1 Zastosowanie stopów aluminium w przemyśle motoryzacyjnym
Obecnie ponad 12% do 15% światowego zużycia aluminium wykorzystuje przemysł motoryzacyjny, a w niektórych krajach rozwiniętych odsetek ten przekracza 25%. W 2002 roku cały europejski przemysł motoryzacyjny zużył rocznie ponad 1,5 miliona ton stopu aluminium. Około 250 000 ton metrycznych wykorzystano do produkcji nadwozi, 800 000 ton do produkcji samochodowych układów przeniesienia napędu i dodatkowe 428 000 ton do produkcji układów napędowych i zawieszenia pojazdów. Oczywiste jest, że przemysł motoryzacyjny stał się największym konsumentem materiałów aluminiowych.
2 Wymagania techniczne dotyczące aluminiowych arkuszy do tłoczenia w procesie tłoczenia
2.1 Wymagania dotyczące formowania i matrycy dla blach aluminiowych
Proces formowania stopu aluminium jest podobny do procesu formowania zwykłych blach walcowanych na zimno, z możliwością ograniczenia wytwarzania odpadów i złomu aluminium poprzez dodanie procesów. Istnieją jednak różnice w wymaganiach dotyczących matryc w porównaniu z blachami walcowanymi na zimno.
2.2 Długoterminowe przechowywanie blach aluminiowych
Po hartowaniu starzeniowym zwiększa się granica plastyczności blach aluminiowych, zmniejszając ich podatność na formowanie krawędzi. Wykonując matryce, należy rozważyć użycie materiałów spełniających górne wymagania specyfikacji i przeprowadzić potwierdzenie wykonalności przed produkcją.
Stosowany do produkcji olej rozciągający/przeciwkorozyjny jest podatny na ulatnianie się. Po otwarciu opakowania arkuszowego należy je natychmiast zużyć lub przed wytłoczeniem oczyścić i naoliwić.
Powierzchnia jest podatna na utlenianie i nie należy jej przechowywać na otwartej przestrzeni. Wymagane jest specjalne zarządzanie (opakowanie).
3 Wymagania techniczne dotyczące blach do tłoczenia aluminium podczas spawania
Główne procesy spawania podczas montażu korpusów ze stopów aluminium obejmują zgrzewanie oporowe, zgrzewanie metodą przejścia na zimno CMT, spawanie wolframem w gazie obojętnym (TIG), nitowanie, wykrawanie i szlifowanie/polerowanie.
3.1 Spawanie bez nitowania blach aluminiowych
Elementy z blachy aluminiowej bez nitowania powstają w wyniku wytłaczania na zimno dwóch lub więcej warstw blachy przy użyciu urządzeń ciśnieniowych i specjalnych form. W procesie tym powstają osadzone punkty połączeń o określonej wytrzymałości na rozciąganie i ścinanie. Grubość arkuszy łączących może być taka sama lub różna i mogą mieć warstwy klejące lub inne warstwy pośrednie, przy czym materiały są takie same lub różne. Ta metoda zapewnia dobre połączenia bez potrzeby stosowania złączy pomocniczych.
3.2 Zgrzewanie oporowe
Obecnie w zgrzewaniu oporowym stopów aluminium na ogół wykorzystuje się procesy zgrzewania oporowego średniej lub wysokiej częstotliwości. Ten proces spawania topi metal nieszlachetny w zakresie średnic elektrody spawalniczej w niezwykle krótkim czasie, tworząc jeziorko spawalnicze,
miejsca zgrzewania szybko się ochładzają, tworząc połączenia, przy minimalnych możliwościach wytwarzania pyłu aluminiowo-magnezowego. Większość powstających dymów spawalniczych składa się z cząstek tlenków z powierzchni metalu i zanieczyszczeń powierzchniowych. Podczas procesu spawania zapewniona jest lokalna wentylacja wyciągowa, która szybko usuwa te cząstki do atmosfery, a osadzanie się pyłu aluminiowo-magnezowego jest minimalne.
3.3 Spawanie CMT na zimno i spawanie TIG
Te dwa procesy spawania, dzięki ochronie gazu obojętnego, wytwarzają w wysokich temperaturach mniejsze cząstki metalu aluminiowo-magnezowego. Cząsteczki te mogą przedostawać się do środowiska pracy pod wpływem łuku, stwarzając ryzyko wybuchu pyłu aluminiowo-magnezowego. Dlatego konieczne są środki ostrożności i środki zapobiegania wybuchom pyłu i leczenia.
4 Wymagania techniczne dotyczące blach do tłoczenia aluminium podczas walcowania krawędziowego
Różnica pomiędzy walcowaniem krawędzi stopu aluminium a walcowaniem krawędzi zwykłej blachy walcowanej na zimno jest znacząca. Aluminium jest mniej plastyczne niż stal, dlatego podczas walcowania należy unikać nadmiernego nacisku, a prędkość walcowania powinna być stosunkowo mała, zwykle 200-250 mm/s. Każdy kąt walcowania nie powinien przekraczać 30° i należy unikać walcowania w kształcie litery V.
Wymagania temperaturowe dla walcowania stopów aluminium: Proces należy przeprowadzać w temperaturze pokojowej 20°C. Części wyjętych bezpośrednio z chłodni nie należy od razu poddawać walcowaniu krawędziowemu.
