วัสดุแผ่นปั๊มอลูมิเนียมยานยนต์ต้องเผชิญกับความท้าทายอะไรบ้าง?

1 การประยุกต์ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมในอุตสาหกรรมยานยนต์

ปัจจุบัน อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้อลูมิเนียมมากกว่า 12% ถึง 15% ของการบริโภคทั่วโลก โดยบางประเทศพัฒนาแล้วใช้มากกว่า 25% ในปี 2002 อุตสาหกรรมยานยนต์ในยุโรปทั้งหมดใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์มากกว่า 1.5 ล้านเมตริกตันต่อปี โดยประมาณ 250,000 เมตริกตันใช้สำหรับการผลิตตัวรถ 800,000 เมตริกตันสำหรับการผลิตระบบส่งกำลังของยานยนต์ และอีก 428,000 เมตริกตันสำหรับการผลิตระบบขับเคลื่อนและช่วงล่างของยานยนต์ เห็นได้ชัดว่าอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์ได้กลายเป็นผู้บริโภคอลูมิเนียมรายใหญ่ที่สุด

ข้อกำหนดทางเทคนิค 2 ประการสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียมในการปั๊ม

2.1 ข้อกำหนดการขึ้นรูปและแม่พิมพ์สำหรับแผ่นอลูมิเนียม

กระบวนการขึ้นรูปโลหะผสมอะลูมิเนียมนั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการขึ้นรูปแผ่นรีดเย็นทั่วไป โดยสามารถลดปริมาณวัสดุเหลือใช้และเศษอะลูมิเนียมได้โดยการเพิ่มกระบวนการต่างๆ อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดของแม่พิมพ์จะแตกต่างไปจากแผ่นรีดเย็น

2.2 การจัดเก็บแผ่นอลูมิเนียมในระยะยาว

หลังจากผ่านการชุบแข็งแล้ว ความแข็งแรงของแผ่นอลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้น ทำให้การขึ้นรูปขอบลดน้อยลง เมื่อทำแม่พิมพ์ ควรพิจารณาใช้วัสดุที่ตรงตามข้อกำหนดขั้นสูง และดำเนินการยืนยันความเป็นไปได้ก่อนการผลิต

น้ำมันยืด/น้ำมันป้องกันสนิมที่ใช้ในการผลิตนั้นระเหยได้ง่าย หลังจากเปิดบรรจุภัณฑ์แผ่นแล้ว ควรใช้ทันทีหรือทำความสะอาดและทาน้ำมันก่อนประทับตรา

พื้นผิวอาจเกิดออกซิเดชั่นได้ จึงไม่ควรเก็บในที่โล่ง ต้องมีการจัดการพิเศษ (บรรจุภัณฑ์)

ข้อกำหนดทางเทคนิค 3 ประการสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียมในงานเชื่อม

กระบวนการเชื่อมหลัก ๆ ในระหว่างการประกอบตัวถังโลหะผสมอลูมิเนียม ได้แก่ การเชื่อมด้วยความต้านทาน การเชื่อมทรานซิชันเย็น CMT การเชื่อมด้วยก๊าซเฉื่อยทังสเตน (TIG) การหมุดย้ำ การเจาะ และการเจียร/ขัดเงา

3.1 การเชื่อมแผ่นอลูมิเนียมโดยไม่ใช้หมุดย้ำ

ส่วนประกอบแผ่นอลูมิเนียมที่ไม่มีการย้ำหมุดนั้นเกิดจากการอัดรีดเย็นของแผ่นโลหะสองชั้นขึ้นไปโดยใช้อุปกรณ์แรงดันและแม่พิมพ์พิเศษ กระบวนการนี้จะสร้างจุดเชื่อมต่อแบบฝังที่มีความแข็งแรงในการดึงและแรงเฉือนในระดับหนึ่ง แผ่นเชื่อมต่ออาจมีความหนาเท่ากันหรือต่างกันก็ได้ และอาจมีชั้นกาวหรือชั้นกลางอื่นๆ โดยที่วัสดุอาจมีขนาดเท่ากันหรือต่างกันก็ได้ วิธีการนี้ทำให้สามารถเชื่อมต่อได้ดีโดยไม่ต้องใช้ตัวเชื่อมต่อเสริม

3.2 การเชื่อมด้วยความต้านทาน

ปัจจุบันการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมด้วยความต้านทานโดยทั่วไปจะใช้กระบวนการเชื่อมด้วยความต้านทานความถี่ปานกลางหรือความถี่สูง กระบวนการเชื่อมนี้จะหลอมโลหะฐานภายในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดเชื่อมในเวลาอันสั้นมากเพื่อสร้างแอ่งเชื่อม

