วัสดุแผ่นปั๊มอลูมิเนียมสำหรับยานยนต์เผชิญกับความท้าทายอะไรบ้าง

1 การใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในอุตสาหกรรมยานยนต์

ปัจจุบัน มากกว่า 12% ถึง 15% ของการบริโภคอะลูมิเนียมทั่วโลกถูกใช้โดยอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยบางประเทศที่พัฒนาแล้วบางประเทศเกิน 25% ในปี 2545 อุตสาหกรรมยานยนต์ในยุโรปทั้งหมดบริโภคอลูมิเนียมอัลลอยด์มากกว่า 1.5 ล้านเมตริกตันในหนึ่งปี ประมาณ 250,000 เมตริกตันถูกใช้สำหรับการผลิตตัวถัง 800,000 เมตริกตันสำหรับการผลิตระบบส่งกำลังของยานยนต์ และอีก 428,000 ตันสำหรับการผลิตระบบขับเคลื่อนและระบบกันสะเทือนของยานพาหนะ เห็นได้ชัดว่าอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์กลายเป็นผู้บริโภควัสดุอลูมิเนียมรายใหญ่ที่สุด

ข้อกำหนดทางเทคนิค 2 ข้อสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียมในการปั๊ม

2.1 ข้อกำหนดในการขึ้นรูปและแม่พิมพ์สำหรับแผ่นอลูมิเนียม

กระบวนการขึ้นรูปอลูมิเนียมอัลลอยด์นั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการขึ้นรูปแผ่นรีดเย็นทั่วไป โดยมีความเป็นไปได้ในการลดของเสียและการสร้างเศษอลูมิเนียมด้วยการเพิ่มกระบวนการ อย่างไรก็ตาม ความต้องการแม่พิมพ์มีความแตกต่างกันเมื่อเทียบกับแผ่นรีดเย็น

2.2 การจัดเก็บแผ่นอลูมิเนียมในระยะยาว

หลังจากการชุบแข็งตามอายุ ความแข็งแรงของผลผลิตของแผ่นอลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความสามารถในการขึ้นรูปขอบลดลง เมื่อทำแม่พิมพ์ ให้พิจารณาใช้วัสดุที่ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะด้านบน และดำเนินการยืนยันความเป็นไปได้ก่อนการผลิต

น้ำมันยืดตัว/น้ำมันป้องกันสนิมที่ใช้ในการผลิตมีแนวโน้มที่จะเกิดการระเหยได้ง่าย หลังจากเปิดบรรจุภัณฑ์แบบแผ่นแล้วควรใช้ทันทีหรือทำความสะอาดและทาน้ำมันก่อนปั๊ม

พื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันและไม่ควรเก็บในที่โล่ง ต้องมีการจัดการพิเศษ (บรรจุภัณฑ์)

3 ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียมในการเชื่อม

กระบวนการเชื่อมหลักในระหว่างการประกอบตัวอลูมิเนียมอัลลอยด์ ได้แก่ การเชื่อมด้วยความต้านทาน การเชื่อมด้วยการเปลี่ยนผ่านความเย็นแบบ CMT การเชื่อมด้วยก๊าซเฉื่อยทังสเตน (TIG) การตอกหมุด การเจาะ และการเจียร/ขัดเงา

3.1 การเชื่อมโดยไม่ต้องโลดโผนสำหรับแผ่นอลูมิเนียม

ส่วนประกอบแผ่นอลูมิเนียมที่ไม่มีการโลดโผนเกิดขึ้นจากการอัดขึ้นรูปเย็นของแผ่นโลหะตั้งแต่ 2 ชั้นขึ้นไปโดยใช้อุปกรณ์แรงดันและแม่พิมพ์พิเศษ กระบวนการนี้จะสร้างจุดเชื่อมต่อแบบฝังที่มีความต้านทานแรงดึงและแรงเฉือนที่แน่นอน ความหนาของแผ่นเชื่อมต่ออาจเท่ากันหรือต่างกัน และอาจมีชั้นกาวหรือชั้นกลางอื่นๆ ได้ โดยวัสดุจะเหมือนกันหรือต่างกัน วิธีการนี้จะสร้างการเชื่อมต่อที่ดีโดยไม่จำเป็นต้องใช้ขั้วต่อเสริม

3.2 การเชื่อมด้วยความต้านทาน

ปัจจุบันการเชื่อมต้านทานโลหะผสมอลูมิเนียมโดยทั่วไปใช้กระบวนการเชื่อมความต้านทานความถี่ปานกลางหรือความถี่สูง กระบวนการเชื่อมนี้จะละลายโลหะฐานภายในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดเชื่อมในเวลาอันสั้นมากเพื่อสร้างสระเชื่อม

จุดเชื่อมจะเย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างการเชื่อมต่อ โดยมีความเป็นไปได้น้อยที่สุดที่จะเกิดฝุ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียม ควันเชื่อมที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยอนุภาคออกไซด์จากพื้นผิวโลหะและสิ่งสกปรกบนพื้นผิว มีการระบายอากาศเฉพาะจุดในระหว่างกระบวนการเชื่อมเพื่อกำจัดอนุภาคเหล่านี้ออกสู่ชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็ว และมีการสะสมของฝุ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมน้อยที่สุด

