1 Применение алюминиевых сплавов в автомобилестроении
В настоящее время более 12% - 15% мирового потребления алюминия потребляется автомобильной промышленностью, а в некоторых развитых странах этот показатель превышает 25%. В 2002 году вся европейская автомобильная промышленность потребляла более 1,5 млн. метрических тонн алюминиевого сплава в год. Около 250 000 метрических тонн было использовано для производства кузовов, 800 000 метрических тонн - для производства автомобильных трансмиссий и еще 428 000 метрических тонн - для производства приводов и подвесок транспортных средств. Очевидно, что автомобильная промышленность стала крупнейшим потребителем алюминиевых материалов.
2 Технические требования к алюминиевым штампованным листам при штамповке
2.1 Требования к формовке и штамповке алюминиевых листов
Процесс формования алюминиевого сплава аналогичен процессу формования обычных холоднокатаных листов, с возможностью сокращения отходов и образования алюминиевого лома путем добавления процессов. Однако существуют различия в требованиях к штампу по сравнению с холоднокатаными листами.
2.2 Длительное хранение алюминиевых листов
После старения предел текучести алюминиевых листов увеличивается, что снижает их кромкообразующую способность. При изготовлении штампов следует рассмотреть возможность использования материалов, соответствующих верхним требованиям спецификации, и провести подтверждение осуществимости перед производством.
Масло для растяжения/антиржавчинное масло, используемое для производства, склонно к испарению. После вскрытия упаковки листа его следует использовать немедленно или очистить и смазать перед штамповкой.
Поверхность склонна к окислению и не должна храниться на открытом воздухе. Требуется специальное обращение (упаковка).
3 Технические требования к штампованным алюминиевым листам при сварке
К основным сварочным процессам при сборке кузовов из алюминиевых сплавов относятся контактная сварка, холодная сварка CMT, сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG), клепка, штамповка и шлифовка/полировка.
3.1 Сварка без клепки алюминиевых листов
Компоненты из алюминиевого листа без клепки формируются методом холодной экструзии двух или 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, и 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 соединителей.
3.2 Контактная сварка
В настоящее время контактная сварка алюминиевых сплавов обычно использует среднечастотные или высокочастотные процессы контактной сварки. Этот процесс сварки расплавляет основной металл в диапазоне диаметров сварочного электрода за чрезвычайно короткое время, образуя сварочную ванну,
Места сварки быстро остывают, образуя соединения, с минимальными возможностями образования алюминиево-магниевой пыли. Большая часть образующихся при сварке дымов состоит из частиц оксидов с поверхности металла и поверхностных загрязнений. В процессе сварки обеспечивается местная вытяжная вентиляция для быстрого удаления этих частиц в атмосферу, а осаждение алюминиево-магниевой пыли минимально.
3.3 Холодная сварка CMT и сварка TIG
Эти два процесса сварки, благодаря защите инертным газом, производят более мелкие частицы металла алюминия-магния при высоких температурах. Эти частицы могут выплеснуться в рабочую среду под действием дуги, создавая риск взрыва пыли алюминия-магния. Поэтому необходимы меры предосторожности и меры по предотвращению и устранению взрыва пыли.
4 Технические требования к штампованным алюминиевым листам при прокатке кромок
Разница между прокаткой кромок алюминиевого сплава и прокаткой кромок обычных холоднокатаных листов существенна. Алюминий менее пластичен, чем сталь, поэтому следует избегать чрезмерного давления во время прокатки, а скорость прокатки должна быть относительно низкой, обычно 200-250 мм/с. Каждый угол прокатки не должен превышать 30°, и следует избегать V-образной прокатки.
Температурные требования к прокатке алюминиевых сплавов: Прокатку следует проводить при комнатной температуре 20°C. Детали, взятые непосредственно из холодильного хранилища, не следует сразу подвергать прокатке кромок.
5 видов и характеристик прокатки кромок для штамповки алюминиевых листов
5.1 Формы прокатки кромок для штампованных алюминиевых листов
Обычная прокатка состоит из трех этапов: начальная предварительная прокатка, вторичная предварительная прокатка и окончательная прокатка. Обычно применяется, когда нет особых требований к прочности и углы фланцев наружных пластин нормальные.
Европейская прокатка состоит из четырех этапов: начальная предварительная прокатка, вторичная предварительная прокатка, окончательная прокатка и европейская прокатка. Обычно используется для прокатки длинных кромок, таких как передние и задние крышки. Европейская прокатка также может использоваться для уменьшения или устранения дефектов поверхности.
5.2 Характеристики прокатки кромок для штампованных алюминиевых листов
Для оборудования для прокатки алюминиевых компонентов нижнюю форму и вставной блок следует регулярно полировать и обслуживать наждачной бумагой зернистостью 800–1200, чтобы гарантировать отсутствие на поверхности алюминиевых обрезков.
6 различных причин дефектов, вызванных прокаткой кромок штампованных алюминиевых листов
Различные причины возникновения дефектов, вызванных завальцовкой кромок алюминиевых деталей, приведены в таблице.
7 технических требований к покрытию штампованных алюминиевых листов
7.1 Принципы и эффекты пассивации водной промывкой для штампованных алюминиевых листов
Пассивация промывкой водой относится к удалению естественно образованной 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 заготовки. Оксидная пленка, масляные пятна, сварка и адгезионное соединение на поверхности алюминиевых деталей после штамповки оказывают влияние. Для улучшения адгезии клеев и сварных швов используется химический процесс для поддержания долговечных адгезионных соединений и стабильности сопротивления на поверхности, достигая лучшей сварки. Поэтому детали, требующие лазерной сварки, сварки холодным переходом металла (CMT) и других процессов сварки, должны подвергаться пассивации промывкой водой.
7.2 Поток процесса пассивации водной промывкой для штампованных алюминиевых листов
Оборудование для пассивации водной промывкой состоит из зоны обезжиривания, зоны промышленной промывки водой, зоны пассивации, зоны ополаскивания чистой водой, зоны сушки и вытяжной системы. Алюминиевые детали, подлежащие обработке, помещаются в моечную корзину, фиксируются и опускаются в бак. В баках, содержащих различные растворители, детали многократно промываются всеми рабочими растворами в баке. Все баки оснащены циркуляционными насосами и форсунками для обеспечения равномерной промывки всех деталей. Поток процесса пассивации водной промывкой выглядит следующим образом: обезжиривание 1→обезжиривание 2→водная промывка 2→водная промывка 3→пассивация→водная промывка 4→водная промывка 5→водная промывка 6→сушка. Алюминиевые отливки могут пропускать водную промывку 2.
7.3 Процесс сушки для пассивации алюминиевых штампованных листов водной промывкой
Для того чтобы температура детали поднялась от комнатной до 140°C, требуется около 7 минут, а минимальное время отверждения клея составляет 20 минут.
Алюминиевые детали нагреваются от комнатной температуры до температуры выдержки примерно за 10 минут, а время выдержки для алюминия составляет около 20 минут. После выдержки охлаждается от температуры самовыдержки до 100°C примерно за 7 минут. После выдержки охлаждается до комнатной температуры. Таким образом, весь процесс сушки для алюминиевых деталей составляет 37 минут.
8 Заключение
Современные автомобили развиваются в направлении легкости, скорости, безопасности, комфорта, низкой стоимости, низкого уровня выбросов и энергоэффективности. Развитие автомобильной промышленности тесно связано с энергоэффективностью, защитой окружающей среды и безопасностью. С ростом осведомленности об охране окружающей среды алюминиевые листовые материалы обладают непревзойденными преимуществами по стоимости, технологии производства, механическим характеристикам и устойчивому развитию по сравнению с другими легкими материалами. Поэтому алюминиевый сплав станет предпочтительным легким материалом в автомобильной промышленности.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 18 апреля 2024 г.
