Fluid-Simulation

Verwendung von Simulationssoftware zur Analyse der Wärmeableitungsleistung von Kühlern und Kühlelementen

Anwendungsszenarien

Betriebsbedingungen:Szenario mit hohem Wärmestrom

Installationsanordnung:Einseitige Installation

Typische Anwendung: Kundenspezifische Anpassung

Eigenschaften: Gute Wärmeableitung

Anwendungsszenarien

Technologie:

Schweißen von Aluminiumprofilen

Anordnung und Installation:

Boden-Flüssigkeitskühlung

Typische Anwendung: Kundenspezifische Anpassung

Eigenschaften: leichtes Gewicht, gute Kühlwirkung

Das Kühlmittel zirkuliert durch die Rohrleitungen, angetrieben von einer Pumpe.Wenn das Kühlmittel durch den Wärmetauscher im Inneren des Servers fließt, tauscht es Wärme mit den Hochtemperaturkomponenten (wie CPU, GPU usw.) aus und nimmt die Wärme auf.

Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.

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• Grundprinzip der Flüssigkeitskühlungslösungen: Flüssigkeitskühlung ist eine Technologie, die Flüssigkeit als Kühlmittel verwendet. Dabei wird die Wärme, die von den internen Komponenten der IT-Geräte im Rechenzentrum erzeugt wird, durch den Flüssigkeitsstrom nach außen geleitet, wodurch die heißen Teile der IT-Geräte gekühlt werden und ein sicherer Betrieb der IT-Geräte gewährleistet wird.

• Vorteile der Flüssigkeitskühlung: Flüssigkeitskühlung bietet eine extrem hohe Energieeffizienz und Wärmedichte, ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung und ist nicht von Höhenlage, Standort oder Temperaturbedingungen beeinflusst.

• Walmate Flüssigkeitskühlungslösung mit wärmeleitenden Kühlplatten：Kühlung mit Kühlplatten erfolgt durch Flüssigkeitskühlplatten (normalerweise geschlossene Hohlräume aus wärmeleitenden Metallen wie Kupfer oder Aluminium), die die Wärme der heißen Komponenten indirekt an die in einem Kreislauf eingeschlossene Kühlflüssigkeit übertragen, welche die Wärme abführt. Die Flüssigkeitskühlung mit Kühlplatten ist die ausgereifteste Technologie zur Lösung von Problemen bei der Implementierung von Hochleistungsgeräten, zur Steigerung der Energieeffizienz, zur Senkung der Kühlbetriebskosten und zur Reduzierung der Gesamtbetriebskosten (TCO - Total Cost of Ownership).

Hohe Leistungsaufnahme und hohe Dichte sind die Zukunft der Rechenzentren, Flüssigkeitskühlung wird zur Hauptlösung für die Kühlung von AI-Servern.

DFM-Optimierungsvorschläge

Wir helfen Ihnen, potenzielle Fehler und Mängel im Produktionsprozess zu reduzieren und stellen sicher, dass das Produkt während der Fertigung die Qualitätsstandards des Designs erfüllt.

Anwendungsszenarien

Betriebsbedingungen:Szenario mit hohem Wärmestrom

Installationsanordnung:Einseitige Installation

Typische Anwendung: Kundenspezifische Anpassung

Eigenschaften: Gute Wärmeableitung

Anwendungsszenarien

Technologie:

Schweißen von Aluminiumprofilen

Anordnung und Installation:

Boden-Flüssigkeitskühlung

Typische Anwendung: Kundenspezifische Anpassung

Eigenschaften: leichtes Gewicht, gute Kühlwirkung

• Die Verbreitung großer Modelle und AIGC hat zu einem Boom beim Bau von intelligenten Rechenzentren und Rechenleistung-Zentren in verschiedenen Regionen geführt. 

• Mit der kontinuierlichen Umsetzung der „Dual Carbon“-Politik stellt der Staat höhere Anforderungen an die PUE (Power Usage Effectiveness) von Rechenzentren. 

• Server, als zentrale IT-Infrastruktur, müssen sich mehreren Herausforderungen wie Kühlung und „doppelter Prüfung von Kohlenstoff und Energie“ stellen. 

• Die Wärmeleistung von Chips hat die Grenzen der Luftkühlung erreicht. 

• Der Einsatz von Flüssigkeitskühltechnologien in Servern ist zu einer der bevorzugten Methoden geworden.

Mit der Kommerzialisierung von AIGC-Produkten, wie z.B. großen Modellen, wird die Nachfrage nach AI-Servern schnell ansteigen, wobei eine Vielzahl von Hochleistungs-CPU- und GPU-Chips den Gesamtstromverbrauch der AI-Server erhöhen wird.

Im CPU-Bereich steigt die Leistung der Prozessoren mit der Anzahl der Kerne, was zu einem erhöhten Energieverbrauch führt. In speziellen Szenarien (wie Hochleistungs-Cloud-Computing) werden Prozessoren übertaktet, um die Rechenleistung zu steigern, was den Energieverbrauch weiter erhöht.

Im GPU-Bereich können einige der neuesten Produkte eine maximale Leistungsaufnahme von bis zu 700 W erreichen, was die Kühlkapazität herkömmlicher Luftkühlsysteme übersteigt.

In Zukunft wird die Rechendichte von AI-Cluster voraussichtlich 20-50 kW pro schrank erreichen, während natürliche Luftkühlungstechnologien normalerweise nur 8-10 kW unterstützen. Die Kosteneffizienz von wassergekühlten Klimaanlagen in Mikro-Modulen mit heiß-kalten Luftkanaltrennung nimmt bei einer Rack-Leistung von über 15 kW erheblich ab, wodurch die Vorteile von Flüssigkeitskühlungslösungen in Bezug auf Leistung und Wirtschaftlichkeit zunehmend hervortreten.

Das Kühlmittel gibt die Wärme über den Kühler an die Umgebung ab, um eine niedrige Temperatur aufrechtzuerhalten und so einen kontinuierlich stabilen Betrieb des Servers zu gewährleisten.

Produktprüfungen

Wir bieten maßgeschneiderte Testverfahren an, um die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen

Anwendungsszenarien

Betriebsbedingungen:Szenario mit hohem Wärmestrom

Installationsanordnung:Einseitige Installation

Typische Anwendung: Kundenspezifische Anpassung

Eigenschaften: Gute Wärmeableitung

Anwendungsszenarien

Technologie:

Schweißen von Aluminiumprofilen

Anordnung und Installation:

Boden-Flüssigkeitskühlung

Typische Anwendung: Kundenspezifische Anpassung

Eigenschaften: leichtes Gewicht, gute Kühlwirkung

Zusammenfassung: Wasserstoff-Brennstoffzellen, auch Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) genannt, werden aufgrund ihrer hohen Effizienz, Null-Emissionen und Null-Umweltverschmutzung häufig in Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Autos und anderen Stromerzeugungsanlagen eingesetzt.

Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzelle geben im Betrieb drei- bis fünfmal mehr Wärme ab als Fahrzeuge mit herkömmlichem Brennstoffzellenantrieb.

In diesem Artikel werden die aktuellen Technologien zur Wärmeableitung von Wasserstoff-Brennstoffzellen kurz vorgestellt.

1-Wie Wasserstoff-Brennstoffzellen funktionieren

Wasserstoff-Brennstoffzellen geben im Betrieb eine große Wärmemenge ab, wovon etwa 55 % auf elektrochemische Reaktionswärme, 35 % auf irreversible elektrochemische Reaktionswärme, etwa 10 % Joule-Wärme und etwa Kondensationswärme sowie verschiedene Wärmeverluste entfallen 5 %.

Wasserstoff-Brennstoffzellen produzieren ungefähr so viel Wärme wie Strom.

Wenn es nicht rechtzeitig abgebaut wird, steigt die Temperatur im Inneren der Batterie deutlich an und beeinträchtigt deren Lebensdauer.

PEM-Reaktionsprinzip

2-Wärmeableitung einer Wasserstoff-Brennstoffzelle

Compared to fuel powered vehicles, hydrogen fuel cell vehicles have a higher heat generation and a more complex system. At the same time, due to the limitation of the working temperature of hydrogen fuel cells, the temperature difference between hydrogen fuel cells and the outside world is smaller, making it more difficult for the heat dissipation system to dissipate heat. The working temperature of hydrogen fuel cells has a significant impact on fluid flow resistance, catalyst activity, stack efficiency, and stability, thus requiring an efficient heat dissipation system.

Im Vergleich zu kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen haben Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge einen höheren Heizwert und komplexere Systeme.Gleichzeitig ist aufgrund der Begrenzung der Betriebstemperatur von Wasserstoff-Brennstoffzellen der Temperaturunterschied zwischen Wasserstoff-Brennstoffzellen und der Außenwelt gering, was es für das Wärmeableitungssystem schwieriger macht, Wärme abzuleiten.Die Betriebstemperatur von Wasserstoff-Brennstoffzellen hat einen erheblichen Einfluss auf den Flüssigkeitsströmungswiderstand, die Katalysatoraktivität, die Stapeleffizienz und die Stabilität. Daher sind effiziente Wärmeableitungssysteme erforderlich.Die Flüssigkeitskühlungstechnologie ist derzeit die gängige Technologie für Wasserstoff-Brennstoffzellen in Automobilen. Ziel ist es, den Stromverbrauch der Wasserpumpe durch Reduzierung des Systemdruckabfalls zu senken, überschüssige Wärme in Wasserstoff-Brennstoffzellen bei minimalem Stromverbrauch zu eliminieren und die Verteilung der zirkulierenden Arbeitsflüssigkeitskanäle zu optimieren, um interne Temperaturunterschiede zu verringern und die Gleichmäßigkeit der Batterietemperaturverteilung zu verbessern. 90 % der in Wasserstoffbrennstoffzellen erzeugten Wärme werden vom Wärmeableitungssystem durch Wärmeleitung und Konvektion abgeführt, während 10 % der Wärme durch Strahlungswärmeableitung an die Außenumgebung abgegeben werden.Zu den traditionellen Wärmeableitungsmethoden gehören Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Phasenwechsel-Wärmeableitung.

3- Wärmeübertragung in PEMFC-Systemen

3.1 Wärmeableitung im Stapel

Nachdem im PEMFC Wärme erzeugt wurde, wird die Wärme zwischen verschiedenen Komponenten im PEMFC und der Außenumgebung übertragen.

Die Wärmeübertragung innerhalb des Brennstoffzellenstapels hängt hauptsächlich vom Wärmewiderstand jeder Komponente und dem Kontaktwärmewiderstand zwischen verschiedenen Komponenten ab. Da die Gasdiffusionsschicht eine „Brücke“ ist, die die Hauptwärme erzeugenden Komponenten (Membranelektroden) und die Hauptwärmeableitungskomponenten (Bipolarplatten) verbindet, haben ihr Wärmewiderstand und der Kontaktwärmewiderstand mit anderen Komponenten einen erheblichen Einfluss auf die Wärme Übertragungsleistung innerhalb der PEMFC. Darüber hinaus kann der thermische Kontaktwiderstand zwischen verschiedenen Komponenten einen erheblichen Einfluss auf die interne Wärmeübertragung des Brennstoffzellenstapels haben.

3.2 Wärmeübertragung des Kühlmittels

Zu den Kühlmethoden für Brennstoffzellen gehören Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Phasenwechselkühlung. Zu den Faktoren, die die Wärmeübertragung des Kühlmittels beeinflussen, gehören das PEMFC-Stapelende, das Kühlmittel selbst und das Kühlerende. Das Kühlmittel steht in direktem Kontakt mit den Bipolarplatten am Ende des PEMFC-Stapels, sodass die Kanalstruktur des Kühlmittels einen erheblichen Einfluss auf dessen Wärmeübertragung hat.

Darüber hinaus beeinflussen auch die Eigenschaften des Kühlmittels selbst den damit verbundenen Wärmeübertragungsprozess.

Angesichts des Platzmangels kann die Wahl eines Kühlmittels mit einer größeren Wärmekapazität die Größe des Kühlkörpers reduzieren und die Wärmemanagementleistung der PEMFC verbessern. Daher wird der Bedarf an neuen hocheffizienten Kühlmitteln immer offensichtlicher.

Wir werden regelmäßig technische Informationen und Neuigkeiten zu Wärmedesign und Leichtbau aktualisieren und mit Ihnen teilen. Vielen Dank für Ihr Interesse an Walmate.

     Der Trend zur Miniaturisierung elektronischer Geräte nimmt von Tag zu Tag zu. Gleichzeitig hat die Nachfrage nach mehr Funktionen und höherer Leistung die Reduzierung der Größe jeder Verpackungsebene weiter vorangetrieben, was zu einer raschen Steigerung der Leistungsdichte führt.

Chip-Verpackungsprozess und TDP

Die Miniaturisierung von Geräten basiert ursprünglich auf Überlegungen zur Kostenreduzierung. Thermische Lösungen erhöhen direkt das Gewicht, das Volumen und die Kosten des Produkts ohne funktionale Vorteile, sorgen aber für Produktzuverlässigkeit. Eine effektive Wärmeableitung ist für den stabilen Betrieb und die langfristige Zuverlässigkeit elektronischer Produkte von entscheidender Bedeutung, da die Komponententemperaturen innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Einerseits führt die Miniaturisierung der Geräte dazu, dass der Designspielraum immer kleiner wird und die Toleranz für Überdesign immer geringer wird. Andererseits hat der allgemeine Trend der Miniaturisierung zu immer unübersichtlicheren und komplexeren geometrischen Modellen geführt, was die enge Integration mechanischer und elektronischer Komponenten in Produkte vertieft. Das Ergebnis ist, dass der Strömungsraum stark komprimiert wird, wodurch der Umfang der Konvektionswärme eingeschränkt wird Verlustleistung, Herstellung Die Struktur des Kühlkörpers, das Kernmaterial des thermischen Designs, ist komplexer geworden.

