1 Застосування алюмінієвих сплавів в автомобільній промисловості
В даний час понад 12-15% світового споживання алюмінію використовується в автомобільній промисловості, а в деяких розвинених країнах цей показник перевищує 25%. У 2002 році вся європейська автомобільна промисловість споживала понад 1,5 мільйона метричних тонн алюмінієвого сплаву на рік. Приблизно 250 000 метричних тонн було використано для виробництва кузовів, 800 000 метричних тонн для виробництва автомобільної трансмісійної системи та додатково 428 000 метричних тонн для виробництва систем приводу та підвіски автомобіля. Очевидно, що автомобільна промисловість стала найбільшим споживачем алюмінієвих матеріалів.
2 Технічні вимоги до алюмінієвих штампувальних листів у штампуванні
2.1 Вимоги до формування та штампу для алюмінієвих листів
Процес формування алюмінієвого сплаву подібний до процесу формування звичайних холоднокатаних листів, з можливістю зменшення відходів і утворення алюмінієвого брухту шляхом додавання процесів. Однак існують відмінності у вимогах до штампів порівняно з холоднокатаними листами.
2.2 Тривале зберігання алюмінієвих листів
Після загартування під час старіння межа текучості алюмінієвих листів збільшується, що знижує їхню здатність до формування кромок. Виготовляючи штампи, розгляньте можливість використання матеріалів, які відповідають верхнім вимогам специфікації, і проведіть підтвердження здійсненності перед виробництвом.
Масло для захисту від розтяжки/іржі, яке використовується для виробництва, схильне до випаровування. Після відкриття листової упаковки її слід використати негайно або очистити та змастити перед штампуванням.
Поверхня схильна до окислення і не повинна зберігатися у відкритому вигляді. Потрібне спеціальне управління (пакування).
3 Технічні вимоги до алюмінієвих штампувальних листів при зварюванні
Основні зварювальні процеси під час складання кузовів з алюмінієвих сплавів включають контактне зварювання, холодне зварювання CMT, зварювання інертним газом вольфраму (TIG), клепання, штампування та шліфування/полірування.
3.1 Зварювання алюмінієвих листів без клепки
Алюмінієві листові компоненти без клепки формуються шляхом холодної екструзії двох або більше шарів металевих листів за допомогою обладнання під тиском і спеціальних форм. Цей процес створює вбудовані точки з’єднання з певною міцністю на розтягування та зсув. Товщина сполучних листів може бути однаковою або різною, і вони можуть мати клейкі шари або інші проміжні шари з однаковими або різними матеріалами. Цей метод створює хороші з’єднання без необхідності використання додаткових роз’ємів.
3.2 Контактне зварювання
В даний час для контактного зварювання алюмінієвих сплавів зазвичай використовуються процеси опорного зварювання середньої або високої частоти. Цей процес зварювання розплавляє основний метал у діапазоні діаметрів зварювального електрода за надзвичайно короткий час, утворюючи зварювальну ванну,
місця зварювання швидко охолоджуються, утворюючи з’єднання, з мінімальною ймовірністю утворення алюмінієво-магнієвого пилу. Більшість зварювального диму складається з частинок оксиду з поверхні металу та поверхневих домішок. Під час зварювання забезпечується місцева витяжна вентиляція для швидкого видалення цих частинок в атмосферу, а також мінімальне осадження алюмінієво-магнієвого пилу.
3.3 CMT холодне зварювання та зварювання TIG
Ці два зварювальні процеси, завдяки захисту інертного газу, утворюють більш дрібні алюмінієво-магнієві металеві частинки при високих температурах. Ці частинки можуть потрапити в робоче середовище під дією дуги, створюючи ризик вибуху алюмінієво-магнієвого пилу. Тому необхідні запобіжні заходи та заходи щодо запобігання вибуху пилу та обробки.
4 Технічні вимоги до алюмінієвих штампувальних листів при прокатці кромок
Різниця між прокаткою краю алюмінієвого сплаву та прокаткою краю звичайного холоднокатаного листа є значною. Алюміній менш пластичний, ніж сталь, тому під час прокатки слід уникати надмірного тиску, а швидкість прокатки має бути відносно низькою, як правило, 200-250 мм/с. Кожен кут кочення не повинен перевищувати 30°, слід уникати V-подібного кочення.
Температурні вимоги для прокатки алюмінієвого сплаву: її слід проводити при кімнатній температурі 20°C. Деталі, взяті безпосередньо з холодного сховища, не повинні піддаватися негайному прокату краю.
5 Форми та характеристики прокатки кромок для алюмінієвих штампувальних листів
5.1 Форми прокатки кромок для алюмінієвих штампувальних листів
Звичайна прокатка складається з трьох етапів: початкової попередньої прокатки, вторинної попередньої прокатки та кінцевої прокатки. Це зазвичай використовується, коли немає особливих вимог до міцності, а кути фланців зовнішньої пластини нормальні.
Прокатка європейського зразка складається з чотирьох етапів: початкової попередньої прокатки, вторинної попередньої прокатки, кінцевої прокатки та прокатки європейського типу. Це зазвичай використовується для прокатки довгих країв, наприклад передньої та задньої обкладинок. Для зменшення або усунення дефектів поверхні також можна використовувати прокатку європейського типу.
5.2 Характеристики прокатки кромок для алюмінієвих штампувальних листів
Для прокатного обладнання для алюмінієвих компонентів нижню форму та вставний блок необхідно регулярно полірувати та обслуговувати наждачним папером 800-1200#, щоб переконатися, що на поверхні немає залишків алюмінію.
6 різних причин дефектів, викликаних прокаткою кромок алюмінієвих листів для штампування
Різні причини дефектів, викликаних прокаткою кромок алюмінієвих деталей, наведені в таблиці.
7 Технічні вимоги до покриття алюмінієвих листів для штампування
7.1 Принципи та наслідки водної пасивації для алюмінієвих листів для штампування
Пасивація водної мийки означає видалення природно утвореної оксидної плівки та масляних плям на поверхні алюмінієвих деталей, а також шляхом хімічної реакції між алюмінієвим сплавом і кислим розчином, що створює щільну оксидну плівку на поверхні заготовки. Оксидна плівка, масляні плями, зварювання та склеювання на поверхні алюмінієвих деталей після штампування мають вплив. Щоб покращити адгезію клеїв і зварних швів, використовується хімічний процес для підтримки довговічності клейових з’єднань і стабільності опору на поверхні, що забезпечує краще зварювання. Таким чином, деталі, які вимагають лазерного зварювання, зварювання з переходом холодного металу (CMT) та інші зварювальні процеси, повинні пройти пасивацію водяною промивкою.
7.2 Хід процесу пасивації водяної промивки для алюмінієвих листів для штампування
Обладнання пасивації для миття води складається із зони знежирення, зони для миття промислової води, зони пасивації, зони для промивання чистою водою, зони сушіння та витяжної системи. Алюмінієві деталі, що підлягають обробці, поміщають у мийний кошик, закріплюють і опускають у бак. У резервуарах, що містять різні розчинники, деталі багаторазово промиваються всіма робочими розчинами в резервуарі. Всі резервуари оснащені циркуляційними насосами і форсунками для забезпечення рівномірного промивання всіх частин. Послідовність процесу пасивації промивання водою виглядає наступним чином: знежирення 1→знежирення 2→промивання водою 2→промивання водою 3→пасивація→промивання водою 4→промивання водою 5→промивання водою 6→сушіння. Алюмінієві виливки можуть пропускати промивання водою 2.
7.3 Процес сушіння для водної пасивації алюмінієвих листів для штампування
Потрібно близько 7 хвилин, щоб температура деталі піднялася від кімнатної температури до 140°C, а мінімальний час затвердіння для клеїв становить 20 хвилин.
Алюмінієві частини піднімаються від кімнатної температури до температури витримки приблизно за 10 хвилин, а час витримки для алюмінію становить приблизно 20 хвилин. Після витримки його охолоджують від температури самоутримання до 100°C протягом приблизно 7 хвилин. Після витримки охолоджують до кімнатної температури. Таким чином, весь процес сушіння алюмінієвих деталей становить 37 хвилин.
8 Висновок
Сучасні автомобілі рухаються до легких, високошвидкісних, безпечних, комфортних, недорогих, з низьким рівнем викидів та енергоефективних напрямків. Розвиток автомобільної промисловості тісно пов’язаний з енергоефективністю, захистом навколишнього середовища та безпекою. Зі зростанням обізнаності про захист навколишнього середовища алюмінієві листові матеріали мають незрівнянні переваги у вартості, технології виробництва, механічних характеристиках і сталому розвитку порівняно з іншими легкими матеріалами. Таким чином, алюмінієвий сплав стане кращим легким матеріалом в автомобільній промисловості.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 18 квітня 2024 р
