การปั๊มขึ้นรูปโลหะที่มีความแม่นยำสูงสำหรับชิ้นส่วนรถยนต์ไฟฟ้า: วัสดุ ค่าความคลาดเคลื่อน และข้อกำหนดด้านคุณภาพ

ไฟฟ้า   รถยนต์ประกอบด้วยชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กหลายร้อยชิ้นที่ทำหน้าที่ส่งผ่านพลังงาน เชื่อมต่อวงจรไฟฟ้า และทนต่ออุณหภูมิสูงและแรงทางกลอย่างรุนแรงเป็นเวลาหลายปี ชิ้นส่วนเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็น ชิ้นส่วน โลหะปั๊มขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูง เช่น ขั้วต่อและตัวเชื่อมต่อการชาร์จ ซึ่งผลิตในปริมาณมาก โดยอาจมากถึงหลายล้านชิ้นต่อปี ความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยของแท่งส่งกำลังหรือจุดสัมผัสขนาดเล็กอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตก ความร้อนกระจายเฉพาะจุดหรือทั่วถึง หรือการเชื่อมต่อภายในชุดแบตเตอรี่ล้มเหลว การปั๊มขึ้นรูปโลหะระดับยานยนต์ในปัจจุบันเป็นไปตามข้อกำหนด ISO/IATF 16949

ผู้ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ไฟฟ้าหลายรายกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมากถึง ±0.001 นิ้ว สำหรับพื้นผิวสัมผัสหลัก บทความนี้อธิบายถึงการเลือกวัสดุที่เหมาะสม การกำหนดเป้าหมายความคลาดเคลื่อน การตรวจสอบคุณภาพ และองค์ประกอบสำคัญอื่นๆ ที่ต้องให้ความสนใจเมื่อจัดซื้อชิ้นส่วนปั๊มขึ้นรูปสำหรับโครงการรถยนต์ไฟฟ้า

ส่วนประกอบแบตเตอรี่และหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า

ชุดแบตเตอรี่อาจเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนที่ยากที่สุดที่จะทำให้ได้คุณภาพที่ดีในรถยนต์ไฟฟ้า ขั้วต่อเซลล์ แผ่นขั้ว และสปริงสัมผัส ล้วนอยู่ภายในเคสแบตเตอรี่ที่ปิดสนิท ซึ่งทั้งอุณหภูมิและความเครียดทางกลจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดอายุการใช้งานของรถ ชิ้นส่วนที่หลวมหรือเกิดการออกซิเดชันภายในแบตเตอรี่อาจทำให้เกิดความร้อนเฉพาะจุดหรือทำให้รถทำงานผิดปกติได้ ดังนั้นค่าความคลาดเคลื่อนและการเลือกใช้วัสดุจึงมีความสำคัญมากกว่าชิ้นส่วนอื่นๆ ในรถยนต์เกือบทุกส่วน

ขั้วต่อทองแดงและบทบาทของมัน

ขั้วต่อทองแดงทำหน้าที่เป็นเส้นทางนำไฟฟ้าจากส่วนประกอบหนึ่งไปยังอีกส่วนประกอบหนึ่ง เช่น เซลล์ โมดูล และแม้กระทั่งไปยังชุดสายไฟของรถยนต์

โดยใช้ทองแดงบริสุทธิ์และโลหะผสมทองแดง เช่น C1100,C5191,C7025,C18160,C18150 มีการสูญเสียพลังงานน้อยมาก ค่าการนำไฟฟ้าของพวกมันอาจสูงถึง 100% IACS ซึ่งช่วยลดการเกิดความร้อนภายใต้ภาระทางไฟฟ้าสูง ความหนาของขั้วต่อโดยทั่วไปเริ่มต้นที่ 0.2 มม. ถึง 1.5 มม. ในขณะที่ขอบที่ปั๊มขึ้นรูปควรปราศจากเสี้ยน เพราะขอบที่หยาบจะเพิ่มความต้านทานของกระแสไฟฟ้าและทำให้เกิดอุณหภูมิที่สูงขึ้นที่จุดเชื่อมต่อกับวัสดุ