Der Heizkörper ist die am häufigsten verwendete Komponente zur Verbesserung der Wärmeableitung bei der thermischen Gestaltung elektronischer Geräte. Sein Verbesserungsprinzip besteht darin, die Wärmeflussdichte der Wärmequelle und die Temperaturanforderungen der Heizkomponenten zu erhöhen Innenraumgröße des Produkts, Installation des Heizkörpers, Aussehen, Design und andere Anforderungen. Die Leistung des Heizkörpers wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. Material, geometrische Größe, Ebenheit des Bodens, Wärmewiderstand, Oberflächenbehandlung, Installations- und Befestigungsmethoden sowie Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Arbeitsumgebung.

1-Material des Kühlkörpers

Die Hauptmaterialien von Kühlkörpern sind: Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer, Eisen usw. Aluminium ist das am häufigsten vorkommende Metallelement in der Natur. Es hat ein geringes Gewicht, eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eignet sich daher hervorragend als Rohstoff für Kühlkörpern. Durch die Zugabe einiger Metalle zu Aluminium zur Bildung einer Aluminiumlegierung kann die Härte des Materials erheblich erhöht werden. Graphit verfügt über die elektrischen und thermischen Leitfähigkeitseigenschaften von Metallmaterialien und weist gleichzeitig eine ähnliche Plastizität wie organische Kunststoffe auf. Darüber hinaus wird es in der Elektronik, Kommunikation, Beleuchtung und anderen Bereichen eingesetzt.

2-Kühlkörperherstellungsprozess

Die wichtigsten Verarbeitungstechnologien für Kühlkörper sind CNC, Aluminiumextrusion, gekräuselte flosse und Schlitzen usw.:

Aluminium-Extrusion: Aluminium-Extrusionskühlkörper werden durch Erhitzen von Aluminiumbarren auf etwa 460 °C hergestellt, wodurch halbfestes Aluminium unter hohem Druck durch eine gerillte Extrusionsdüse fließen kann, um die ursprüngliche Form des Kühlkörpers zu extrudieren, und anschließend geschnitten und weiterverarbeitet wird . 

Der Aluminiumextrusionsprozess kann die Ebenheit und andere Maßanforderungen des Kühlkörpers nicht genau garantieren, sodass in der Regel eine spätere Weiterverarbeitung erforderlich ist.

Schälen: Schälen werden hergestellt, indem lange Streifen aus Metallblech (normalerweise Aluminiumlegierung oder Kupferlegierung) in einem bestimmten Winkel geschaufelt werden, um das Material im Vergleich zur Extrusion in Stücke zu schneiden und zu begradigen Der Vorteil von Schaufelzähnen besteht darin, dass Heizkörper mit einer höheren Lamellendichte und einem größeren Verhältnis der Zahnhöhe zum Vielfachen verarbeitet werden können.

Gekräuselte Flosse: Die Verarbeitung des gekräuselte flosse Kühlkörper besteht darin, die Zähne in die Grundplatte des Kühlers einzusetzen und die Zähne durch Klebeschweißen, Hartlöten oder Extrudieren mit der Basis zu verbinden. Die Kombination der Zähne und der Basis des zahnradformenden Kühlers ist Sehr wichtig: Bei unsachgemäßer Verwendung kann es zu einem gewissen thermischen Übergangswiderstand kommen, der die Wärmeableitungsleistung des Getriebekühlers beeinträchtigen kann.

3-Oberflächenbehandlung des Kühlkörpers

 Aluminiumlegierungen oxidieren leicht an der Luft (Bildung von Aluminiumoxidfilmen), aber diese natürliche Oxidschicht ist nicht dicht, weist eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf und ist aufgrund von Anforderungen wie Ästhetik, Korrosionsbeständigkeit und verbesserter Wärmeableitungsleistung anfällig für Verunreinigungen , Metallheizkörper erfordern eine Oberflächenbehandlung: Eloxieren, Sandstrahlen, chemische Vernickelung und Einbrennlackierung usw.

Anodisieren: Das Prinzip des Anodisierens ist im Wesentlichen die Verwendung von Wasserelektrolyse. Aluminium oder Aluminiumlegierungen werden als Anode in einer dielektrischen Lösung verwendet, und der Prozess der Bildung eines Aluminiumoxidfilms auf der Oberfläche wird als Anodisieren bezeichnet Später erhöht sich der Oberflächenemissionsgrad des Heizkörpers und die Wärmeableitungsfähigkeit der Wärmestrahlung wird verbessert; durch Eloxieren kann die Farbe von Aluminium/Aluminiumlegierung erhalten oder verändert werden, und Heizkörper sind meist schwarz eloxiert.

Sandstrahlen: Unter Sandstrahlen versteht man den Prozess, bei dem Druckluft als Energiequelle verwendet wird und der Aufprall eines Sandstrahls mit hoher Geschwindigkeit zum Reinigen und Aufrauen der Oberfläche des Kühlers genutzt wird. Durch den Aufprall und die Schneidwirkung auf der Oberfläche kann dieser Prozess nicht nur die Oberfläche entfernen Rost auf der Oberfläche des Kühlers usw. Der gesamte Schmutz wird entfernt und die Oberfläche des Produkts kann einen gleichmäßigen metallischen Glanz aufweisen.

Chemische Vernickelung: Chemische Vernickelung ist ein Prozess, bei dem eine Nickellegierung aus einer wässrigen Lösung auf die Oberfläche eines Objekts aufgetragen wird. Sie zeichnet sich durch eine hohe Oberflächenhärte, eine gute Verschleißfestigkeit, eine gleichmäßige und schöne Beschichtung und eine starke Korrosionsbeständigkeit aus Kupfer und Aluminium können nicht direkt geschweißt werden, daher ist eine stromlose Vernickelung erforderlich, bevor das Schweißen mittels Löten und anderen Verfahren durchgeführt werden kann.

Backfarbe: Backfarbe ist eine leistungsstarke Spezialbeschichtung namens Teflon, die bei hohen Temperaturen (280℃~400℃) auf die Oberfläche des Heizkörpers aufgetragen wird und die Oberfläche des Heizkörpers antihaftbeschichtet, hitzebeständig und feuchtigkeitsbeständig macht , verschleißfest und korrosionsbeständig, Einbrennlackierung hat Vorteile in Bezug auf Aussehen und Wärmeleitfähigkeit. Wärmerohrheizkörper neigen jedoch zu Ausdehnung und Verformung aufgrund hoher Temperaturen, also Einbrennlackierung bei niedriger Temperatur muss speziell beim Backen verwendet werden.

