1 L'applicazione della lega di alluminio nell'industria automobilistica
Attualmente, più del 12-15% del consumo mondiale di alluminio è utilizzato dall'industria automobilistica, con alcuni paesi sviluppati che superano il 25%. Nel 2002, l’intera industria automobilistica europea ha consumato oltre 1,5 milioni di tonnellate di leghe di alluminio in un anno. Circa 250.000 tonnellate sono state utilizzate per la produzione di carrozzerie, 800.000 tonnellate per la produzione di sistemi di trasmissione automobilistici e altre 428.000 tonnellate per la produzione di sistemi di trasmissione e sospensione dei veicoli. È evidente che l’industria manifatturiera automobilistica è diventata il maggiore consumatore di materiali in alluminio.
2 Requisiti tecnici per fogli di alluminio per stampaggio nello stampaggio
2.1 Requisiti di formatura e stampo per fogli di alluminio
Il processo di formatura della lega di alluminio è simile a quello delle normali lamiere laminate a freddo, con la possibilità di ridurre il materiale di scarto e la generazione di rottami di alluminio aggiungendo processi. Tuttavia, esistono differenze nei requisiti degli stampi rispetto alle lamiere laminate a freddo.
2.2 Stoccaggio a lungo termine dei fogli di alluminio
Dopo l'indurimento per invecchiamento, la resistenza allo snervamento dei fogli di alluminio aumenta, riducendo la loro lavorabilità nella formazione dei bordi. Quando si realizzano gli stampi, considerare l'utilizzo di materiali che soddisfino i requisiti delle specifiche superiori ed effettuare una verifica di fattibilità prima della produzione.
L'olio di stiramento/olio antiruggine utilizzato per la produzione è soggetto a volatilizzazione. Dopo aver aperto la confezione in fogli, è necessario utilizzarla immediatamente oppure pulirla e oliarla prima della stampa.
La superficie è soggetta ad ossidazione e non deve essere conservata all'aperto. È necessaria una gestione speciale (imballaggio).
3 Requisiti tecnici per lamiere per stampaggio di alluminio nella saldatura
I principali processi di saldatura durante l'assemblaggio di corpi in lega di alluminio comprendono saldatura a resistenza, saldatura di transizione a freddo CMT, saldatura a gas inerte di tungsteno (TIG), rivettatura, punzonatura e molatura/lucidatura.
3.1 Saldatura senza rivettatura per lamiere di alluminio
I componenti in lamiera di alluminio senza rivettatura sono formati mediante estrusione a freddo di due o più strati di lamiere metalliche mediante attrezzature a pressione e stampi speciali. Questo processo crea punti di connessione incorporati con una certa resistenza alla trazione e al taglio. Lo spessore dei fogli di collegamento può essere uguale o diverso e possono avere strati adesivi o altri strati intermedi, con materiali uguali o diversi. Questo metodo produce buoni collegamenti 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 in un tempo estremamente breve il metallo base entro l'intervallo di diametri dell'elettrodo di saldatura per formare un bagno di saldatura,
i punti di saldatura si raffreddano rapidamente per formare connessioni, con possibilità minime di generare polvere di alluminio-magnesio. La maggior parte dei fumi di saldatura prodotti sono costituiti da particelle di ossido della superficie metallica e da impurità superficiali. Durante il processo di saldatura viene fornita una ventilazione di scarico locale per rimuovere rapidamente queste particelle nell'atmosfera e la deposizione di polvere di alluminio-magnesio è minima.
3.3 Saldatura CMT di transizione a freddo 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 penetrare nell'ambiente di lavoro sotto l'azione dell'arco, comportando il rischio di esplosione della polvere 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 per stampaggio nella laminazione dei bordi
La differenza tra la laminazione dei bordi in lega di alluminio e la normale laminazione dei bordi in lamiera laminata a freddo è significativa. L'alluminio è meno duttile dell'acciaio, quindi una pressione eccessiva dovrebbe essere evitata durante la laminazione e la velocità di laminazione dovrebbe essere relativamente lenta, tipicamente 200-250 mm/s. Ciascun angolo di rollio non deve superare i 30° e il rotolamento a V deve essere evitato.
Requisiti di temperatura per la laminazione delle leghe di alluminio: deve essere eseguita a una temperatura ambiente di 20°C. Le parti prelevate direttamente dalla cella frigorifera non devono essere sottoposte immediatamente alla rullatura dei bordi.