การชุบโลหะจะสร้างชั้นเคลือบป้องกันขึ้นมา:

• การชุบดีบุกช่วยได้มากเมื่อพูดถึงการกัดกร่อนทั่วไป เพราะชั้นดีบุกจะช่วยป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม และยังช่วยให้การบัดกรีราบรื่นมากยิ่งขึ้น
• พื้นผิวชุบเงินทำให้เกิดหน้าสัมผัสที่มีความต้านทานต่ำมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงถูกนำมาใช้ในขั้วต่อกำลังสูงเช่นนี้
• ชิ้นส่วนที่ชุบนิกเกิลมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในบริเวณที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูงภายในบรรจุภัณฑ์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้งในระยะยาว

การออกแบบหน้าสัมผัสไฟฟ้าและสปริง

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ยึดไว้ด้วยหน้าสัมผัสสปริงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์ที่ประสบความสำเร็จและทนทาน หน้าสัมผัสสปริงแบบปั๊มขึ้นรูปเรียกเช่นนั้นเพราะมีลักษณะคล้ายกับเศษกระสุน และกระสุนเองก็เป็นที่ทราบกันดีว่ายังคงรักษารูปทรงไว้ได้แม้หลังจากใส่และถอดออกนับครั้งไม่ถ้วน นั่นเป็นเหตุผลที่ทองแดงเบริลเลียมและบรอนซ์ฟอสฟอรัสถือเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานนี้ เนื่องจากสามารถรักษาคุณสมบัติของสปริงไว้ได้หลังจากดัดงออย่างต่อเนื่อง

สปริงสัมผัสที่ชำรุดจะส่งผลให้การเชื่อมต่อไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นในทางปฏิบัติแล้วหมายความว่าไฟแสดงสถานะบนแผงหน้าปัดจะเปิด/ปิดเป็นระยะ หรือการชาร์จไฟจะไม่เป็นไปอย่างถูกต้อง ซึ่งจะสังเกตเห็นได้ในภายหลังและจะก่อให้เกิดปัญหามากมาย

บัสบาร์   และขั้วต่อชาร์จ

การใช้บัสบาร์เพื่อลำเลียงกระแสไฟฟ้าปริมาณมากระหว่างชุดแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ และมอเตอร์นั้นเป็นเรื่องปกติ บัสบาร์แบบปั๊มขึ้นรูปนั้นต่างจากชุดสายไฟตรงที่ให้เส้นทางคงที่ที่มีความต้านทานต่ำมาก ซึ่งสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้สูงกว่าในพื้นที่ที่เล็กกว่ามาก

บัสบาร์สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ทำจากแผ่นทองแดงหรืออลูมิเนียมที่มีความหนา 1 มม. ถึง 4 มม. หลังจากขึ้นรูปแล้ว จะถูกปรับรูปทรงใหม่เพื่อให้เข้ากับโครงสร้างของแบตเตอรี่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ขั้วต่อสำหรับชาร์จไฟมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการเดินสายไฟ

บางครั้ง ขั้วต่อชาร์จเร็วแบบ DC อาจส่งผ่านพลังงานมากกว่า 350 กิโลวัตต์ ผ่านขาพินที่มีขนาดเท่าปลายดินสอ ในกรณีเช่นนั้น คุณจะเข้าใจได้ว่าจำเป็นต้องใช้ขั้วต่อที่ทำจากทองแดงหรือโลหะขึ้นรูป ซึ่งจะต้องมีพื้นผิวที่เรียบและพอดีอย่างแม่นยำ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดประกายไฟหรือความร้อนสูงเกินไปในระหว่างการชาร์จ

ในบรรดาชิ้นส่วนที่ Fortuna Metals ผลิตสำหรับปืนชาร์จนั้น มีขั้วต่อทองแดงที่ผลิตขึ้นสำหรับโครงการยานยนต์พลังงานใหม่ ซึ่งบริษัทต้องทนต่อค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด เนื่องจาก วงจรการเสียบและถอดปลั๊ก ของเรา ยังคงดำเนินต่อไป