Da die zu verarbeitende Leistung weiter zunimmt, werden Heizkörper zunehmend mit Wärmerohren, Lamellen und anderen Geräten kombiniert, um Kühlmodule mit höherer Leistung zu bilden, und es entstehen wassergekühlte Kühlkörpers mit höherer Wärmeableitungseffizienz.

Anodisieren

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   Abstrakt: Im elektrischen Steuerungssystem von Neuen Energiefahrzeugen ist das Hauptwärme erzeugende Gerät der Wechselrichter, dessen Aufgabe es ist, den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom für den Antrieb des Motors umzuwandeln. Während dieses Prozesses erzeugt das IGBT im Wechselrichter eine große Menge an Wärme. Um das Wärmeableitungsproblem dieser Geräte zu lösen, wird in diesem Artikel das Funktionsprinzip des Wechselrichters und die fortschrittliche Flüssigkeitskühlungstechnologie vorgestellt.

1- Anwendung von IGBT im elektronischen Steuerungssystem neuer Energiefahrzeuge

Als elektrische Energieumwandlungseinheit, die die Batterie und den Antriebsmotor in Fahrzeugen mit neuer Energie verbindet, ist das elektrische Steuerungssystem das Herzstück des Motorantriebs und der Motorsteuerung. Als Gerät, das Hochspannungsbatterien und Motorleistung verbindet und ineinander umwandelt, ist der Wechselrichter ein Wandler, der für die Umwandlung von Gleichstrom (Batterie, Akku) in festfrequente und konstante Spannung oder frequenzgeregelte und spannungsgesteuerte Energie zuständig ist. geregelter Wechselstrom (im Allgemeinen 220 V, 50 Hz Sinuswelle), der die elektrische Energieumwandlung von Fahrzeugen mit neuer Energie gewährleistet.

Vereinfachtes Diagramm des elektrische Steuersystems

Das IGBT-Leistungsmodul im Wechselrichter spielt bei diesem Prozess eine sehr wichtige Rolle. Während des Energieumwandlungsprozesses erzeugt der IGBT viel Wärme. Wenn die Temperatur des IGBT 150 °C überschreitet, kann die Luftkühlung nicht funktionieren oder Luftkühlung ist erforderlich.

Die thermische Stabilität des IGBT-Betriebs ist zum Schlüssel zur Bewertung der Leistung elektrischer Antriebssysteme geworden.

So funktioniert der Wechselrichter

Neben elektronischen Steuerungssystemen werden IGBTs auch häufig in Bordklimasteuerungssystemen und Ladesäulensystemen in Fahrzeugen mit neuer Energie eingesetzt:

Als zentrale technische Komponente von Elektrofahrzeugen sowie Ladesäulen und anderen Geräten. Das IGBT-Modul macht fast 10 % der Kosten von Elektrofahrzeugen und etwa 20 % der Kosten von Ladesäulen aus, und seine thermische Stabilität ist zum Schlüssel zur Bewertung der Leistung des elektrischen Antriebssystems geworden.

IGBT-Flüssigkeitskühlungstechnologie

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1-Einleitung:

Energiespeichersysteme haben sich aufgrund ihrer wichtigen Rolle bei der Netzstabilisierung und der Steigerung der Nutzung erneuerbarer Energien zur treibenden Kraft für die weltweite Energiewende und Entwicklung entwickelt.

Die Technologie ist ausgereift, die Bauzeit ist kurz, und Leistung sowie Energie können flexibel an verschiedene Anwendungsanforderungen angepasst werden. Die Lade- und Entladegeschwindigkeit ist hoch, und sie kann in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden.

Energiespeichersysteme erzeugen während des Lade- und Entladevorgangs Wärme. Wenn die Wärmeabfuhr nicht ausreichend ist, kann dies zu einer Überhitzung der Batterie oder zu großen Temperaturunterschieden innerhalb der Batterie führen. Im besten Fall verkürzt dies die Lebensdauer der Batterie; im schlimmsten Fall können Sicherheitsprobleme wie thermisches Durchgehen auftreten.

Dieser Artikel basiert auf einem tatsächlichen Projekt und erstellt ein Thermoflüssigkeitssimulationsmodell entsprechend der tatsächlichen Größe des Batteriepakets. Es analysiert die Druck-, Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung im gesamten Kühlsystem detailliert und ermittelt die thermische Belastungssituation des Systems , das ist der Flüssigkeitskühlplattenfluss des Batteriepakets. Road Design bietet strukturelle Optimierungsvorschläge.

2-Projektübersicht

2.1 Umweltinformationen

2.2 Informationen zur Spezifikation des Wärmequellengeräts:

2.3 Wärmeleitenden Silikons

3-Thermisches Modell

Der Akku nutzt Flüssigkeitskühlung zur Wärmeableitung und besteht aus 72 280-Ah-Zellen und einer Flüssigkeitskühlplatte.Die Abmessungen der Flüssigkeitskühlplatte betragen: Länge 1570 mm, Breite 960 mm, Höhe 42 mm und 24 Strömungskanäle im Inneren. Das Wärmeableitungsmodell des Akkupacks ist wie folgt:

Kühlsystemmodell

4-Simulationsergebnisse unter Wasserzuflussbedingungen von 8 l/min

Die Temperaturverteilung des Batteriekerns beträgt 18,38–28,77 °C. Dabei beträgt der Temperaturverteilungsbereich des Batteriekerns mit der höchsten Temperatur 21,46–26,37 °C und der Temperaturverteilungsbereich des Batteriekerns mit der niedrigsten Temperatur 18,76–26,37 °C. Wie in Abbildung (a) dargestellt:

（a）Temperaturverteilung des Batteriekerns 18,38-28,77℃

Der maximale Temperaturunterschied jeder Batteriezelle beträgt 2,4℃ (28,77-26,37).

Die Temperaturverteilung der Flüssigkeitskühlplatte beträgt 18,00–21,99℃, wie in Abbildung (b) dargestellt:

(b) Temperaturprofil der Flüssigkeitskühlplatte

er Strömungswiderstand beträgt etwa 17 kPa. Das Druckprofil der Flüssigkeitskühlplatte ist wie in (c) dargestellt, und das Geschwindigkeitsprofil der Flüssigkeitskühlplatte ist wie in (d) dargestellt:

(c) Druckprofil der Flüssigkeitskühlplatte

(d) Geschwindigkeitsprofil der Flüssigkeitskühlplatte

5-Abschließend

Bei dieser Lösung liegt die Gesamttemperatur zwischen 18,38 und 28,77 °C, der Temperaturunterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Batteriekern beträgt 2,4 °C und die Gesamttemperatur der Flüssigkeitskühlplatte liegt zwischen 18,00 und 21,99 °C. Die Temperaturgleichmäßigkeit muss weiterhin gewährleistet sein optimiert werden, und es gibt viele Hochtemperaturbereiche.

