1 Применение алюминиевого сплава в автомобилестроении
В настоящее время от 12% до 15% мирового потребления алюминия используется автомобильной промышленностью, а в некоторых развитых странах этот показатель превышает 25%. В 2002 году вся европейская автомобильная промышленность потребляла более 1,5 миллионов тонн алюминиевых сплавов в год. Приблизительно 250 000 метрических тонн было использовано для производства кузовов, 800 000 метрических тонн для производства автомобильных трансмиссионных систем и еще 428 000 метрических тонн для производства систем привода и подвески транспортных средств. Очевидно, что автомобильная промышленность стала крупнейшим потребителем алюминиевых материалов.
2 Технические требования к алюминиевым штамповочным листам при штамповке
2.1 Требования к формованию и штампам для алюминиевых листов
Процесс формования алюминиевого сплава аналогичен процессу формования обычных холоднокатаных листов, с возможностью уменьшения количества отходов и образования алюминиевого лома за счет дополнительных процессов. Однако существуют различия в требованиях к штампам по сравнению с холоднокатаными листами.
2.2 Длительное хранение алюминиевых листов
После закалки при старении предел текучести алюминиевых листов увеличивается, что снижает технологичность их обработки кромок. При изготовлении штампов рассмотрите возможность использования материалов, соответствующих верхним требованиям спецификаций, и проведите технико-экономическое обоснование перед производством.
Масло для предотвращения растяжения/ржавления, используемое в производстве, склонно к испарению. После вскрытия листовой упаковки ее следует использовать немедленно или очистить и смазать маслом перед штамповкой.
Поверхность склонна к окислению и не должна храниться на открытом воздухе. Требуется специальное обращение (упаковка).
3 Технические требования к алюминиевым штамповочным листам при сварке
Основные сварочные процессы при сборке корпусов из алюминиевых сплавов включают контактную сварку, сварку холодным переходом CMT, сварку вольфрамовым инертным газом (TIG), клепку, штамповку и шлифовку/полировку.
3.1 Сварка без клепки алюминиевых листов
Детали из листового алюминия без клепки формируются методом холодной экструзии двух и более слоев металлических листов с использованием оборудования под давлением и специальных форм. Этот процесс создает встроенные точки соединения с определенной прочностью на растяжение и сдвиг. Толщина соединительных листов может быть одинаковой или разной, они могут иметь клеевые слои или другие промежуточные слои, причем материалы могут быть одинаковыми или разными. Этот метод обеспечивает хорошие соединения без необходимости использования вспомогательных разъемов.
3.2 Контактная сварка
В настоящее время при контактной сварке алюминиевых сплавов обычно используются процессы контактной сварки средней или высокой частоты. Этот процесс сварки расплавляет основной металл в пределах диаметра сварочного электрода за чрезвычайно короткое время с образованием сварочной ванны.
Места сварки быстро охлаждаются, образуя соединения, с минимальной вероятностью образования алюминиево-магниевой пыли. Большая часть образующихся сварочных дымов состоит из частиц оксидов с поверхности металла и поверхностных примесей. В процессе сварки предусмотрена местная вытяжная вентиляция для быстрого удаления этих частиц в атмосферу и минимального осаждения алюминиево-магниевой пыли.
3.3 Сварка холодного перехода CMT и сварка TIG
Эти два процесса сварки, благодаря защите инертного газа, производят более мелкие металлические частицы алюминия и магния при высоких температурах. Эти частицы могут выплеснуться в рабочую среду под действием дуги, создавая опасность взрыва алюминиево-магниевой пыли. Поэтому необходимы меры предосторожности и меры по предотвращению и устранению взрывов пыли.
4 Технические требования к алюминиевым штамповочным листам при кромкооблицовке
Разница между прокаткой кромок алюминиевого сплава и прокаткой кромок обычного холоднокатаного листа значительна. Алюминий менее пластичен, чем сталь, поэтому при прокатке следует избегать чрезмерного давления, а скорость прокатки должна быть относительно низкой, обычно 200-250 мм/с. Каждый угол прокатки не должен превышать 30°, следует избегать V-образной прокатки.
Температурные требования к прокатке алюминиевых сплавов: Процедуру следует проводить при комнатной температуре 20°C. Детали, взятые непосредственно из холодильного склада, не следует сразу подвергать кромочной прокатке.