จุดเชื่อมจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างการเชื่อมต่อ โดยมีโอกาสเกิดฝุ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมน้อยที่สุด ควันที่เกิดจากการเชื่อมส่วนใหญ่ประกอบด้วยอนุภาคออกไซด์จากพื้นผิวโลหะและสิ่งสกปรกบนพื้นผิว มีการระบายอากาศเสียเฉพาะจุดระหว่างกระบวนการเชื่อมเพื่อกำจัดอนุภาคเหล่านี้สู่ชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็ว และฝุ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมจะเกาะติดน้อยที่สุด

3.3 การเชื่อมแบบเย็น CMT และการเชื่อม TIG

กระบวนการเชื่อมทั้งสองนี้ผลิตอนุภาคโลหะอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมที่มีขนาดเล็กลงที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากการป้องกันด้วยก๊าซเฉื่อย อนุภาคเหล่านี้สามารถกระเด็นเข้าสู่สภาพแวดล้อมการทำงานภายใต้การกระทำของอาร์ค ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิดของฝุ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีการป้องกันและจัดการการระเบิดของฝุ่น

ข้อกำหนดทางเทคนิค 4 ประการสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียมในการรีดขอบ

ความแตกต่างระหว่างการรีดขอบโลหะผสมอะลูมิเนียมกับการรีดขอบแผ่นรีดเย็นทั่วไปนั้นมีความสำคัญมาก อลูมิเนียมมีความเหนียวน้อยกว่าเหล็ก ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงแรงกดมากเกินไปในระหว่างการรีด และควรรีดด้วยความเร็วที่ค่อนข้างช้า โดยทั่วไปอยู่ที่ 200-250 มม./วินาที มุมการรีดแต่ละมุมไม่ควรเกิน 30° และควรหลีกเลี่ยงการรีดเป็นรูปตัววี

ข้อกำหนดด้านอุณหภูมิสำหรับการรีดโลหะผสมอะลูมิเนียม ควรดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง 20°C ไม่ควรรีดขอบชิ้นส่วนที่นำมาจากห้องเก็บความเย็นโดยตรง

5 รูปแบบและคุณลักษณะของการรีดขอบสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

5.1 รูปแบบของการรีดขอบสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

การรีดแบบธรรมดาประกอบด้วยสามขั้นตอน ได้แก่ การรีดเบื้องต้น การรีดเบื้องต้นครั้งที่สอง และการรีดขั้นสุดท้าย โดยปกติจะใช้เมื่อไม่มีข้อกำหนดด้านความแข็งแรงที่เฉพาะเจาะจง และมุมหน้าแปลนแผ่นด้านนอกอยู่ในเกณฑ์ปกติ

การรีดแบบยุโรปประกอบด้วย 4 ขั้นตอน ได้แก่ การรีดเบื้องต้น การรีดเบื้องต้น การรีดขั้นสุดท้าย และการรีดแบบยุโรป โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการรีดขอบยาว เช่น ฝาหน้าและฝาหลัง การรีดแบบยุโรปยังใช้เพื่อลดหรือขจัดข้อบกพร่องบนพื้นผิวได้อีกด้วย

5.2 คุณลักษณะของการรีดขอบสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

สำหรับอุปกรณ์รีดส่วนประกอบอะลูมิเนียม ควรขัดแม่พิมพ์ด้านล่างและบล็อกแทรกและบำรุงรักษาด้วยกระดาษทรายเบอร์ 800-1200# เป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีเศษอะลูมิเนียมอยู่บนพื้นผิว

6 สาเหตุต่างๆ ของข้อบกพร่องที่เกิดจากการรีดขอบแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

ตารางแสดงสาเหตุต่างๆ ของข้อบกพร่องที่เกิดจากการรีดขอบชิ้นส่วนอะลูมิเนียม

ข้อกำหนดทางเทคนิค 7 ประการสำหรับการเคลือบแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

7.1 หลักการและผลของการทำให้พาสซีฟด้วยการล้างน้ำสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