Vergleicht man die Druck- und Geschwindigkeitsprofile der flüssigkeitsgekühlten Platte, erkennt man, dass die Hochtemperaturbereiche der flüssigkeitsgekühlten Platte hauptsächlich in Bereichen mit niedrigerem Druck und niedrigerer Geschwindigkeit verteilt sind.

In Kombination mit der Anordnung der Batteriezellen ist ersichtlich, dass der Breitenspielraum der Flüssigkeitskühlplatte groß ist. Es wird empfohlen, die beiden äußersten Strömungskanäle der Flüssigkeitskühlplatte zu blockieren oder die Breite der Flüssigkeit entsprechend zu reduzieren Kühlplatte, um einen besseren Wärmeableitungseffekt zu erzielen.

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Automobile und Batterieenergiespeicher haben Chancen für eine schnelle Entwicklung gewonnen.

Die Hauptkomponente, die Antriebsbatterie, gehört zu den chemischen Energiequellen und ist sehr temperaturempfindlich, weshalb sie in einer geeigneten Temperaturumgebung arbeiten muss. Während des Lade- und Entladevorgangs der Antriebsbatterie entsteht aufgrund des inneren Widerstands eine große Menge Wärme.Außerdem befindet sich das Batteriepaket in einer relativ geschlossenen Umgebung. Dies begünstigt die Ansammlung von Wärme, die Temperatur steigt an und es kann sogar zu einem thermischen Durchgehen kommen. Daher wird ein effizientes und sicheres Kühlsystem für Antriebsbatterien besonders wichtig. 

Derzeit gibt es drei Arten von Batteriekühlsystemen: Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und direkte Kältemittelkühlung.

Diese Methode hat eine relativ einfache Struktur und geringe Kosten und eignet sich für Szenarien mit geringer Batteriekapazität und geringem Kühlungsbedarf.

In der Praxis hat das Flüssigkeitsmedium einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten, eine große Wärmekapazität und eine schnelle Kühlgeschwindigkeit, was die Temperaturgleichmäßigkeit der Batterie besser verbessert. Flüssigkeitskühlung ist derzeit die gängige Lösung.

Die Kältemitteldirektkühlung kann die Kühlwirkung der Batterie weiter verbessern, jedoch ist das gleichmäßige Temperaturdesign des Batterieverdampfers eine technische Herausforderung. Allgemein wird gefordert, dass der Temperaturunterschied zwischen den Batteriezellen im Batteriesystem 5°C nicht überschreiten sollte (unter Kühl- und Heizbedingungen).Derzeit hat sich die Direktkühlung mit Kältemittel noch nicht als die gängige Designlösung in der Branche etabliert.

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Die drei aktuellen Schwerpunkte bei der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge – Sicherheit, Leichtbau und Zuverlässigkeit – sind eng mit dem Batteriepacks verbunden, wobei das Batteriefachgehäuse als Tragelement des Batteriesystems eine wesentliche Rolle spielt und erhebliche Auswirkungen auf die Kollision und den Energieverbrauch des Batteriepacks sowie des gesamten Fahrzeugs hat.

Struktur des Batteriepacks für neue EnergiefahrzeugeElektrofahrzeug

1-Sicherheit des Batteriepacks

Als der wichtigste Bestandteil des Drei-Elektro-System von Neuen Energiefahrzeugen beeinflusst das Batteriefach direkt die wichtigsten Leistungskennzahlen des Fahrzeugs. Die Sicherheit des Batteriefachs bestimmt oft die Zuverlässigkeit des gesamten Fahrzeugs.

Bei einem Zusammenstoß besteht beim Batteriefach von Neuen Energiefahrzeugen ein erhebliches Sicherheitsrisiko. Verformungen bei einem Unfall können zu Problemen wie Kurzschlüssen, Unterbrechungen, Überhitzung und Explosionen innerhalb der Batteriemodule führen. Daher beeinflusst die Stoßfestigkeit des Batteriefachgehäuses direkt die Sicherheit der Batteriemodule.

Der Schlüssel zum Sicherheitsdesign des Batteriepacks liegt darin, den Schaden am Batteriefach während eines Zusammenstoßes zu minimieren. Daher sind die Optimierung des Krafteinleitungswegs des gesamten Fahrzeugs bei einem Unfall und die Verbesserung der Schutzwirkung des Batteriefachgehäuses entscheidend für das Design.

Derzeit wird Simulationstechnik weit verbreitet eingesetzt. Durch die Erstellung von Simulationsmodellen für Batteriepacks können Ausfallformen bei Kollisionen, Kompressionen, Stößen und Stürzen vorhergesagt werden. Diese Technologie ermöglicht eine systematische Optimierung der Batteriefachgehäuse-Struktur und der Teileabmessungen sowie eine mehrzielige Optimierung der Sicherheit des Batteriepacks zur Verbesserung der Sicherheitsleistung.

2-Leichtbau des Batteriepacks

Die Anwendung von hochfestem Stahl, ultra-hochfestem Stahl, Aluminiumlegierungen und Verbundwerkstoffen ist ein wesentlicher Schritt zur Erreichung des Leichtbaus von Neuen Energiefahrzeugen.

Da das obere Gehäuse des Batteriepacks keine Schutz- und Stützfunktionen erfüllt, sondern lediglich der Abdichtung und Staubschutz dient, wird hauptsächlich Stahlblech, Aluminiumlegierung und Verbundmaterialien verwendet.

Das untere Gehäuse des Batteriepacks hingegen übernimmt die Hauptaufgabe, das Gewicht der gesamten Batterie zu tragen, äußeren Stößen zu widerstehen und die Batteriemodule zu schützen.

Die gängigen Fertigungstechnologien für das untere Gehäuse des Batteriepacks sind: Extrusionsaluminiumprofile + Schweißformung, Stanzaluminiumbleche + Schweißformung, und Druckgussaluminium + Gussformung.

Derzeit ist die Kombination aus Extrusionsaluminiumprofilen und Schweißformung die in der Industrie am häufigsten verwendete Fertigungslösung für das untere Gehäuse. Diese Methode bietet im Vergleich zu gestanztem Aluminium ein geringeres Fertigungsaufwand und im Vergleich zu Druckgussaluminium größere Formgrößen.

Leichtbau des Batteriepacks

Da das Batteriefach von Neuen Energiefahrzeugen und das Chassis in einem stark überlappenden Bereich liegen, ist die integrierte Optimierung der Struktur von Chassis und Batteriefach für den Leichtbau von Neuen Energiefahrzeugen von großer Bedeutung.

CTP-Technologie: Normalerweise wird ein Batteriefach durch die Montage von Zellmodulen erstellt, die dann in das Batteriefach eingebaut werden. Bei der CTP-Technologie (Cell-to-Pack) wird dieser Zwischenschritt übersprungen, indem die Zellen direkt in das Batteriefach integriert werden, welches dann als Teil der Fahrzeugstruktur in den Fahrzeugboden integriert wird. 

