אילו אתגרים עומדים בפני חומרי יריעות הטבעה מאלומיניום לרכב?

1 יישום סגסוגת אלומיניום בתעשיית הרכב

כיום, יותר מ-12% עד 15% מצריכת האלומיניום העולמית מנוצלת על ידי תעשיית הרכב, כאשר בחלק מהמדינות המפותחות מדובר על מעבר ל-25%. בשנת 2002, כלל תעשיית הרכב האירופית צרכה למעלה מ-1.5 מיליון טון של סגסוגת אלומיניום בשנה. כ-250,000 טון שימשו לייצור מרכבים, 800,000 טון לייצור מערכות תמסורת לרכב, ועוד 428,000 טון לייצור מערכות הנעה ומתלים לרכב. ניכר כי תעשיית ייצור הרכב הפכה לצרכנית הגדולה ביותר של חומרי אלומיניום.

2 דרישות טכניות עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום בהטבעה

2.1 דרישות עיצוב ותבנית עבור יריעות אלומיניום

תהליך העיצוב של סגסוגת אלומיניום דומה לזה של יריעות מגולגלות קר רגילות, עם אפשרות להפחית פסולת חומרי וגרוטאות אלומיניום על ידי הוספת תהליכים. עם זאת, ישנם הבדלים בדרישות התבניות בהשוואה ליריעות מגולגלות קר.

2.2 אחסון ארוך טווח של יריעות אלומיניום

לאחר התקשות עקב הזדקנות, חוזק הכניעה של יריעות האלומיניום עולה, מה שמפחית את יכולת העיבוד שלהן ביצירת קצוות. בעת ייצור תבניות, יש לשקול שימוש בחומרים העומדים בדרישות המפרט העליונות ולבצע בדיקת היתכנות לפני הייצור.

שמן המתיחה/שמן למניעת חלודה המשמש לייצור נוטה להתנדף. לאחר פתיחת אריזת היריעות, יש להשתמש בה מיד או לנקות ולשמן אותה לפני ההטבעה.

המשטח נוטה לחמצון ואין לאחסן אותו בשטח פתוח. נדרש ניהול מיוחד (אריזה).

3 דרישות טכניות עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום בריתוך

תהליכי הריתוך העיקריים במהלך הרכבת גופי סגסוגת אלומיניום כוללים ריתוך התנגדות, ריתוך מעבר קר CMT, ריתוך גז אינרטי טונגסטן (TIG), ריתוך מסמרות, ניקוב וליטוש/ליטוש.

3.1 ריתוך ללא מסמרות עבור יריעות אלומיניום

רכיבי יריעות אלומיניום ללא מסמרות נוצרים על ידי שיחול קר של שתי שכבות או יותר של יריעות מתכת באמצעות ציוד לחץ ותבניות מיוחדות. תהליך זה יוצר נקודות חיבור משובצות בעלות חוזק מתיחה וגזירה מסוים. עובי יריעות החיבור יכול להיות זהה או שונה, ויכול להיות להן שכבות דבק או שכבות ביניים אחרות, כאשר החומרים זהים או שונים. שיטה זו מייצרת חיבורים טובים ללא צורך במחברים עזר.

3.2 ריתוך התנגדות

כיום, ריתוך התנגדות בסגסוגת אלומיניום משתמש בדרך כלל בתהליכי ריתוך התנגדות בתדר בינוני או גבוה. תהליך ריתוך זה מתיך את מתכת הבסיס בטווח הקוטר של אלקטרודת הריתוך בזמן קצר ביותר ליצירת בריכת ריתוך,

נקודות ריתוך מתקררות במהירות ויוצרות חיבורים, עם אפשרות מינימלית ליצירת אבק אלומיניום-מגנזיום. רוב אדי הריתוך המופקים מורכבים מחלקיקי תחמוצת מפני השטח של המתכת ומזיהומים על פני השטח. אוורור מקומי מסופק במהלך תהליך הריתוך כדי להסיר במהירות את החלקיקים הללו לאטמוספרה, וישנה שקיעת אבק אלומיניום-מגנזיום מינימלית.

3.3 ריתוך CMT במעבר קר וריתוך TIG

שני תהליכי ריתוך אלה, בשל ההגנה של גז אינרטי, מייצרים חלקיקי מתכת אלומיניום-מגנזיום קטנים יותר בטמפרטורות גבוהות. חלקיקים אלה יכולים להתיז לתוך סביבת העבודה תחת פעולת הקשת, וליצור סיכון לפיצוץ אבק אלומיניום-מגנזיום. לכן, יש צורך באמצעי זהירות ואמצעים למניעה וטיפול בפיצוץ אבק.

4 דרישות טכניות עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום בגלגול קצה

ההבדל בין גלגול קצה מסגסוגת אלומיניום לבין גלגול קצה רגיל בגלגול קר הוא משמעותי. אלומיניום פחות גמיש מפלדה, לכן יש להימנע מלחץ מוגזם במהלך הגלגול, ומהירות הגלגול צריכה להיות יחסית איטית, בדרך כלל 200-250 מ"מ/שנייה. כל זווית גלגול לא צריכה לעלות על 30°, ויש להימנע מגלגול בצורת V.

דרישות טמפרטורה לגלגול סגסוגת אלומיניום: יש לבצע זאת בטמפרטורת החדר של 20 מעלות צלזיוס. אין לגלגל באופן מיידי חלקים שנלקחו ישירות מאחסון בקירור.