5 Формы и характеристики завальцовки кромок алюминиевых штамповочных листов
5.1 Виды завальцовки кромок алюминиевых штамповочных листов
Обычная прокатка состоит из трех этапов: начальная предварительная прокатка, вторичная предварительная прокатка и окончательная прокатка. Обычно это используется, когда нет особых требований к прочности и углы полки внешней пластины нормальные.
Прокатка в европейском стиле состоит из четырех этапов: начальная предварительная прокатка, вторичная предварительная прокатка, окончательная прокатка и прокатка в европейском стиле. Обычно это используется для прокатки длинной кромки, например, передней и задней обложки. Вальцовка европейского типа также может быть использована для уменьшения или устранения дефектов поверхности.
5.2 Характеристики прокатки кромок алюминиевых штампованных листов
В оборудовании для прокатки алюминиевых компонентов нижнюю форму и вставной блок следует регулярно полировать и обслуживать наждачной бумагой № 800-1200, чтобы на поверхности не было остатков алюминия.
6 различных причин дефектов, вызванных прокаткой кромок алюминиевых штампованных листов
Различные причины возникновения дефектов, вызванных прокаткой кромок алюминиевых деталей, приведены в таблице.
7 Технические требования к покрытию алюминиевых штампованных листов
7.1 Принципы и эффекты водной пассивации алюминиевых штампованных листов
Пассивация промывкой водой подразумевает удаление естественно образовавшейся оксидной пленки и масляных пятен на поверхности алюминиевых деталей, а также посредством химической реакции между алюминиевым сплавом и кислотным раствором, создавая плотную оксидную пленку на поверхности детали. Оксидная пленка, масляные пятна, сварка и клеевое соединение на поверхности алюминиевых деталей после штамповки — все это оказывает влияние. Для улучшения адгезии клеев и сварных швов используется химический процесс, обеспечивающий долговечность клеевых соединений и устойчивость сопротивления на поверхности, обеспечивая лучшую сварку. Поэтому детали, требующие лазерной сварки, холодной переходной сварки металлов (CMT) и других сварочных процессов, должны подвергаться пассивации промывкой водой.
7.2 Технологическая схема водной промывной пассивации алюминиевых штампованных листов
Оборудование для пассивации промывки водой состоит из зоны обезжиривания, зоны промывки промышленной водой, зоны пассивации, зоны промывки чистой водой, зоны сушки и вытяжной системы. Обрабатываемые алюминиевые детали помещаются в моечную корзину, фиксируются и опускаются в бак. В емкостях, содержащих различные растворители, детали многократно промываются всеми рабочими растворами, имеющимися в бачке. Все баки оснащены циркуляционными насосами и форсунками, обеспечивающими равномерную промывку всех деталей. Схема процесса пассивации промывкой водой следующая: обезжиривание 1 → обезжиривание 2 → промывка водой 2 → промывка водой 3 → пассивация → промывка водой 4 → промывка водой 5 → промывка водой 6 → сушка. Алюминиевые отливки не требуют промывки водой 2.
7.3 Процесс сушки при водной пассивации алюминиевых штампованных листов
Для повышения температуры детали от комнатной до 140°C требуется около 7 минут, а минимальное время отверждения клеев составляет 20 минут.
Алюминиевые детали поднимаются от комнатной температуры до температуры выдержки примерно за 10 минут, а время выдержки алюминия составляет около 20 минут. После выдержки его охлаждают от температуры самовыдержки до 100°С в течение примерно 7 минут. После выдержки его охлаждают до комнатной температуры. Таким образом, весь процесс сушки алюминиевых деталей составляет 37 минут.
8 Заключение
Современные автомобили движутся в направлении легких, высокоскоростных, безопасных, удобных, недорогих, с низким уровнем выбросов и энергоэффективности. Развитие автомобильной промышленности тесно связано с энергоэффективностью, защитой окружающей среды и безопасностью. С ростом осведомленности о защите окружающей среды алюминиевые листовые материалы имеют беспрецедентные преимущества по стоимости, технологии производства, механическим характеристикам и экологичности по сравнению с другими легкими материалами. Таким образом, алюминиевый сплав станет предпочтительным легким материалом в автомобильной промышленности.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 18 апреля 2024 г.