Diese Technologie verbessert die Raumausnutzung und Energiedichte des Batteriefachs sowie die gesamte Steifigkeit des Batteriefachs.

CTC-Technologie: Die CTC-Technologie (Cell-to-Chassis) ist eine weiterentwickelte Version der CTP-Technologie, bei der die Zellen direkt in das Bodenrahmen integriert werden. Das Batteriefachgehäuse dient als obere und untere Platte des Fahrzeugsbodens, und die Sitze sind direkt mit der Oberseite des Batteriefachs verbunden. Die Raumausnutzung erreicht 63%.

CTB-Technologie: Die CTB-Technologie (Cell-to-Body) ist eine verbesserte Version der CTC-Technologie, bei der die Querträgerstruktur und die Sitzstütze beibehalten werden. Nur ein Teil des Bodens wird durch die obere Abdeckung des Batteriefachs ersetzt, wodurch die Raumausnutzung auf 66% erhöht wird. Darüber hinaus bleibt die Fahrzeugstruktur weitgehend intakt, was die Sicherheit erhöht.

Muster für den Zusammenbau des Batteriepacks

3-Zuverlässigkeit des Batteriepacks

Der gesamte Prozess der Zuverlässigkeit des Batteriepacks von der Inbetriebnahme bis zum Ermüdungsversagen ist wie folgt: Unter zyklischer Belastung beginnen feine Risse auf der Oberfläche des Gehäuses zu erscheinen. Lokale, kleine Ermüdungsrisse dehnen sich allmählich aus, bis schließlich ein plötzlicher Bruch des Teils auftritt.

Insbesondere sind die Verbindungsstellen des Batteriefachgehäuses Bereiche mit hoher Ermüdungsanfälligkeit.

Experimente und Simulationen am Batteriefachgehäuse sind allgemein übliche Methoden zur Optimierung und Verbesserung des Zuverlässigkeitsdesigns des Batteriepacks.

Nach den Branchenanforderungen muss die Dichtheit des Batteriepackhäuses den IP6K7-Standard erreichen, und in einigen Fällen verlangen Unternehmen sogar den IP6K9K-Standard.

Da die Dichtlänge des Batteriepackhäuses oft mehrere Meter beträgt und die Dichtungsdesignstruktur relativ einfach ist, ist besonders auf die Dichtheit zu achten.

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1-Grundprinzip der Rührreibschweißtechnologie (FSW)

Ein schnell rotierender Rührkopf wird in das Werkstück eingeführt und bewegt sich entlang der Schweißrichtung.

Der Kontaktbereich zwischen dem Mischkopf und dem Werkstück erzeugt durch Reibung Wärme. Durch die Bewegung der Rührnadel wird das umgebende Metall plastisch weich, wodurch die Metallschicht im Hohlraum hinter der Rührnadel ebenfalls erweicht wird.

Heutzutage wird das Rührreibschweißen hauptsächlich für die Verbindung von Aluminium, Kupfer, Magnesium, Titan und anderen Medien oder artfremden Materialien eingesetzt.

2-Rührreibschweißtechnologie (FSW)

Beim Beginn des Schweißens: Der schnell rotierende Schulterbereich und das Rührwerkzeug mit nadelförmigen Vorsprüngen werden in den Schweißbereich des Werkstücks eingeführt. 

Die Schulter kann gleichzeitig verwendet werden, um das Überlaufen des Materials im plastischen Zustand zu verhindern.

Während des Schweißvorgangs: Der Reibungswiderstand zwischen dem Rührkopf und dem Schweißmaterial erzeugt durch Reibung Wärme, die das Material erweicht und plastische Verformungen verursacht, wobei die plastische Verformungsenergie freigesetzt wird. Wenn sich der Rührkopf entlang der zu schweißenden Naht nach vorne bewegt, wird das thermoplastische Material von der Vorderseite des Rührkopfes zur Rückseite übertragen. Durch die Schmiedewirkung der Schulter des Rührkopfes wird eine feste Verbindung zwischen den Werkstücken erreicht.

Am Ende des Schweißvorgangs: Der Rührkopf wird vom Werkstück entfernt.

Rührreibschweißtechnologie (FSW)

3-Technologie und Funktionen

Geringe Verformung: Das Material muss nicht schmelzen, die Wärmezufuhr ist gering, und die Verformung ist minimal.

Hohe Anpassungsfähigkeit: Unempfindlich gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit und -temperatur, hohe Anpassungsfähigkeit.

Hervorragende Leistung: Im Schweißbereich bildet sich eine dichte „Schmiedestruktur“ ohne Blasen oder Schrumpfungsfehler.

Umweltfreundlich und sicher: Der Schweißprozess erzeugt keinen Lichtbogen, Rauch oder Spritzer, wodurch er sicher, umweltfreundlich und nachhaltig ist.

Festigkeitsprüfung von Rührreibschweißverbindungen

Im Vergleich zu herkömmlichen Schmelzschweißverfahren bietet das Reibschweißen folgende herausragende Vorteile:

• Es handelt sich um eine Festkörper-Schweißtechnik, bei der das Schweißmaterial während des Prozesses nicht schmilzt.

• Die Qualität der Schweißverbindung ist gut; die Schweißnaht weist eine feinkörnige Schmiedestruktur auf und ist frei von Poren, Rissen und Schlackenfehlern.

• Es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Position der Schweißnaht, wodurch verschiedene Arten von Verbindungen geschweißt werden können.

• Hohe Schweißeffizienz, ermöglicht einmalige Schweißbildung im Bereich von 0,4 bis 100 mm Dicke.

• Geringe Restspannungen und geringe Verformung im Schweißbereich ermöglichen hochpräzises Schweißen.

• Hohe Festigkeit der Verbindung, gute Ermüdungsfestigkeit und hohe Schlagzähigkeit.

• Niedrige Schweißkosten, keine Verbrauchsmaterialien für das Schweißverfahren erforderlich, keine Schweißdrahtzufuhr oder Schutzgase notwendig.

• Einfache Schweißoperationen, leicht zu automatisieren.

  
  

4-Anwendung der Rührreibschweißtechnologie bei der Herstellung von Batteriewannen

Aluminiumlegierungen haben den Vorteil einer geringen Dichte, einer hohen spezifischen Festigkeit, einer guten thermischen Stabilität, einer guten Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, keiner Magnetizität, einer leichten Formbarkeit und eines hohen Recyclingwerts. Sie sind daher das ideale Material für ein leichtes Design von Batteriesätzen.

Derzeit zeigen Aluminiumlegierungs-Batteriewannen und Kunststoffabdeckungen eine signifikante Gewichtseinsparung und werden von vielen Automobilherstellern übernommen. 

Der Batteriewannen verwendet eine Kombination aus Aluminium-Extrusionsprofilen, Rührreibschweißen und MIG-Schweißen, was zu niedrigen Gesamtkosten führt und die Leistungsanforderungen erfüllt. Zudem ermöglicht er die Integration eines wassergekühlten Batteriezirkulationskanals.