คุณสมบัติสำคัญที่ควรตรวจสอบเกี่ยวกับบัสบาร์

เมื่อคุณต้องการดำเนินการขออนุมัติการออกแบบบัสบาร์ คุณไม่ควรลืมขอข้อมูลจำเพาะต่อไปนี้จากผู้จำหน่าย:

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความจุของกระแสไฟฟ้าไม่ได้คำนวณจากปริมาณการใช้งานเฉลี่ยเพียงอย่างเดียว แต่ควรพิจารณาสภาพการใช้งานจริงด้วย

• ความหนาของชั้นเคลือบที่พื้นผิวสัมผัส โดยทั่วไปวัดเป็นไมครอน
• ความสม่ำเสมอตลอดความยาวของแท่งตัวนำไฟฟ้า เนื่องจากชิ้นส่วนที่โค้งงอจะส่งผลให้แรงกดสัมผัสแตกต่างกัน
• การเคลือบฉนวนเมื่อชิ้นส่วนของบัสบาร์อยู่ใกล้กับชิ้นส่วนนำไฟฟ้าอื่นๆ

การเลือกใช้วัสดุเพื่อการนำไฟฟ้าและความต้านทานการกัดกร่อน

คุณอาจเคยได้ยินมาว่าวัสดุที่ใช้สำหรับชิ้นส่วนต่างๆ ของรถยนต์ไฟฟ้าต้องสัมผัสกับสารเคมีจากแบตเตอรี่ เกลือที่ใช้บนถนน และน้ำหล่อเย็น รวมถึงการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นขณะขับขี่รถยนต์เหล่านี้

ดังนั้น การเลือกใช้วัสดุจึงต้องคำนึงถึงการนำไฟฟ้า นอกเหนือจากความแข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อนในระยะยาว ชิ้นส่วนใดๆ ที่ชำรุดก่อนกำหนดจะก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายมหาศาลในแง่ของการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายใต้การรับประกัน และหากเป็นชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย ก็อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้

ทองแดง   ตัวนำไฟฟ้าชนิดเหล็กมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าดีที่สุด แต่ต้องเคลือบหรือชุบเพื่อป้องกันความชื้นภายในชุดแบตเตอรี่ อะลูมิเนียมนำไฟฟ้าได้น้อยกว่าแต่เบากว่ามาก ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่นิยมในรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากน้ำหนักของแบตเตอรี่ส่งผลโดยตรงต่อระยะทางการขับขี่ เรามักพบเห็นโครงยึดที่ทำจากสแตนเลสซึ่งมีโมดูลแบตเตอรี่อยู่ภายใน เพราะความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อสนิมเป็นปัจจัยสำคัญ ไม่ใช่การนำไฟฟ้า

ความสม่ำเสมอของขนาดในกระบวนการผลิต

รถยนต์สำหรับบริการร่วมเดินทางต้องมีอายุการใช้งานค่อนข้างนาน ในขณะเดียวกัน การผลิตแบตเตอรี่ก็ดำเนินไปพร้อมกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความสม่ำเสมอในแง่ของชิ้นส่วนที่ผลิต กล่าวคือ ผู้ผลิตต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนหมายเลขหนึ่งและชิ้นส่วนหมายเลขหนึ่งล้านนั้นเท่ากัน ความสม่ำเสมอในมิติขึ้นอยู่กับการควบคุมการสึกหรอของแม่พิมพ์ การบำรุงรักษาเครื่องอัด และการตรวจสอบระหว่างกระบวนการ เมื่อตรวจสอบผู้ผลิต ควรคำนึงถึงกิจกรรมเหล่านั้นด้วย

• ใช้แผนภูมิควบคุมกระบวนการสำหรับมิติที่สำคัญเท่านั้น
• ใช้เครื่องวัดพิกัด (Coordinate Measuring Machine) ในการตรวจสอบคุณภาพของแต่ละชุดการผลิต
• การบำรุงรักษาแม่พิมพ์ควรดำเนินการโดยนับจำนวนครั้งการตีขึ้นรูป มากกว่าการตรวจสอบด้วยสายตาเพียงอย่างเดียว
• ผู้ผลิตโมดูลแบตเตอรี่ควรจัดทำรายงานการตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างแรกของเครื่องมือที่พัฒนาขึ้นใหม่ทั้งหมด หลังจากขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างและก่อนการผลิตในปริมาณมาก

