מארזי סוללות ליתיום-בכלי רכב חשמליים עברו מפלדה לאלומיניום מסיבה אחת דומיננטית: כל קילוגרם שהוסר ממבנה החפיסה הוא קילוגרם שניתן לבזבז על תאים. בתוך משפחת האלומיניום, 3003 הפך לסגסוגת היריעות המוגדרת כברירת מחדל עבור מארזים, מגשים וכיסויים מכיוון שהוא משלב חוזק נאות עם התנהגות השרטוט העמוק-שצריכה מארז אחד.
למה 3003 מתאים למארזי סוללה
3003 נושא 1.0-1.5% מנגן, מה שמעלה את החוזק מעל דרגות ה-1xxx הבלתי מגוגות ללא אובדן יכולת הצורה שמגיע עם תוספות מגנזיום גבוהות יותר. הצפיפות היא בערך 2.73 גרם/סמ"ק לעומת בערך 7.85 גרם/סמ"ק של פלדה, כך שהחלפה בקשיחות שווה מסירה הרבה יותר ממחצית המסה. מוליכות תרמית של בסביבות 190 W/(mK) במצב חישול עוזרת להפיץ חום הרחק מלשוניות התא, והסגסוגת אינה ניתנת לטיפול בחום, כך שלא נדרש שלב הרוויה או התיישנות לאחר היווצרות.
מאפיינים ובחירת מזג
| מֶזֶג | מתיחה/תפוקה, MPa (אופייני) | הַאֲרָכָה | שימוש אופייני בחבילה |
|---|---|---|---|
| O | 110 / 40 | בערך 30% | פחיות-שלוטו בעומק אחד- |
| H14 | 152 / 145 | בסביבות 8% | מגשים, צלחות צד, כיסויים |
| H24 | 152 / 145 | גבוה מ-H14 | לוחות מעוצבים הזקוקים לכיפוף |
| H18 | 185 / 175 | נָמוּך | חוצצים שטוחים, ללא היווצרות |
דרישות כימיה ומכניות לגיליון עוקבות אחר ASTM B209 ו-GB/T 3880.2-2012, עם מידות וסובלנות ב-GB/T 3880.3. מארזים מצוינים בדרך כלל ב-H14 עבור קשיחות בכפיפה מתונה, או במזג O כאשר המארז נמשך לעומק בפעולה אחת ויש לשלוט בדילול מקומי.
גיבוש, ריתוך ואיטום
ציור עמוק מסתמך על ההתארכות הגבוהה של המזג החישול ועל רדיוס תבנית נדיב; דילול בפינות הוא הגבול הרגיל, ועובי הדופן נקרא בדרך כלל באזור הדק ביותר. ריתוך לייזר של כיסויים ומגשים 3003 הוא מעשי מכיוון שהסגסוגת אינה מכילה אלמנטים נדיפים -נמוכים, ותוספת המנגן מעניקה חוזק מתכת ריתוך קרוב למתכת האם. מילוי 4043 משמש לעבודות MIG ו-TIG. כל פוסט--ריתוך אנודיז חייב לתת את הדעת על העובדה ש-3003 מבצע אנודיז לגוון מעט אפור.
קורוזיה, מגע עם נוזל קירור ובטיחות
חבילות סוללות פועלות עם לוחות קירור, גליקול-נוזל קירור מים ועיבוי אפשרי, כך שהיריעה מצוינת בדרך כלל עם ציפוי המרה או ציפוי נגד-עיבוי על הפנים הפנימי. 3003 מתנגד למדיה מימית מעט בסיסית ונייטרלית אך אינה סגסוגת ימית; כאשר חשיפת המלח בכביש-מתמשכת, 5052 מחליף לוחות תחתונים חשופים. האלומיניום אינו-מגנטי, מה שחשוב לחיישנים המגנטיים ולניתוב פסי המסך בתוך החבילה.
שאלות נפוצות
Q:מדוע משתמשים ב-3003 למארזי סוללת ליתיום במקום פלדה?
ת: הצפיפות היא בערך 2.73 גרם/סמ"ק לעומת 7.85 גרם/סמ"ק לפלדה, וסגסוגת -המנגן ניתנת למשיכה עמוקה לתוך מארז אחד-, כך שמבנה חבילה מאבד יותר ממחצית המסה שלו בעובי שווה.
Q:איזה מזג הוא הטוב ביותר עבור פחי סוללה-עמוקים?
ת: מזג ה-O, מכיוון שהתארכותו של כ-30% מאפשרת למארז להיווצר בתיקו אחד. חלקים מכופפים ומרותכים בלבד מסופקים בדרך כלל ב-H14 או H24 במקום.
Q:האם 3003 מתאים לריתוך בלייזר?
ת: כן. אין לו אלמנטים מסגסוגת נדיפים בהתכה-נמוכה, ריתוך בצורה נקייה עם תהליכי לייזר וקשת, וחומר מילוי 4043 משמש לעבודת MIG ו-TIG על כיסויים ומגשים.
Q:האם אלומיניום מפחית את ביצועי קירור הסוללה?
ת: לא, זה משפר את זה. מוליכות תרמית של כ-190 W/(mK) גבוהה בהרבה מפלדה, כך שהחום מלשוניות ומפסי פסים מתפשט לתוך לוח הקירור בצורה יעילה יותר.
Q:באיזה עובי גיליון משתמשים למארזי סוללות?
ת: רוב הכיסויים והמגשים הם בין כ-0.8 מ"מ ל-3 מ"מ, כשהעובי נבחר מתוך קשיחות, רוחב אוגן ריתוך ודילול-שליפה עמוקה ולא מטעינת לחץ בלבד.