Ein typischer Batteriewannen besteht hauptsächlich aus einem Rahmen aus Aluminiumlegierungsprofilen und einer Bodenplatte aus Aluminiumlegierungsprofilen. Diese werden mit 6er-Serie-Extrusionsprofilen zusammengeschweißt, wie im folgenden Bild gezeigt:

Aluminiumlegierungs-Batteriewannen

Querschnittsstruktur und Material:

Der Rahmen und die Bodenplatte bestehen aus Aluminium-Extrusionsprofilen, wobei das Material üblicherweise 6061-T6 (Streckgrenze 240 MPa, Zugfestigkeit 260 MPa), 6005A-T6 (Streckgrenze 215 MPa, Zugfestigkeit 255 MPa) und 6063-T6 (Streckgrenze 170 MPa, Zugfestigkeit 215 MPa) ist.  Bei der Auswahl einer bestimmten Legierung werden Faktoren wie die Komplexität des Querschnitts, die Kosten und der Werkzeugverschleiß berücksichtigt.

Technische Herausforderungen:

Der Rahmen und die Bodenplatte tragen das Batteriemodul und erfordern daher eine hohe Festigkeit. Üblicherweise wird ein doppelwandiger Querschnitt mit Hohlräumen gewählt, um die Festigkeit zu gewährleisten. Die Bodenplattendicke beträgt normalerweise etwa 10 mm, die Wandstärke 2 mm. Einzelne Aluminiumbretter werden weniger verwendet. Der typische Querschnitt des Rahmens besteht aus mehreren Hohlräumen und ist aus 6061-T6 gefertigt, wobei die dünnste Wandstärke 2 mm beträgt. Der typische Querschnitt der Bodenplatte besteht aus mehreren Hohlräumen, einschließlich einer oberen Erhöhung, die hauptsächlich zur Befestigung des Batteriemoduls dient. Die Querschnittsgröße ist relativ groß, die Dicke beträgt nur 2 mm, und das Material ist normalerweise 6005A-T6.

Profilabschnitt

5-Lösung

Die Bodenplatten und die Rahmen werden hauptsächlich durch Rührreibschweißen verbunden. Die Schweißfestigkeit kann etwa 80 % der des Basismaterials erreichen. Die Profilquerschnitte der Bodenplatten verwenden Rührreibschweißverbindungen, und zwischen den Bodenplatten werden doppelseitige Stumpfnähte verwendet. Doppelseitige Schweißnähte haben eine hohe Festigkeit und geringe Verformung. Zwischen dem Rahmen und den Bodenplatten wird eine doppelseitige Rührreibschweißverbindung gebildet. Um genügend Platz für den Rührkopf zu lassen, sollte die Verlängerungslänge an der Verbindungsstelle zwischen dem Rahmen und den Bodenplatten lang genug sein, um eine Interferenz zwischen dem Rahmen und dem Rührkopf zu vermeiden und um eine Vergrößerung der Profilgröße und der Extrusionsschwierigkeit zu vermeiden. Dennoch zeichnet sich das doppelseitige Schweißen durch hohe Festigkeit und geringe Verformung aus, was auch sein Hauptvorteil ist.

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In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Aluminiumextrusion in der Produktherstellung und -gestaltung stetig zugenommen. Dies hat zu einem erhöhten Bedarf an professionellen und zuverlässigen Aluminiumextrusionsherstellern geführt.  Wenn Sie mit diesem Herstellungsverfahren nicht vertraut sind, sind Sie hier genau richtig.  Im Verlauf dieses Artikels werden wir die Aluminiumextrusion ausführlich besprechen.

Leitfaden für Aluminiumextrusion

1-Was ist Aluminiumextrusion?

Es ist ein Verfahren, bei dem Aluminiumlegierungen durch eine Matrize gepresst werden, um ein bestimmtes Querschnittsprofil zu erzeugen.

Der Hersteller drückt das Aluminium mit einem kraftvollen Stempel durch die Matrize. Durch den starken Druck tritt das Aluminium aus der Öffnung der Matrize aus. Wenn das Aluminium die Vorderseite der Matrize verlässt, hat es die gleiche Form wie die Matrize.

Dann zieht ein Abziehtisch das Aluminium heraus. Der Aluminiumextrusionsprozess ist leicht zu verstehen, besonders auf einer grundlegenden Ebene. Sie können die Kraft, die das Aluminium durch die Vorderseite der Form drückt, mit der Kraft in Verbindung bringen, mit der die Tube zusammengedrückt wird, um die Zutaten herauszubekommen. Nachdem Sie Druck auf die Tube ausgeübt haben, nimmt das Material in der Tube die gleiche Form wie die Öffnung der Tube an. Das bedeutet, dass die Form des Aluminiums von der Öffnung der Matrize abhängt.

Für eine runde Form benötigt man eine runde Öffnung, für eine quadratische Form eine quadratische Öffnung usw.

2-Die Form, die extrudiert werden soll

Sie können Ihre extrudierten Formen in drei verschiedene Kategorien sortieren.

a. Solide

Eine feste Form weist keine geschlossenen Öffnungen oder Hohlräume auf.

Winkel, Balken oder Stangen sind häufige Beispiele, die in diese spezielle Kategorie fallen.

b. Hohl

Hohlprofile haben normalerweise eine oder mehrere Hohlräume.

Zum Beispiel rechteckige oder quadratische Rohre.

c. Halbhohl

Diese Formen weisen häufig teilweise umschlossene Hohlräume auf.

Zum Beispiel ein „C“-Kanal mit schmaler Lücke.

3-Aluminiumextrusionsverfahren

Extrusion ist in vielen Branchen sehr beliebt, darunter Energie, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Automobilbau, Bauwesen und mehrere andere Branchen. 

Durch die Verwendung mehrerer Extrusionsprozesse können Sie sogar äußerst komplexe Formen erhalten. 

 Im Folgenden haben wir das Aluminiumextrusionsverfahren in zehn Schritten erläutert.

Schritt 1:

Vorbereitung und Bewegung der Extrusionsdüse

Zunächst fertigt der Aluminiumextrusionshersteller die runde Matrize aus H13-Stahl an.

Natürlich haben einige Hersteller bereits die gewünschte Form.

In diesem Fall müssen sie diese nur aus dem Lager holen.

Die Form muss auf 450 bis 500 Grad Celsius vorgeheizt werden.

Dies trägt nicht nur zur Maximierung der Lebensdauer der Form bei, sondern sorgt auch für einen gleichmäßigen Metallfluss.

Sobald die Form vorgeheizt ist, kann sie in den Extruder geladen werden.

Schritt 2:

Erhitzen von Aluminiumbarren vor dem Strangpressen

Der nächste Schritt besteht darin, den Aluminiumbarren zu erhitzen.

Es handelt sich im Wesentlichen um einen zylindrischen massiven Block aus einer Aluminiumlegierung.