ซัพพลายเออร์ที่ขาดการตรวจสอบดังกล่าว อาจส่งมอบชิ้นส่วนที่ตรงตามข้อกำหนดในวันแรก แต่ค่อยๆ เบี่ยงเบนออกจากข้อกำหนดเมื่อถึงเดือนที่หก ส่งผลให้เกิดปัญหาในสายการประกอบซึ่งปรากฏขึ้นในจุดที่ห่างไกลจากเครื่องปั๊มขึ้นรูป

วงเล็บและชิ้นส่วนรองรับโครงสร้าง

ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการปั๊มขึ้นรูปในรถยนต์ไฟฟ้าไม่ได้นำกระแสไฟฟ้าทั้งหมดเสมอไป ชิ้นส่วนยึดต่างๆ ส่วนใหญ่ใช้เพื่อรองรับโมดูลแบตเตอรี่ ชุดสายไฟ และท่อระบายความร้อนภายในรถตลอดการใช้งาน ชิ้นส่วนเหล่านี้ต้องเผชิญกับการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องจากพื้นถนนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากอยู่ใกล้กับชุดแบตเตอรี่ ดังนั้น ความทนทานต่อความล้าของวัสดุจึงมีความสำคัญพอๆ กับความแข็งแรงของวัสดุ ทั้งเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าคาร์บอนเคลือบผิวพบได้บ่อยในงานชิ้นส่วนยึด การเลือกใช้วัสดุมักขึ้นอยู่กับข้อจำกัดด้านน้ำหนักและโอกาสที่ตำแหน่งติดตั้งจะสัมผัสกับการกัดกร่อน

ข้อกำหนดด้านคุณภาพที่สำคัญที่สุด

IATF 16949 คือชุดมาตรฐานคุณภาพที่ใช้เฉพาะโดยซัพพลายเออร์ในห่วงโซ่อุปทานชิ้นส่วนยานยนต์ ซัพพลายเออร์ที่ได้รับการรับรองระบบการจัดการสิ่งแวดล้อม IATF 16949, ISO 9001 และ ISO 14001 ได้ผ่านการตรวจสอบหลายขั้นตอน ซึ่งรวมถึงการควบคุมกระบวนการ การตรวจสอบย้อนกลับ และการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง Fortuna Metals ได้รับการรับรอง IATF 16949: 2016, ISO 9001: 2015 และ ISO 14001: 2015 เป็นบริษัทปั๊มขึ้นรูปที่ได้รับการรับรอง ซึ่งมีเครื่องปั๊มขึ้นรูปมากกว่า 80 เครื่องสำหรับการดำเนินการปั๊มขึ้นรูปที่มีน้ำหนักตั้งแต่ 25 ถึง 300 ตัน และเครื่อง CNC มากกว่า 40 เครื่องสำหรับงานอื่นๆ

นอกเหนือจากใบรับรองแล้ว นี่คือรายการสิ่งต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับซัพพลายเออร์ที่ควรตรวจสอบ:

• สามารถตรวจสอบย้อนกลับแหล่งที่มาของวัสดุได้จากใบรับรองจากโรงงานสำหรับม้วนหรือขดลวดแต่ละม้วน
• การปฏิบัติตามกฎระเบียบและการรายงานด้านสิ่งแวดล้อม รวมถึง CBAM สำหรับชิ้นส่วนที่จัดส่งเข้าสู่สหภาพยุโรป
• คุณอาจไม่จำเป็นต้องรอเวลานานหากแม่พิมพ์ต้องการการปรับแต่ง ดังนั้น ความสามารถในการออกแบบและซ่อมแซมเครื่องมือในสถานที่จึงอาจมีความสำคัญอย่างยิ่ง
• หากชิ้นส่วนรถยนต์ไฟฟ้าถูกส่งออกไปยังหลายประเทศแล้วนำมาประกอบเข้าด้วยกันในขั้นตอนสุดท้าย ก็อาจจำเป็นต้องใช้บริษัทที่มีประสบการณ์ด้านการส่งออกระหว่างประเทศ

