。冷却机构可以为常规的冷却机构，如蒸发器、冷却辊等。本方案中可以将上辊组、下辊组设置成冷却辊，可以在箱体内设置温度传感器、压力传感器来实现箱体内部环境的确认。在需要进行冷却辊冷却时，也并不是直接冷却的，而是要通过上辊组、下辊组的顺时针、逆时针的持续变化来铝板的左右位移，而后进行冷却，这样冷却的部位不再是固定于一条线上，而是会均布在铝板的表面，从而有效保护铝板。
7、在第二步中，氮气保护箱进行降压操作时，其中一位于氮气保护箱内的氮气通道排出氮气，另一位于氮气保护箱内的氮气通道输入氮气，输入氮气的压力小于排出氮气的压力，以此来实现降温，这样有效实现了降压的精确控制，并且可以有效带走温度，从而实现降压、降温双操作，实现铝板物理性能的提高。
8、冷却采用两步冷却，也是问了实现铝板物理性能的提高。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，铝锭经处理后进行挤出操作，挤出形成铝板，其厚度小于10mm，挤出温度为520-550℃，挤压出后的铝板经过氮气通道后进入氮气保护箱，所述氮气通道包括通道箱体、辊压机构、通道上辊组及通道下辊组，所述通道箱体的左右两端分别设置有铝板进出的进出口，所述辊压机构包括上压辊与下压辊，所述辊压机构的左右两端分别具有通道上辊组与通道下辊组组成的辊压输送通道，两辊压输送通道分别与进出口相连通，其中一辊压输送通道的后端且位于辊压机构的进入端处设有用于对铝板进行温度保护的加热通道，铝板先经过加热通道后进入辊压机构，所述加热通道的温度为480-520℃，所述铝板与加热通道的最小间距为100mm，所述加热通道为一环形通道，所述环形通道的外侧设有用于实现热量聚集的聚集罩，所述聚集罩由耐高温材料制成，所述聚集罩内壁上设有一反射层，所述氮气保护箱包括箱体、设于箱体内的腔体，所述箱体的左右两端上分别设有用于容置铝板进入的进出通道，所述进出通道与腔体相连通，所述箱体的左右两端上分别设有用于实现对进出通道进行密封的密封机构，所述氮气保护箱内设有用于输送铝板的上辊组与下辊组，所述上辊组与下辊组均由多个均匀布设的冷却辊组成，所述上辊组与下辊组设于箱体上位于腔体内，所述上辊组与下辊组组成用于输送铝板的输送通道，所述输送通道在垂直面上的投影位于进出通道的范围内，所述箱体的上下两端上分别设有用于连通外部输氮设备的位于氮气保护箱内的氮气通道，所述箱体内设置有温度传感器与压力传感器，氮气保护箱的压力为1-5MPa，而后进行保压处理，保压时间不小于10s，通过先进入氮气通道而后进入氮气保护箱，能够使得硅化镁晶体稳定性更好，挤出之后进行短暂的高压氮气保护，硅化镁晶体的析出能够实现有效控制，利用辊压机构进行二次的辊压，辊压的厚度小于铝板厚度的2/3大于铝板厚度的1/2，辊压机构位于氮气通道内，铝板经过氮气通道的时间不大10s；
第二步，保压之后，氮气保护箱的压力缓慢下降至标准大气压，氮气保护箱的压力越大则降压时间越长，且降压时间为30-180s，而后进行输出；
第三步，将输出后的铝板进行冷却，而后输出进行后续成型。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，其特征在于：所述箱体内设有用于辅助冷却的冷却机构。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，其特征在于：在第二步中，氮气保护箱进行降压操作时，其中一位于氮气保护箱内的氮气通道排出氮气，另一位于氮气保护箱内的氮气通道输入氮气，输入氮气的压力小于排出氮气的压力，以此来实现降温。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的一种新能源汽车电池盒端板铝型材的制备方法，其特征在于：第三步中，先进行风冷冷却，实现铝板温度降至200℃以下，而后进行水冷冷却，降至常温。
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