5 Forme e caratteristiche della laminazione dei bordi per fogli per stampaggio di alluminio
5.1 Forme di laminazione dei bordi per fogli per stampaggio di alluminio
La laminazione convenzionale è composta da tre fasi: prelaminazione iniziale, prelaminazione secondaria e laminazione finale. Questo viene solitamente utilizzato quando non ci sono requisiti di resistenza specifici e gli angoli della flangia della piastra esterna sono normali.
La laminazione in stile europeo è composta da quattro fasi: prelaminazione iniziale, prelaminazione secondaria, laminazione finale e laminazione in stile europeo. Questo viene generalmente utilizzato per l'arrotolamento del lato lungo, come le coperture anteriori e posteriori. La laminazione in stile europeo può essere utilizzata anche per ridurre o eliminare i difetti superficiali.
5.2 Caratteristiche della laminazione dei bordi per fogli per stampaggio di alluminio
Per le apparecchiature di laminazione di componenti in alluminio, lo stampo inferiore e il blocco di inserimento devono essere lucidati e sottoposti a regolare manutenzione con carta vetrata 800-1200# per garantire che sulla superficie non siano presenti scarti di alluminio.
6 Varie cause di difetti causati dall'arrotolamento dei bordi dei fogli di alluminio per stampaggio
Nella tabella sono riportate varie cause di difetti causati dall'arrotolamento dei bordi delle parti in alluminio.
7 Requisiti tecnici per il rivestimento dei fogli di alluminio per stampaggio
7.1 Principi ed effetti della passivazione con lavaggio ad acqua per fogli per stampaggio di alluminio
La passivazione con lavaggio ad acqua si riferisce alla rimozione della pellicola di ossido naturalmente formata e delle macchie di olio sulla superficie delle parti in alluminio e, attraverso una reazione chimica tra la lega di alluminio e una soluzione acida, alla creazione di una densa pellicola di ossido sulla superficie del pezzo. La pellicola di ossido, le macchie d'olio, le saldature e gli adesivi sulla superficie delle parti in alluminio dopo lo stampaggio hanno tutti un impatto. Per migliorare l'adesione di adesivi e saldature, viene utilizzato un processo chimico per mantenere le connessioni adesive di lunga durata e la stabilità della resistenza sulla superficie, ottenendo una migliore saldatura. Pertanto, le parti che richiedono saldatura laser, saldatura di transizione metallica a freddo (CMT) e altri processi di saldatura devono essere sottoposte a passivazione con lavaggio ad acqua.
7.2 Flusso del processo di passivazione con lavaggio ad acqua per fogli per stampaggio di alluminio
L'attrezzatura di passivazione con lavaggio ad acqua è costituita 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 particolari in alluminio da trattare vengono posti in un cestello di lavaggio, fissato, e calati nella vasca. Nelle vasche contenenti diversi solventi le parti vengono ripetutamente risciacquate con tutte le soluzioni di lavoro presenti nella vasca. Tutti i serbatoi sono dotati di pompe di circolazione e ugelli per garantire un risciacquo uniforme di tutte le parti. Il flusso del processo di passivazione con lavaggio con acqua è il seguente: sgrassaggio 1→sgrassaggio 2→lavaggio con acqua 2→lavaggio con acqua 3→passivazione→lavaggio con acqua 4→lavaggio con acqua 5→lavaggio con acqua 6→asciugatura. I getti di alluminio possono saltare il lavaggio con acqua 2.
7.3 Processo di essiccazione per la passivazione con lavaggio ad acqua di fogli per stampaggio di alluminio
Sono necessari circa 7 minuti perché la temperatura della parte aumenti dalla temperatura ambiente a 140°C e il tempo minimo di polimerizzazione per gli adesivi è di 20 minuti.
Le parti in alluminio vengono portate 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, viene raffreddato dalla temperatura di automantenimento a 100°C per circa 7 minuti. Dopo la conservazione, viene raffreddato a temperatura ambiente. Pertanto, l'intero processo di asciugatura delle parti in alluminio dura 37 minuti.
8 Conclusione
Le automobili moderne stanno avanzando verso direzioni leggere, ad alta velocità, sicure, confortevoli, a basso costo, a basse emissioni ed efficienti dal punto di vista energetico. Lo sviluppo dell’industria automobilistica è strettamente legato all’efficienza energetica, alla tutela dell’ambiente e alla sicurezza. Con la crescente consapevolezza della protezione ambientale, i materiali in fogli di alluminio presentano vantaggi senza precedenti 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 Aluminium
Orario di pubblicazione: 18 aprile 2024