ข้อคิดส่งท้าย

ชิ้นส่วน   โดยทั่วไปแล้ว การผลิตชิ้นส่วนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้กรรมวิธีปั๊มโลหะที่มีความแม่นยำสูง เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความละเอียดอ่อนเช่นนี้ การรักษาความสม่ำเสมอของค่าการนำไฟฟ้า ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณสมบัติทางมิติของชิ้นส่วนจำนวนมากในระยะเวลานาน เป็นงานที่ยากมากแต่ก็จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับโรงงานปั๊มโลหะใดๆ การร่วมมือกับซัพพลายเออร์ที่มีใบรับรองด้านยานยนต์ที่เกี่ยวข้อง มีความสามารถในการผลิตเครื่องมือภายในองค์กร และมีประวัติที่แข็งแกร่งในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ขั้วต่อทองแดง บัสบาร์ และขั้วต่อการชาร์จ จะช่วยให้โครงการพัฒนาของคุณมีพื้นฐานที่มั่นคงยิ่งขึ้น ตั้งแต่ขั้นตอนการสร้างต้นแบบไปจนถึงการผลิตเต็มรูปแบบ

ต้องการให้ชิ้นส่วนรถยนต์ของคุณทนทานต่อการใช้งานกับรถยนต์ไฟฟ้าหรือไม่? เยี่ยมชมเว็บไซต์ของเรา dgmetalstamping.com เพื่อดูว่าเราสามารถนำเสนออะไรได้บ้างเกี่ยวกับเซลล์แบตเตอรี่ พอร์ตชาร์จ และส่วนประกอบเชื่อมต่อ หรือโทรหาทีมวิศวกรของเราเพื่อขอใบเสนอราคาแบบกำหนดเองได้ในวันนี้

คำถามที่พบบ่อย

1. โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นส่วนปั๊มขึ้นรูป EV ต้องการค่าความคลาดเคลื่อนเท่าใด?

ชิ้นส่วนที่สำคัญที่สุด เช่น หน้าสัมผัส จะมีค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมาก คือ ±0.001 ถึง ±0.003 นิ้ว ชิ้นส่วนทั่วไปในอุตสาหกรรมมักจะไม่เข้มงวดขนาดนั้น!

2. เหตุใดจึงใช้ทองแดงสำหรับขั้วต่อและบัสบาร์ของรถยนต์ไฟฟ้า?

เพื่อรักษาระดับความต้านทานให้ต่ำมากในขณะที่มีกระแสไฟฟ้าสูง ทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้า 100% จึงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด

3. ผู้ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ไฟฟ้าควรมีใบรับรองอะไรบ้าง?

ได้รับการรับรองมาตรฐาน IATF 16949:2016 รวมถึงมาตรฐาน ISO 9001:2015 และ ISO 14001:2015 สำหรับทั้งระบบการจัดการคุณภาพและระบบการจัดการสิ่งแวดล้อม

4. โดยทั่วไปแล้ว บัสบาร์ที่ใช้ในชุดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีความหนาเท่าใด?

โดยส่วนใหญ่แล้วแผ่นเหล่านี้จะมีความหนาตั้งแต่ 1 มิลลิเมตรถึง 4 มิลลิเมตร และความหนาจะแตกต่างกันไปตามพื้นที่ที่คุณสามารถจัดหาได้ รวมถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ชิ้นส่วนนั้นจะต้องรับด้วย

5. เหตุใดความสม่ำเสมอของขนาดจึงมีความสำคัญมากกว่าในกระบวนการผลิตรถยนต์ไฟฟ้า?

เนื่องจากกระบวนการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าใช้เวลานานมากและต้องใช้ชิ้นส่วนในปริมาณมาก แม้แต่ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยที่สะสมกันไปเรื่อย ๆ ก็อาจนำไปสู่ปัญหาในการประกอบและปัญหาด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรงในระยะยาวได้