1 Alumiiniseoksen käyttö autoteollisuudessa
Tällä hetkellä autoteollisuus käyttää yli 12–15 % maailman alumiininkulutuksesta, ja joissakin kehittyneissä maissa luku ylittää 25 %. Vuonna 2002 koko Euroopan autoteollisuus kulutti yli 1,5 miljoonaa tonnia alumiiniseosta vuodessa. Noin 250 000 tonnia käytettiin korin valmistukseen, 800 000 tonnia autojen vaihteistojärjestelmien valmistukseen ja lisäksi 428 000 tonnia ajoneuvojen voimansiirto- ja jousitusjärjestelmien valmistukseen. On selvää, että autoteollisuudesta on tullut alumiinimateriaalien suurin kuluttaja.
2 Alumiinileimauslevyjen tekniset vaatimukset leimaamisessa
2.1 Alumiinilevyjen muovaus- ja suulakevaatimukset
Alumiiniseoksen muovausprosessi on samanlainen kuin tavallisten kylmävalssattujen levyjen, ja jätettä ja alumiiniromua voidaan vähentää lisäämällä prosesseja. Muottivaatimuksissa on kuitenkin eroja kylmävalssattuihin levyihin verrattuna.
2.2 Alumiinilevyjen pitkäaikainen varastointi
Vanhennuskarkaisun jälkeen alumiinilevyjen myötölujuus kasvaa, mikä heikentää niiden reunanmuovautuvuutta. Muotteja valmistettaessa on harkittava materiaalien käyttöä, jotka täyttävät ylemmät spesifikaatiovaatimukset, ja toteutettavuus on varmistettava ennen tuotantoa.
Tuotannossa käytetty venytysöljy/ruosteenestoöljy on altis haihtumiselle. Levypakkaus on käytettävä välittömästi avaamisen jälkeen tai puhdistettava ja öljyttävä ennen leimaamista.
Pinta on altis hapettumiselle, eikä sitä tule säilyttää ulkona. Vaatii erityiskäsittelyä (pakkaamista).
3 Tekniset vaatimukset alumiinileimauslevyille hitsauksessa
Alumiiniseosrunkojen kokoonpanon aikana käytettäviä tärkeimpiä hitsausprosesseja ovat vastushitsaus, CMT-kylmäsiirtymähitsaus, TIG-hitsaus (volframi-inerttikaasuhitsaus), niittaus, lävistys ja hionta/kiillotus.
3.1 Alumiinilevyjen hitsaus ilman niittaamista
Alumiinilevykomponentit ilman niittausta muodostetaan kylmäpursottamalla kaksi tai useampia metallilevykerroksia painelaitteiden ja erikoismuottien avulla. Tämä prosessi luo upotetut liitoskohdat, joilla on tietty veto- ja leikkauslujuus. Liitoslevyjen paksuus voi olla sama tai erilainen, ja niissä voi olla liimakerroksia tai muita välikerroksia, joiden materiaalit ovat samat tai erilaiset. Tämä menetelmä tuottaa hyvät liitokset ilman apuliittimiä.
3.2 Vastushitsaus
Tällä hetkellä alumiiniseosten vastushitsauksessa käytetään yleensä keskitaajuista tai korkeataajuista vastushitsausprosessia. Tämä hitsausprosessi sulattaa perusmetallin hitsauselektrodin halkaisija-alueella erittäin lyhyessä ajassa muodostaen hitsisulan.
Hitsauspisteet jäähtyvät nopeasti muodostaen liitoksia, jolloin alumiini-magnesiumpölyn muodostumisen mahdollisuus on minimaalinen. Suurin osa syntyvistä hitsaushöyryistä koostuu metallin pinnan oksidihiukkasista ja pinnan epäpuhtauksista. Hitsausprosessin aikana on käytössä paikallinen poistoilmanvaihto näiden hiukkasten nopeaksi poistamiseksi ilmakehään, jolloin alumiini-magnesiumpölyn kertymä on minimaalinen.
3.3 CMT-kylmäsiirtymähitsaus ja TIG-hitsaus
Nämä kaksi hitsausprosessia tuottavat inertin kaasun suojauksen ansiosta pienempiä alumiini-magnesium-metallihiukkasia korkeissa lämpötiloissa. Nämä hiukkaset voivat roiskua työympäristöön valokaaren vaikutuksesta ja aiheuttaa alumiini-magnesium-pölyräjähdyksen riskin. Siksi tarvitaan varotoimia ja toimenpiteitä pölyräjähdyksen estämiseksi ja käsittelemiseksi.
4 alumiinileimauslevyjen teknistä vaatimusta reunavalssauksessa
Alumiiniseoksen reunavalssauksen ja tavallisen kylmävalssatun levylevyn reunavalssauksen välinen ero on merkittävä. Alumiini on vähemmän sitkeää kuin teräs, joten valssauksen aikana on vältettävä liiallista painetta ja valssausnopeuden on oltava suhteellisen hidas, tyypillisesti 200–250 mm/s. Kunkin valssauskulman ei tulisi ylittää 30°, ja V-muotoista valssausta on vältettävä.
Alumiiniseosten valssauksen lämpötilavaatimukset: Valssaus on suoritettava 20 °C:n huoneenlämmössä. Suoraan kylmävarastosta otettuja osia ei saa reunavalssata välittömästi.