5 Formy i charakterystyka walcowania krawędzi blach do tłoczenia aluminium
5.1 Formy walcowania krawędzi aluminiowych arkuszy do tłoczenia
Walcowanie konwencjonalne składa się z trzech etapów: wstępnego walcowania wstępnego, wtórnego walcowania wstępnego i walcowania końcowego. Jest to zwykle stosowane, gdy nie ma określonych wymagań wytrzymałościowych, a kąty kołnierzy płyty zewnętrznej są normalne.
Walcowanie w stylu europejskim składa się z czterech etapów: wstępnego walcowania wstępnego, wtórnego walcowania wstępnego, walcowania końcowego i walcowania w stylu europejskim. Jest to zwykle używane do walcowania wzdłuż długich krawędzi, np. okładek przednich i tylnych. Walcowanie w stylu europejskim może być również stosowane w celu zmniejszenia lub wyeliminowania wad powierzchniowych.
5.2 Charakterystyka walcowania krawędzi blach do tłoczenia aluminium
W przypadku urządzeń do walcowania elementów aluminiowych dolną formę i blok wkładki należy polerować i regularnie konserwować papierem ściernym o gradacji 800-1200#, aby upewnić się, że na powierzchni nie ma żadnych resztek aluminium.
6 Różne przyczyny wad spowodowanych walcowaniem krawędzi aluminiowych arkuszy do tłoczenia
W tabeli przedstawiono różne przyczyny uszkodzeń spowodowanych walcowaniem krawędzi części aluminiowych.
7 Wymagania techniczne dotyczące powlekania blach do tłoczenia aluminium
7.1 Zasady i skutki pasywacji wodą w przypadku aluminiowych arkuszy tłoczonych
Pasywacja wodna polega na usuwaniu naturalnie utworzonej warstwy tlenku i plam olejowych na powierzchni części aluminiowych oraz poprzez reakcję chemiczną pomiędzy stopem aluminium a kwaśnym roztworem, tworząc gęstą warstwę tlenku na powierzchni przedmiotu obrabianego. Folia tlenkowa, plamy oleju, spawy i klejenie na powierzchni części aluminiowych po tłoczeniu mają wpływ. Aby poprawić przyczepność klejów i spawów, stosuje się proces chemiczny w celu utrzymania długotrwałych połączeń klejowych i stabilności rezystancji na powierzchni, uzyskując lepsze spawanie. Dlatego części wymagające spawania laserowego, spawania metodą zimnego metalu (CMT) i innych procesów spawania muszą zostać poddane pasywacji wodą.
7.2 Przebieg procesu pasywacji poprzez przemywanie wodą arkuszy do tłoczenia aluminium
Urządzenia do pasywacji metodą mycia wodą składają się ze strefy odtłuszczania, strefy mycia wodą przemysłową, strefy pasywacji, strefy płukania czystą wodą, strefy suszenia i układu wydechowego. Części aluminiowe przeznaczone do obróbki umieszcza się w koszu myjącym, mocuje i opuszcza do zbiornika. W zbiornikach zawierających różne rozpuszczalniki części są wielokrotnie płukane wszystkimi roztworami roboczymi znajdującymi się w zbiorniku. Wszystkie zbiorniki wyposażone są w pompy obiegowe i dysze zapewniające równomierne płukanie wszystkich części. Przebieg procesu pasywacji przez wymywanie wodą jest następujący: odtłuszczanie 1 → odtłuszczanie 2 → mycie wodą 2 → mycie wodą 3 → pasywacja → mycie wodą 4 → mycie wodą 5 → mycie wodą 6 → suszenie. Odlewy aluminiowe mogą pomijać mycie wodą 2.
7.3 Proces suszenia podczas pasywacji wodnej arkuszy do tłoczenia aluminium
Wzrost temperatury części z temperatury pokojowej do 140°C zajmuje około 7 minut, a minimalny czas utwardzania klejów wynosi 20 minut.
Części aluminiowe podnosi się z temperatury pokojowej do temperatury przetrzymywania w ciągu około 10 minut, a czas przetrzymywania aluminium wynosi około 20 minut. Po przetrzymywaniu schładza się go od temperatury samozatrzymania do 100°C przez około 7 minut. Po przetrzymaniu schładza się do temperatury pokojowej. Dlatego cały proces suszenia części aluminiowych trwa 37 minut.
8 Wniosek
Nowoczesne samochody zmierzają w kierunku lekkich, szybkich, bezpiecznych, wygodnych, tanich, niskoemisyjnych i energooszczędnych kierunków. Rozwój przemysłu motoryzacyjnego jest ściśle powiązany z efektywnością energetyczną, ochroną środowiska i bezpieczeństwem. Wraz ze wzrostem świadomości ochrony środowiska, blachy aluminiowe mają niezrównane zalety pod względem kosztów, technologii produkcji, parametrów mechanicznych i zrównoważonego rozwoju w porównaniu z innymi lekkimi materiałami. Dlatego stop aluminium stanie się preferowanym lekkim materiałem w przemyśle motoryzacyjnym.
Pod redakcją May Jiang z MAT Aluminium
Czas publikacji: 18 kwietnia 2024 r