การทำให้เฉื่อยด้วยการล้างด้วยน้ำหมายถึงการขจัดฟิล์มออกไซด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและคราบน้ำมันบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียม และผ่านปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะผสมอลูมิเนียมกับสารละลายกรด ทำให้เกิดฟิล์มออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิวชิ้นงาน ฟิล์มออกไซด์ คราบน้ำมัน การเชื่อม และการยึดติดด้วยกาวบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมหลังจากการปั๊ม ล้วนมีผลกระทบ เพื่อปรับปรุงการยึดติดของกาวและรอยเชื่อม จะใช้กระบวนการทางเคมีเพื่อรักษาการเชื่อมต่อด้วยกาวที่ยาวนานและเสถียรภาพของความต้านทานบนพื้นผิว ทำให้เชื่อมได้ดีขึ้น ดังนั้น ชิ้นส่วนที่ต้องเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยการเปลี่ยนผ่านโลหะเย็น (CMT) และกระบวนการเชื่อมอื่นๆ จำเป็นต้องผ่านการทำให้เฉื่อยด้วยการล้างด้วยน้ำ

7.2 กระบวนการไหลของกระบวนการพาสซีฟล้างน้ำสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

อุปกรณ์พาสซิฟสำหรับการล้างด้วยน้ำประกอบด้วยพื้นที่ล้างไขมัน พื้นที่ล้างด้วยน้ำอุตสาหกรรม พื้นที่พาสซิฟ พื้นที่ล้างด้วยน้ำสะอาด พื้นที่อบแห้ง และระบบไอเสีย ชิ้นส่วนอลูมิเนียมที่ต้องได้รับการบำบัดจะถูกวางไว้ในตะกร้าซักผ้า ยึดให้แน่น และวางลงในถัง ในถังที่มีตัวทำละลายต่างๆ ชิ้นส่วนจะถูกล้างซ้ำๆ ด้วยสารละลายทำงานทั้งหมดในถัง ถังทั้งหมดติดตั้งปั๊มหมุนเวียนและหัวฉีดเพื่อให้แน่ใจว่าล้างชิ้นส่วนทั้งหมดได้สม่ำเสมอ กระบวนการพาสซิฟสำหรับการล้างด้วยน้ำมีดังต่อไปนี้: การขจัดไขมัน 1→การขจัดไขมัน 2→การล้างด้วยน้ำ 2→การล้างด้วยน้ำ 3→การทำให้พาสซิฟ→การล้างด้วยน้ำ 4→การล้างด้วยน้ำ 5→การล้างด้วยน้ำ 6→การทำให้แห้ง ชิ้นส่วนหล่ออลูมิเนียมสามารถข้ามการล้างด้วยน้ำ 2

7.3 กระบวนการอบแห้งสำหรับการทำพาสซีฟแผ่นอลูมิเนียมปั๊มลายด้วยวิธีการล้างน้ำ

ชิ้นส่วนต้องใช้เวลาประมาณ 7 นาทีเพื่อเพิ่มอุณหภูมิจากอุณหภูมิห้องถึง 140°C และเวลาในการบ่มขั้นต่ำสำหรับกาวคือ 20 นาที

ชิ้นส่วนอลูมิเนียมจะถูกยกขึ้นจากอุณหภูมิห้องสู่อุณหภูมิที่คงอยู่ภายในเวลาประมาณ 10 นาที ส่วนอลูมิเนียมจะใช้เวลาราว 20 นาที หลังจากยกขึ้นแล้ว อะลูมิเนียมจะถูกทำให้เย็นลงจากอุณหภูมิที่คงอยู่เองเหลือ 100°C เป็นเวลาประมาณ 7 นาที หลังจากยกขึ้นแล้ว อะลูมิเนียมจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง ดังนั้น กระบวนการอบแห้งชิ้นส่วนอลูมิเนียมทั้งหมดจึงใช้เวลา 37 นาที

8 บทสรุป

รถยนต์สมัยใหม่กำลังก้าวไปสู่ทิศทางของน้ำหนักเบา ความเร็วสูง ปลอดภัย สะดวกสบาย ต้นทุนต่ำ ปล่อยมลพิษต่ำ และประหยัดพลังงาน การพัฒนาอุตสาหกรรมยานยนต์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การปกป้องสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัย ด้วยการตระหนักรู้ที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการปกป้องสิ่งแวดล้อม วัสดุแผ่นอลูมิเนียมจึงมีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ในด้านต้นทุน เทคโนโลยีการผลิต ประสิทธิภาพเชิงกล และการพัฒนาอย่างยั่งยืนเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุน้ำหนักเบาอื่นๆ ดังนั้น โลหะผสมอลูมิเนียมจึงกลายเป็นวัสดุน้ำหนักเบาที่อุตสาหกรรมยานยนต์ต้องการ

เรียบเรียงโดย เมย์ เจียง จาก MAT Aluminum