5 צורות ומאפיינים של גלגול קצה עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום

5.1 צורות של גלגול קצה עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום

ערגול קונבנציונלי מורכב משלושה שלבים: ערגול מקדים ראשוני, ערגול מקדים משני וערגול סופי. תהליך זה משמש בדרך כלל כאשר אין דרישות חוזק ספציפיות וזוויות אוגן הפלטה החיצונית הן נורמליות.

גלגול בסגנון אירופאי מורכב מארבעה שלבים: גלגול מקדים ראשוני, גלגול מקדים משני, גלגול סופי וגלגול בסגנון אירופאי. זה משמש בדרך כלל לגלגול קצה ארוך, כגון כיסויים קדמיים ואחוריים. גלגול בסגנון אירופאי יכול לשמש גם כדי להפחית או לבטל פגמים במשטח.

5.2 מאפייני גלגול קצה עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום

עבור ציוד גלגול רכיבי אלומיניום, יש ללטש ולתחזק באופן קבוע את התבנית התחתונה ואת בלוק ההכנסה בעזרת נייר זכוכית 800-1200# כדי להבטיח שלא יהיו שאריות אלומיניום על פני השטח.

6 סיבות שונות לפגמים הנגרמים מגלגול קצה של גיליונות הטבעה מאלומיניום

בטבלה מוצגים גורמים שונים לפגמים הנגרמים מגלגול קצה של חלקי אלומיניום.

7 דרישות טכניות לציפוי גיליונות הטבעה מאלומיניום

7.1 עקרונות והשפעות של פסיבציה בשטיפת מים עבור גיליונות הטבעה מאלומיניום

פסיבציה בשטיפת מים מתייחסת להסרת שכבת התחמוצת וכתמי השמן שנוצרו באופן טבעי על פני חלקי האלומיניום, ובאמצעות תגובה כימית בין סגסוגת אלומיניום לתמיסה חומצית, נוצרת שכבת תחמוצת צפופה על פני חומר העבודה. לשכבת התחמוצת, כתמי השמן, הריתוך והדבקה על פני חלקי האלומיניום לאחר הטבעה, כולם משפיעים. כדי לשפר את הידבקות הדבקים והריתוכים, נעשה שימוש בתהליך כימי כדי לשמור על חיבורי הדבקה לאורך זמן ויציבות התנגדות על פני השטח, ובכך להשיג ריתוך טוב יותר. לכן, חלקים הדורשים ריתוך בלייזר, ריתוך מעבר מתכת קר (CMT) ותהליכי ריתוך אחרים צריכים לעבור פסיבציה בשטיפת מים.

7.2 זרימת תהליך של פסיבציה בשטיפת מים עבור יריעות הטבעה מאלומיניום

ציוד הפסיבציה של שטיפת המים מורכב מאזור להסרת שומנים, אזור שטיפת מים תעשייתיים, אזור פסיבציה, אזור שטיפה במים נקיים, אזור ייבוש ומערכת פליטה. חלקי האלומיניום המיועדים לטיפול מונחים בסל שטיפה, מקובעים ומורדים לתוך המיכל. במיכלים המכילים ממסים שונים, החלקים נשטפים שוב ושוב עם כל תמיסות העבודה במיכל. כל המיכלים מצוידים במשאבות סירקולציה ובפיה כדי להבטיח שטיפה אחידה של כל החלקים. תהליך הפסיבציה של שטיפת המים הוא כדלקמן: הסרת שומנים 1 → הסרת שומנים 2 → שטיפת מים 2 → שטיפת מים 3 → פסיבציה → שטיפת מים 4 → שטיפת מים 5 → שטיפת מים 6 → ייבוש. יציקות אלומיניום יכולות לדלג על שטיפת מים 2.

7.3 תהליך ייבוש לפסיבציה של יריעות הטבעה מאלומיניום בשטיפת מים

לוקח בערך 7 דקות עד שטמפרטורת החלק עולה מטמפרטורת החדר ל-140 מעלות צלזיוס, וזמן הייבוש המינימלי עבור דבקים הוא 20 דקות.

חלקי האלומיניום עוברים חימום מטמפרטורת החדר לטמפרטורת ההחזקה תוך כ-10 דקות, וזמן ההחזקה של אלומיניום הוא כ-20 דקות. לאחר ההחזקה, הם מקוררים מטמפרטורת ההחזקה העצמית ל-100 מעלות צלזיוס למשך כ-7 דקות. לאחר ההחזקה, הם מקוררים לטמפרטורת החדר. לכן, תהליך הייבוש הכולל של חלקי אלומיניום הוא 37 דקות.

8 סיכום

מכוניות מודרניות מתקדמות לעבר כיוונים של תחבורה קלה, מהירה, בטוחה, נוחה, בעלת עלות נמוכה, פליטות נמוכות וחסכונית באנרגיה. התפתחות תעשיית הרכב קשורה קשר הדוק ליעילות אנרגטית, הגנת הסביבה ובטיחות. עם המודעות הגוברת להגנת הסביבה, לחומרי יריעות אלומיניום יש יתרונות חסרי תקדים מבחינת עלות, טכנולוגיית ייצור, ביצועים מכניים ופיתוח בר-קיימא בהשוואה לחומרים קלים אחרים. לכן, סגסוגת אלומיניום תהפוך לחומר הקל המועדף בתעשיית הרכב.

נערך על ידי מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminum