1 L'applicazione della lega di alluminio nell'industria automobilistica
Attualmente, oltre il 12-15% del consumo mondiale di alluminio è destinato all'industria automobilistica, con una percentuale che supera il 25% in alcuni paesi sviluppati. Nel 2002, l'intera industria automobilistica europea ha consumato oltre 1,5 milioni di tonnellate di leghe di alluminio all'anno. Circa 250.000 tonnellate sono state utilizzate per la produzione di carrozzerie, 800.000 tonnellate per la produzione di sistemi di trasmissione e altre 428.000 tonnellate per la produzione di sistemi di trazione e sospensioni. È evidente che l'industria automobilistica è diventata il maggiore consumatore di materiali in alluminio.
2 Requisiti tecnici per fogli di alluminio stampati nello stampaggio
2.1 Requisiti di formatura e stampo per fogli di alluminio
Il processo di formatura delle leghe di alluminio è simile a quello delle normali lamiere laminate a freddo, con la possibilità di ridurre gli scarti e la produzione di rottami di alluminio aggiungendo ulteriori processi. Tuttavia, esistono differenze nei requisiti degli stampi rispetto alle lamiere laminate a freddo.
2.2 Conservazione a lungo termine di fogli di alluminio
Dopo l'invecchiamento, il limite di snervamento delle lamiere di alluminio aumenta, riducendone la lavorabilità durante la formatura dei bordi. Nella realizzazione degli stampi, è consigliabile utilizzare materiali che soddisfino i requisiti di specifica più elevati ed effettuare una verifica di fattibilità prima della produzione.
L'olio di stiratura/antiruggine utilizzato per la produzione è soggetto a volatilizzazione. Dopo l'apertura della confezione, il foglio deve essere utilizzato immediatamente o pulito e oliato prima dello stampaggio.
La superficie è soggetta a ossidazione e non deve essere conservata all'aperto. È richiesta una gestione specifica (imballaggio).
3 Requisiti tecnici per la stampaggio di fogli di alluminio nella saldatura
I principali processi di saldatura durante l'assemblaggio di corpi in lega di alluminio includono la saldatura a resistenza, la saldatura a transizione a freddo CMT, la saldatura TIG (gas inerte al tungsteno), la rivettatura, la punzonatura e la molatura/lucidatura.
3.1 Saldatura senza rivettatura per lamiere di alluminio
I componenti in lamiera di alluminio senza rivettatura vengono realizzati mediante estrusione a freddo di due o più strati di lamiera utilizzando attrezzature a pressione e stampi speciali. Questo processo crea punti di giunzione integrati con una certa resistenza a trazione e taglio. Lo spessore delle lamiere di giunzione può essere uguale o diverso e possono presentare strati adesivi o altri strati intermedi, con materiali uguali o diversi. Questo metodo produce connessioni di buona qualità senza la necessità di connettori ausiliari.
3.2 Saldatura a resistenza
Attualmente, la saldatura a resistenza delle leghe di alluminio utilizza generalmente processi di saldatura a resistenza a media o alta frequenza. Questo processo di saldatura fonde il metallo base entro il diametro dell'elettrodo di saldatura in un tempo estremamente breve, formando un bagno di fusione.
I punti di saldatura si raffreddano rapidamente per formare le giunzioni, con minime possibilità di generare polvere di alluminio-magnesio. La maggior parte dei fumi di saldatura prodotti è costituita da particelle di ossido provenienti dalla superficie metallica e da impurità superficiali. Durante il processo di saldatura, viene fornita una ventilazione locale per rimuovere rapidamente queste particelle nell'atmosfera, e il deposito di polvere di alluminio-magnesio è minimo.
3.3 Saldatura a transizione fredda CMT e saldatura TIG
Questi due processi di saldatura, grazie alla protezione del gas inerte, producono particelle metalliche di alluminio-magnesio più piccole ad alte temperature. Queste particelle possono schizzare nell'ambiente di lavoro sotto l'azione dell'arco, con il rischio di esplosione di polveri di alluminio-magnesio. Pertanto, sono necessarie precauzioni e misure per la prevenzione e il trattamento delle esplosioni di polveri.
4 Requisiti tecnici per fogli di alluminio stampati nella laminazione dei bordi
La differenza tra la laminazione di lamiere in lega di alluminio e la laminazione di lamiere laminate a freddo tradizionali è significativa. L'alluminio è meno duttile dell'acciaio, quindi è opportuno evitare pressioni eccessive durante la laminazione e la velocità di laminazione deve essere relativamente bassa, in genere 200-250 mm/s. Ogni angolo di laminazione non deve superare i 30° e si deve evitare la laminazione a V.
Requisiti di temperatura per la laminazione delle leghe di alluminio: la laminazione deve essere effettuata a 20 °C di temperatura ambiente. I pezzi prelevati direttamente dalla cella frigorifera non devono essere sottoposti immediatamente alla laminazione dei bordi.
5 forme e caratteristiche della laminazione dei bordi per fogli di alluminio stampati
5.1 Forme di laminazione dei bordi per fogli di stampaggio in alluminio
La laminazione convenzionale si compone di tre fasi: pre-laminazione iniziale, pre-laminazione secondaria e laminazione finale. Questa viene solitamente utilizzata quando non vi sono requisiti specifici di resistenza e gli angoli della flangia della piastra esterna sono normali.
La laminazione di tipo europeo si compone di quattro fasi: pre-laminazione iniziale, pre-laminazione secondaria, laminazione finale e laminazione di tipo europeo. Questa tecnica è tipicamente utilizzata per la laminazione di bordi lunghi, come le coperture anteriori e posteriori. La laminazione di tipo europeo può essere utilizzata anche per ridurre o eliminare i difetti superficiali.
5.2 Caratteristiche della laminazione dei bordi per fogli di stampaggio in alluminio
Per le attrezzature di laminazione dei componenti in alluminio, lo stampo inferiore e il blocco di inserimento devono essere lucidati e sottoposti a manutenzione regolare con carta vetrata da 800-1200# per garantire che sulla superficie non siano presenti frammenti di alluminio.
6 diverse cause di difetti causati dalla laminazione dei bordi dei fogli di alluminio stampati
Nella tabella sono illustrate le varie cause dei difetti causati dalla laminazione dei bordi dei componenti in alluminio.
7 requisiti tecnici per il rivestimento di fogli di alluminio stampati
7.1 Principi ed effetti della passivazione con lavaggio ad acqua per fogli di alluminio stampati
La passivazione con lavaggio ad acqua consiste nella rimozione del film di ossido e delle macchie d'olio naturalmente formatisi sulla superficie dei componenti in alluminio, attraverso una reazione chimica tra la lega di alluminio e una soluzione acida, che crea un denso film di ossido sulla superficie del pezzo. Il film di ossido, le macchie d'olio, la saldatura e l'incollaggio sulla superficie dei componenti in alluminio dopo lo stampaggio hanno tutti un impatto. Per migliorare l'adesione di adesivi e saldature, viene utilizzato un processo chimico per mantenere connessioni adesive durature e stabilità di resistenza sulla superficie, ottenendo una saldatura migliore. Pertanto, i componenti che richiedono saldatura laser, saldatura a freddo (CMT) e altri processi di saldatura devono essere sottoposti a passivazione con lavaggio ad acqua.
7.2 Flusso di processo della passivazione con lavaggio ad acqua per fogli di stampaggio in alluminio
L'impianto di passivazione con lavaggio ad acqua è costituito da un'area di sgrassaggio, un'area di lavaggio con acqua industriale, un'area di passivazione, un'area di risciacquo con acqua pulita, un'area di asciugatura e un sistema di scarico. I pezzi in alluminio da trattare vengono posizionati in un cestello di lavaggio, fissati e calati nella vasca. Nelle vasche contenenti diversi solventi, i pezzi vengono ripetutamente risciacquati con tutte le soluzioni di lavoro presenti. Tutte le vasche sono dotate di pompe di circolazione e ugelli per garantire un risciacquo uniforme di tutti i pezzi. Il flusso del processo di passivazione con lavaggio ad acqua è il seguente: sgrassaggio 1 → sgrassaggio 2 → lavaggio ad acqua 2 → lavaggio ad acqua 3 → passivazione → lavaggio ad acqua 4 → lavaggio ad acqua 5 → lavaggio ad acqua 6 → asciugatura. Le fusioni in alluminio possono saltare il lavaggio ad acqua 2.
7.3 Processo di essiccazione per la passivazione con lavaggio ad acqua di fogli di alluminio stampati
Ci vogliono circa 7 minuti perché la temperatura del pezzo salga dalla temperatura ambiente a 140 °C e il tempo minimo di polimerizzazione degli adesivi è di 20 minuti.
I componenti in alluminio vengono portati dalla temperatura ambiente alla temperatura di mantenimento in circa 10 minuti, e il tempo di mantenimento per l'alluminio è di circa 20 minuti. Dopo il mantenimento, vengono raffreddati dalla temperatura di automantenimento a 100 °C per circa 7 minuti. Dopo il mantenimento, vengono raffreddati a temperatura ambiente. Pertanto, l'intero processo di essiccazione per i componenti in alluminio dura 37 minuti.
8 Conclusion
Le automobili moderne stanno progredendo verso la leggerezza, l'alta velocità, la sicurezza, il comfort, i costi contenuti, le basse emissioni e l'efficienza energetica. Lo sviluppo dell'industria automobilistica è strettamente legato all'efficienza energetica, alla tutela ambientale e alla sicurezza. Con la crescente consapevolezza della tutela ambientale, i materiali in lamiera di alluminio offrono vantaggi ineguagliabili in termini di costi, tecnologia di produzione, prestazioni meccaniche e sviluppo sostenibile rispetto ad altri materiali leggeri. Pertanto, la lega di alluminio diventerà il materiale leggero preferito nell'industria automobilistica.
A cura di May Jiang di MAT Aluminum
Data di pubblicazione: 18 aprile 2024
