بررسی روش تولید کشش عمیق چند مرحله ایی در تولید پوسته باتری لیتیومی

باتری لیتیومی در صنعت دارای کاربرد وسیعی می باشد. باتری لیتیمی از قسمت های مختلفی تشکیل شده است. از اجزا مهم باتری، قطعات فلزی و پلیمری آن می باشد که از کشورهای خارجی وارد می شود و نیاز است تا جهت بومی سازی این قطعات تحقیقاتی، آزمایش های متعدد و سرمایه گذاری، بدون کمک از خارج انجام شود و با تکیه بر دانش و توانمندی داخل کشور به تولید برسد. این قطعات استراتژیک علاوه بر طراحی روش تولید، مستلزم اجرای مرحله به مرحله تست های مختلف است و پس از طی مراحل تست، در گام نخست با تیراژ مناسب در روز به تولید انبوه برسد و تیراژ تولیدی آن در ادامه افزایش یابد. با توجه به واردتی بودن پوسته استوانه ایی باتری لیتیمی ضعف نسبی در زیر ساخت ها و مبانی پژوهشی کشور در ارتباط با تولید اجزا باتری لیتیومی وجود دارد. بدنه باتری لیتیومی از یک محفظه استوانه ای فولادی توخالی ساخته شده است. استفاده از فولاد برای پوسته باتری های لیتیومی بسیار مهم است، زیرا معمولا فشار در باتری بالاست. یکی از مهم ترین فرایندهای مقرون به صرفه اقتصادی در تولید حجم های فلزی و شکل دهی ورق های فلزی جهت تولید پوسته باتری، فرایند کشش عمیق است. شکل دهی پوسته باتری با این فرایند با توجه به زیاد بودن نسبت طول و قطر فرایند دشوار و پیچیده ای محسوب می شود. در این روش تولیدی به دلیل تماس کم سطح ورق با سنبه در مراحل اولیه شکل دهی، تنش های زیادی در ناحیه تماس با نوک سنبه، به ورق اعمال می شود که موجب پارگی آن می گردد. همچنین، از آنجا که بخش عمده ای از سطح ورق در ناحیه بین نوک سنبه و ورق گیر آزاد است، در صورت کشیده شدن ورق، در دیواره پوسته باتری چروک ایجاد می شود. چروک ها و پارگی ایجاد شده در پوسته با روش کشش عمیق تک مرحله ایی به وجود می آید. بنابراین، پوسته باتری در صنعت عموما باید با کشش عمیق چند مرحله ای یا شکل دهی چرخشی تولید شود. در شکل دهی چرخشی ورق بین مندرل و ابزار شکل دهی، تحت فشار قرار گرفته و شکل می گیرد. این فرایند یکی از اقتصادی ترین روش ها در تولید محدود پوسته می باشد. با توجه به اینکه در کشش عمیق، هزینه ابزار و قالب زیاد است، می توان از روش شکل دهی چرخشی به عنوان فرایندی اقتصادی و کارا به عنوان روشی جایگزین در تولید دسته ای و محدود پوسته باتری استفاده کرد. یکی از محدودیت های این روش شعاع نوک تیز پوسته باتری است که بیشتر از روش کشش عمیق می باشد.جهت بدست آوردن هندسه مطلوب پیش فرم، لازم است که تاثیر پارامترهای قالب و فرایند مشخص شود. بنابراین جهت دستیابی به این پارامترها از روش شبیه سازی اجزای محدود استفاده شد. در این تحقیق، فرایند کشش عمیق به کمک نرم افزار اباکوس شبیه سازی شده است. تحلیل به دو صورت، متقارن محوری و پوسته ای مدل گردیده که پس از مقایسه با نتایج روابط تحلیلی موجود، صحت و دقت روش های حل مشخص شد. هم چنین اثر ضریب اصطکاک بر روی نیروی سنبه فرایند، مقدار حداکثر و حداقل مجاز نیروی ورق گیر و بازگشت فنری ورق بررسی شد. درنهایت در این تحقیق با بدست آمدن تاثیر پارامتر های مهم فرایند، امکان شکل دهی پوسته باتری با نسبت زیاد میسر گردید. استفاده از استراتژی ارائه شده در این تحقیق، موجب ایجاد نظم در طراحی پیشفرم های ورق های فولادی پوسته باتری گردیده و فرآیند طراحی را سازمان یافته تر می کند. شبیه سازی انجام شده برای مراحل مختلف کشش در دو مرحله، عملکرد بسیار مطلوبی داشت.