Hersteller extrahieren Rohlinge aus längeren Stämmen aus Aluminiumlegierungsmaterial.

Sie sollten es zum Vorheizen in den Ofen stellen.

Die Temperatur muss zwischen 400 und 500 Grad Celsius liegen.

Durch Erhitzen wird der Barren nicht vollständig geschmolzen.

Jedoch wird es ausreichend duktil sein, um sich während des Extrusionsprozesses zu verformen.

Schritt 3:

Übertragen Sie die Extrusion auf eine Knüppelpresse

Sobald Sie den Rohling wie gewünscht erhitzt haben, wird er mechanisch in den Extruder überführt.

Allerdings ist es wichtig, ein Trennmittel oder Gleitmittel auf den Rohling aufzutragen.

Dieser Schritt muss durchgeführt werden, bevor der Rohling in die Presse geladen wird.

Darüber hinaus ist es wichtig, das gleiche Trennmittel auf den Extrusionsstempel aufzutragen.

Dadurch wird sichergestellt, dass Stempel und Rohling nicht zusammenkleben.

Schritt 4:

Schieben Sie den Rohling in den Behälter

Nach der Übergabe des Rohlings an den Extruder ist es Zeit, Druck auszuüben.

Der Stempel übt etwa Hunderte, Tausende oder sogar Zehntausende Tonnen Druck auf den schmiedbaren Rohling aus.

Durch die Anwendung von Druck wird der Rohling in den Behälter des Extruders gedrückt.

Dieses Material dehnt sich aus und füllt nach und nach die Wände des Behälters.

Schritt 5: Extrudiertes Material tritt aus der Form aus

Selbst nachdem das Material den Behälter gefüllt hat, übt der Kolben immer noch Druck aus.

Das bedeutet, dass das Material nun auf die Extrusionsdüse geschoben wird.

Aufgrund des anhaltenden Drucks gelangt das Aluminiummaterial durch die Öffnung der Form.

Wenn es aus der Formöffnung kommt, hat es genau die gleiche Form wie die Formöffnung.

Das bedeutet, dass Sie bisher die gewünschte Form erreicht haben.

Schritt 6:Abschrecken und Altern

Ein Abzieher fängt das Extrudat auf, wenn es an der Vorderseite der Düse austritt.

Dieser Abzieher ist dann für die Führung zusammen mit dem Sprungtisch verantwortlich.

Die Geschwindigkeit des Tisches entspricht der Geschwindigkeit des austretenden Extruders.

Während sich die Vorrichtung bewegt, wird das Profil abgeschreckt.

Um seine Stabilität zu gewährleisten, muss es gleichmäßig gekühlt werden.

Sie können eine Lüfterluftkühlung oder eine Kaltwasserkühlung verwenden.

Schritt 7:Extrusionsschneiden

Nachdem das Profil seine volle Tischlänge erreicht hat, ist es noch nicht an der Zeit, es aus dem Extrusionsprozess herauszuscheren.

Zu diesem Zweck verwenden Hersteller Heißsägen.

Die Säge trennt die konkrete Extrusion vom Extrusionsprozess.

HINWEIS: Die Temperatur ist ein äußerst wichtiger Aspekt des Extrusionsprozesses.

Sie müssen dies in jeder Phase des Extrusionsprozesses genau überprüfen.

Selbst wenn Sie das Extrudat nach Verlassen der Presse abschrecken, dauert es noch einige Zeit, bis es vollständig abgekühlt ist.

Schritt 8:Extrusionskühlung bei Raumtemperatur

Übertragen Sie das Extrudat nach Abschluss des Schneidens auf einen Kühltisch.

Dieser Vorgang erfolgt im Allgemeinen mechanisch.

Jetzt warten die Hersteller, bis die Profile Raumtemperatur erreicht haben, bevor sie sie an einen anderen Ort bringen.

Es ist wichtig, sie nach dem Abkühlen dehnen zu lassen.

Schritt 9:Bewegen Sie die Strecke zur Trage

Manchmal erscheint eine Art Verzerrung im Profil.

Als professioneller Hersteller von Aluminium-Strangpressprofilen müssen Sie diese Aufgabe übernehmen.

Um dieses Problem zu lösen, können Sie das Bankprofil auf die Trage verschieben.

Jede Seite wird von beiden Seiten geklemmt.

Es wird mechanisch gezogen, bis es die erforderlichen Spezifikationen erreicht.

Schritt 10:Sägen nach Vorgabe

Nachdem die Tischlängsprofile nun vollständig abgekühlt und gerade sind, ist es an der Zeit, sie auf den Sägetisch zu übertragen.

Dabei werden die Extrudate auf Länge gesägt.

HINWEIS: Die Extrusionseigenschaften in diesem speziellen Stadium ähneln denen der T4-Vergütung.

Nach dem Sägen können die Profile auf T5 oder T6 gealtert werden.

Dazu müssen Sie sie in einen Alterungsofen stellen.

4- Nachbehandlung nach der Extrusion

Nach Abschluss der Extrusion kann die Leistung des Profils durch eine Wärmebehandlung verbessert werden.

Um das fertige Erscheinungsbild von Strangpressteilen zu verbessern, verwenden Hersteller von Aluminiumstrangpressteilen verschiedene Oberflächenarten.

Um das fertige Erscheinungsbild von Strangpressteilen zu verbessern, verwenden Hersteller von Aluminiumstrangpressteilen verschiedene Oberflächenarten.

Damit die Strangpressprofile ihre endgültigen Abmessungen erreichen, müssen sie verschiedene Behandlungsprozesse durchlaufen.

Verbessern Sie die mechanischen Eigenschaften

Es verbessert die Zugfestigkeit und Belastungstoleranz von Legierungen der Serien 7000, 6000 und 2000.

Um diese Verbesserungen zu erzielen, ist es wichtig, das Profil in den Ofen zu legen.

Diese Wärmebehandlungen bringen die Legierung auf die Leistungsanforderungen T5 oder T6.

Oberflächenveredelung

Aluminiumprofile werden vielen Nachbearbeitungsvorgängen unterzogen.

Die Oberflächenveredelung verbessert nicht nur das Gesamterscheinungsbild des Aluminiums, sondern auch die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiums.

Wenn Sie beispielsweise Aluminium eloxieren, entsteht das natürliche Aussehen einer Oxidschicht.

Dies führt zu einer Verdickung des Metalls.

Darüber hinaus wird durch das Verfahren die Korrosionsbeständigkeit des Profils verbessert.

Zudem wird das Metall verschleißfester.

Dies führt wiederum zu einer porösen Oberfläche, was bedeutet, dass die Oberfläche unterschiedliche Farben annimmt.

Auch der Emissionsgrad der Oberfläche nimmt zu.

Es stehen noch einige andere Veredelungsverfahren zur Verfügung.

Wie Sandstrahlen, Pulverbeschichten, Lackieren usw.

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