5 alumiinileimauslevyjen reunavalssauksen muotoa ja ominaisuutta
5.1 Alumiinileimauslevyjen reunavalssausmuodot
Perinteinen valssaus koostuu kolmesta vaiheesta: alkuesivalssauksesta, toissijaisesta esivalssauksesta ja loppuvalssauksesta. Tätä käytetään yleensä silloin, kun ei ole erityisiä lujuusvaatimuksia ja ulkolevyn laipan kulmat ovat normaalit.
Eurooppalaistyylinen valssaus koostuu neljästä vaiheesta: alustavasta esivalssauksesta, toissijaisesta esivalssauksesta, loppuvalssauksesta ja eurooppalaistyylisestä valssauksesta. Tätä käytetään tyypillisesti pitkittäisreunojen valssaukseen, kuten etu- ja takakansien valssaukseen. Eurooppalaistyylistä valssausta voidaan käyttää myös pintavirheiden vähentämiseen tai poistamiseen.
5.2 Alumiinileimauslevyjen reunavalssauksen ominaisuudet
Alumiinikomponenttien valssauslaitteiden pohjamuotti ja inserttilohko tulee kiillottaa ja huoltaa säännöllisesti 800–1200# hiekkapaperilla sen varmistamiseksi, ettei pinnalla ole alumiiniromua.
6 erilaista syytä alumiinileimauslevyjen reunavalssauksen aiheuttamiin vikoihin
Taulukossa on esitetty erilaisia alumiiniosien reunavalssauksesta johtuvien vikojen syitä.
7 Tekniset vaatimukset alumiinileimauslevyjen pinnoitukselle
7.1 Vesipesupassivoinnin periaatteet ja vaikutukset alumiinileimauslevyissä
Vesipesupassivointi tarkoittaa alumiiniosien pinnalle luonnollisesti muodostuneen oksidikalvon ja öljytahrojen poistamista. Alumiiniseoksen ja happaman liuoksen välinen kemiallinen reaktio luo tiheän oksidikalvon työkappaleen pinnalle. Oksidikalvolla, öljytahroilla, hitsauksella ja alumiiniosien pinnalla leimaamisen jälkeen tapahtuvalla liimaliitoksella on kaikki vaikutusta. Liimojen ja hitsien tarttumisen parantamiseksi käytetään kemiallista prosessia, jolla ylläpidetään pitkäkestoisia liimaliitoksia ja pinnan resistanssin vakautta, mikä parantaa hitsausta. Siksi laserhitsausta, kylmämetallisiirtymähitsausta (CMT) ja muita hitsausprosesseja vaativat osat on käsiteltävä vesipesupassivointia käyttäen.
7.2 Alumiinileimauslevyjen vesipesupassivoinnin prosessivirta
Vesipesupassivointilaitteisto koostuu rasvanpoistoalueesta, teollisesta vesipesualueesta, passivointialueesta, puhdasvesihuuhtelualueesta, kuivausalueesta ja poistoilmajärjestelmästä. Käsiteltävät alumiiniosat asetetaan pesukoriin, kiinnitetään ja lasketaan säiliöön. Eri liuottimia sisältävissä säiliöissä osat huuhdellaan toistuvasti kaikilla säiliössä olevilla työliuoksilla. Kaikissa säiliöissä on kiertovesipumput ja suuttimet, jotka varmistavat kaikkien osien tasaisen huuhtelun. Vesipesupassivointiprosessin kulku on seuraava: rasvanpoisto 1 → rasvanpoisto 2 → vesipesu 2 → vesipesu 3 → passivointi → vesipesu 4 → vesipesu 5 → vesipesu 6 → kuivaus. Alumiinivalut voivat ohittaa vesipesun 2.
7.3 Alumiinileimauslevyjen vesipesupassivoinnin kuivausprosessi
Osan lämpötilan nousu huoneenlämmöstä 140 °C:een kestää noin 7 minuuttia, ja liimojen kovettumisaika on vähintään 20 minuuttia.
Alumiiniosat nostetaan huoneenlämmöstä pitolämpötilaan noin 10 minuutissa, ja alumiinin pitoaika on noin 20 minuuttia. Pidon jälkeen ne jäähdytetään itsepitolämpötilasta 100 °C:seen noin 7 minuutin ajan. Pidon jälkeen ne jäähdytetään huoneenlämpöön. Näin ollen alumiiniosien koko kuivausprosessi on 37 minuuttia.
8 Johtopäätös
Nykyaikaiset autot kehittyvät kohti kevyitä, nopeita, turvallisia, mukavia, edullisia, vähäpäästöisiä ja energiatehokkaita suuntia. Autoteollisuuden kehitys on läheisesti sidoksissa energiatehokkuuteen, ympäristönsuojeluun ja turvallisuuteen. Ympäristönsuojelutietoisuuden lisääntyessä alumiinilevymateriaaleilla on vertaansa vailla olevia etuja kustannusten, valmistustekniikan, mekaanisen suorituskyvyn ja kestävän kehityksen suhteen verrattuna muihin kevyisiin materiaaleihin. Siksi alumiiniseoksesta tulee autoteollisuuden ensisijainen kevytmateriaali.
Toimittanut May Jiang MAT Aluminiumista
Julkaisun aika: 18. huhtikuuta 2024
