1 Застосування алюмінієвих сплавів в автомобільній промисловості
Наразі понад 12–15 % світового споживання алюмінію використовується автомобільною промисловістю, 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 використовувалося для виробництва кузовів, 800 000 метричних тонн — для виробництва систем автомобільної трансмісії та ще 428 000 метричних тонн — для виробництва систем приводу та підвіски транспортних засобів. Очевидно, що автомобільна промисловість стала найбільшим споживачем алюмінієвих матеріалів.
2 Технічні вимоги до алюмінієвих штампувальних листів при штампуванні
2.1 Вимоги до формування та штампування алюмінієвих листів
Процес формування алюмінієвих сплавів подібний до процесу звичайних холоднокатаних листів, з можливістю зменшення кількості відходів та утворення алюмінієвого брухту шляхом додавання додаткових процесів. Однак існують відмінності у вимогах до штампів порівняно з холоднокатаними листами.
2.2 Тривале зберігання алюмінієвих листів
Після загартування старінням межа плинності алюмінієвих листів збільшується, що знижує їхню оброблюваність кромок. Під час виготовлення штампів слід враховувати використання матеріалів, які відповідають верхнім вимогам специфікацій, та проводити підтвердження доцільності перед початком виробництва.
Розтяжна олія/антикорозійна олія, що використовується для виробництва, схильна до випаровування. Після відкриття листової упаковки її слід використати негайно або очистити та змастити перед штампуванням.
Поверхня схильна до окислення і не повинна зберігатися на відкритому повітрі. Потрібне спеціальне поводження (упаковка).
3 Технічні вимоги до штампованих алюмінієвих листів для зварювання
Основні процеси зварювання під час складання корпусів з алюмінієвих сплавів включають контактне зварювання, холодне перехідне зварювання CMT, зварювання TIG в середовищі інертного газу (TIG), клепки, штампування та шліфування/полірування.
3.1 Зварювання алюмінієвих листів без заклепок
Алюмінієві листові компоненти без заклепок формуються шляхом холодного екструзії двох або більше шарів металевих листів за допомогою обладнання під тиском та спеціальних форм. Цей процес створює вбудовані точки з'єднання з певною міцністю на розтяг та зсув. Товщина з'єднувальних листів може бути однаковою або різною, і вони можуть мати клейові шари або інші проміжні шари, з однаковими або різними матеріалами. Цей метод забезпечує якісні з'єднання без необхідності використання допоміжних з'єднувачів.
3.2 Контактне зварювання
Наразі для контактного зварювання алюмінієвих сплавів зазвичай використовуються процеси контактного зварювання середньої або високої частоти. Цей процес зварювання розплавляє основний метал у межах діаметра зварювального електрода за надзвичайно короткий час, утворюючи зварювальну ванну.
Зварювальні точки швидко охолоджуються для утворення з'єднань, з мінімальною ймовірністю утворення алюмінієво-магнієвого пилу. Більшість утворюваних зварювальних димів складаються з частинок оксиду з поверхні металу та поверхневих домішок. Під час процесу зварювання забезпечується місцева витяжна вентиляція для швидкого видалення цих частинок в атмосферу, і осадження алюмінієво-магнієвого пилу мінімальне.
3.3 Холодне перехідне зварювання CMT та TIG-зварювання
Ці два процеси зварювання, завдяки захисту інертного газу, утворюють дрібніші частинки алюмінієво-магнієвого металу за високих температур. Ці частинки можуть розбризкуватися в робоче середовище під дією дуги, створюючи ризик вибуху алюмінієво-магнієвого пилу. Тому необхідно вживати запобіжних заходів та заходів для запобігання вибуху пилу та його ліквідації.
4 Технічні вимоги до штампованих алюмінієвих листів при торцеваній прокатці
Різниця між вальцюванням кромок алюмінієвих сплавів та звичайним холоднокатаним листовим вальцюванням кромок є суттєвою. Алюміній менш пластичний, ніж сталь, тому під час вальцювання слід уникати надмірного тиску, а швидкість вальцювання має бути відносно низькою, зазвичай 200-250 мм/с. Кожен кут вальцювання не повинен перевищувати 30°, і слід уникати V-подібного вальцювання.
Температурні вимоги для вальцювання алюмінієвих сплавів: Воно повинно проводитися за кімнатної температури 20°C. Деталі, взяті безпосередньо з холодного зберігання, не слід негайно піддавати вальцюванню кромок.
5 форм та характеристик вальцьування кромок для штампованих алюмінієвих листів
5.1 Форми вальцьування кромок для штампованих алюмінієвих листів
Звичайна прокатка складається з трьох етапів: початкова попередня прокатка, вторинна попередня прокатка та остаточна прокатка. Зазвичай її використовують, коли немає специфічних вимог до міцності, а кути зовнішніх фланців пластини є нормальними.
Європейський спосіб прокатки складається з чотирьох етапів: початкова попередня прокатка, вторинна попередня прокатка, остаточна прокатка та європейський спосіб прокатки. Зазвичай це використовується для прокатки довгих кромок, таких як передня та задня кришки. Європейський спосіб прокатки також може використовуватися для зменшення або усунення дефектів поверхні.
5.2 Характеристики вальцьування кромок для штампованих алюмінієвих листів
Для обладнання для прокатки алюмінієвих компонентів нижню форму та вставний блок слід регулярно полірувати та обслуговувати наждачним папером зернистістю 800-1200#, щоб на поверхні не було алюмінієвих відходів.
6 різних причин дефектів, спричинених вальцьуванням кромок штампованих алюмінієвих листів
Різні причини дефектів, спричинених вальцуванням крайок алюмінієвих деталей, наведено в таблиці.
7 Технічні вимоги до покриття штампованих алюмінієвих листів
7.1 Принципи та ефекти пасивації водним промиванням для алюмінієвих штампованих листів
Пасивація водою означає видалення природно утвореної оксидної плівки та масляних плям на поверхні алюмінієвих деталей, і шляхом хімічної реакції між алюмінієвим сплавом та кислим розчином створюється щільна оксидна плівка на поверхні заготовки. Оксидна плівка, масляні плями, зварювання та адгезійне з'єднання на поверхні алюмінієвих деталей після штампування мають свій вплив. Для покращення адгезії клеїв та зварних швів використовується хімічний процес для підтримки довготривалих адгезійних з'єднань та стійкості до пошкоджень на поверхні, що забезпечує краще зварювання. Тому деталі, що потребують лазерного зварювання, холодного переходного зварювання металу (CMT) та інших процесів зварювання, повинні пройти пасивацію водою.
7.2 Процес пасивації з водяним промиванням для штампованих алюмінієвих листів
Обладнання для пасивації водою складається із зони знежирення, зони промислового промивання водою, зони пасивації, зони промивання чистою водою, зони сушіння та системи витяжки. Алюмінієві деталі, що підлягають обробці, поміщаються в мийний кошик, закріплюються та опускаються в резервуар. У резервуарах, що містять різні розчинники, деталі неодноразово промиваються всіма робочими розчинами з резервуара. Усі резервуари оснащені циркуляційними насосами та форсунками для забезпечення рівномірного промивання всіх деталей. Процес пасивації 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 пасивації алюмінієвих штампованих листів промиванням водою
Потрібно близько 7 хвилин, щоб температура деталі піднялася від кімнатної до 140°C, а мінімальний час затвердіння клею становить 20 хвилин.
Алюмінієві деталі нагріваються від кімнатної температури до температури витримки приблизно за 10 хвилин, а час витримки для алюмінію становить близько 20 хвилин. Після витримки його охолоджують від температури самовитримки до 100°C протягом приблизно 7 хвилин. Після витримки його охолоджують до кімнатної температури. Таким чином, весь процес сушіння алюмінієвих деталей становить 37 хвилин.
8 Висновок
Сучасні автомобілі розвиваються в напрямку легкості, швидкості, безпеки, комфорту, низької вартості, низького рівня викидів та енергоефективності. Розвиток автомобільної промисловості тісно пов'язаний з енергоефективністю, захистом навколишнього середовища та безпекою. Зі зростанням усвідомлення потреб охорони навколишнього середовища, алюмінієві листові матеріали мають неперевершені переваги у вартості, технології виробництва, механічних характеристиках та сталому розвитку порівняно з іншими легкими матеріалами. Тому алюмінієвий сплав стане кращим легким матеріалом в автомобільній промисловості.
Під редакцією Мей Цзян з MAT Aluminum
Час публікації: 18 квітня 2024 р.