3.3 การเชื่อม CMT Cold Transition และการเชื่อม TIG

กระบวนการเชื่อมทั้งสองนี้ เนื่องจากมีการป้องกันก๊าซเฉื่อย จึงทำให้เกิดอนุภาคโลหะอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมขนาดเล็กลงที่อุณหภูมิสูง อนุภาคเหล่านี้สามารถกระเด็นเข้าสู่สภาพแวดล้อมการทำงานภายใต้การกระทำของส่วนโค้ง ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิดของฝุ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีข้อควรระวังและมาตรการป้องกันและบำบัดการระเบิดของฝุ่น

ข้อกำหนดทางเทคนิค 4 ข้อสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียมในการรีดขอบ

ความแตกต่างระหว่างการรีดขอบอลูมิเนียมอัลลอยด์และการรีดขอบแผ่นรีดเย็นธรรมดามีความสำคัญ อลูมิเนียมมีความเหนียวน้อยกว่าเหล็ก ดังนั้นจึงควรหลีกเลี่ยงแรงกดดันที่มากเกินไปในระหว่างการรีด และความเร็วการหมุนควรค่อนข้างช้า โดยทั่วไปคือ 200-250 มม./วินาที มุมการกลิ้งแต่ละมุมไม่ควรเกิน 30° และควรหลีกเลี่ยงการกลิ้งรูปตัว V

ข้อกำหนดด้านอุณหภูมิสำหรับการรีดโลหะผสมอลูมิเนียม: ควรทำที่อุณหภูมิห้อง 20°C ชิ้นส่วนที่นำมาจากห้องเย็นโดยตรงไม่ควรรีดขอบทันที

5 รูปแบบและลักษณะของการรีดขอบสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

5.1 รูปแบบการรีดขอบสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

การกลิ้งแบบทั่วไปประกอบด้วยสามขั้นตอน: การรีดเบื้องต้นเบื้องต้น การรีดขั้นที่สอง และการรีดครั้งสุดท้าย โดยปกติจะใช้เมื่อไม่มีข้อกำหนดด้านความแข็งแรงเฉพาะ และมุมหน้าแปลนแผ่นด้านนอกเป็นปกติ

การรีดแบบยุโรปประกอบด้วยสี่ขั้นตอน: การรีดเบื้องต้นเบื้องต้น, การรีดขั้นที่สอง, การรีดขั้นสุดท้าย และการรีดแบบยุโรป โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการรีดขอบยาว เช่น ฝาครอบด้านหน้าและด้านหลัง การรีดแบบยุโรปยังสามารถใช้เพื่อลดหรือขจัดข้อบกพร่องที่พื้นผิวได้

5.2 ลักษณะของการรีดขอบสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

สำหรับอุปกรณ์รีดส่วนประกอบอะลูมิเนียม ควรขัดและบำรุงรักษาแม่พิมพ์ด้านล่างและบล็อกแทรกอย่างสม่ำเสมอด้วยกระดาษทราย 800-1200# เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีเศษอะลูมิเนียมอยู่บนพื้นผิว

6 สาเหตุต่างๆ ของข้อบกพร่องที่เกิดจากการรีดขอบของแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

สาเหตุต่างๆ ของข้อบกพร่องที่เกิดจากการรีดขอบของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมแสดงไว้ในตาราง

7 ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเคลือบแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

7.1 หลักการและผลกระทบของทู่ล้างน้ำสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

การล้างฟิล์มด้วยน้ำหมายถึงการขจัดฟิล์มออกไซด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและคราบน้ำมันบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอะลูมิเนียม และผ่านปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างอะลูมิเนียมอัลลอยด์กับสารละลายที่เป็นกรด ทำให้เกิดฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาแน่นบนพื้นผิวชิ้นงาน ฟิล์มออกไซด์ คราบน้ำมัน การเชื่อม และการยึดติดด้วยกาวบนพื้นผิวชิ้นส่วนอะลูมิเนียมหลังการปั๊ม ล้วนมีผลกระทบทั้งสิ้น เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของกาวและการเชื่อม มีการใช้กระบวนการทางเคมีเพื่อรักษาการเชื่อมต่อของกาวที่มีอายุการใช้งานยาวนานและความเสถียรของความต้านทานบนพื้นผิว เพื่อให้ได้การเชื่อมที่ดีขึ้น ดังนั้นชิ้นส่วนที่ต้องการการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยการเปลี่ยนโลหะเย็น (CMT) และกระบวนการเชื่อมอื่นๆ จึงต้องผ่านการล้างด้วยน้ำ

7.2 ผังกระบวนการล้างน้ำสำหรับแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

อุปกรณ์กรองน้ำล้างประกอบด้วยพื้นที่ขจัดไขมัน พื้นที่ล้างน้ำอุตสาหกรรม พื้นที่กรอง พื้นที่ล้างน้ำสะอาด พื้นที่อบแห้ง และระบบไอเสีย ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมที่จะบำบัดจะถูกวางในตะกร้าซักผ้า ยึดไว้แล้วหย่อนลงในถัง ในถังที่มีตัวทำละลายต่างกัน ชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกล้างซ้ำๆ ด้วยสารละลายที่ใช้งานได้ทั้งหมดในถัง ถังทั้งหมดมีปั๊มหมุนเวียนและหัวฉีดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการล้างชิ้นส่วนทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอ การไหลของกระบวนการล้างฟิล์มน้ำมีดังนี้: ล้างไขมัน 1 →ล้างไขมัน 2 →ล้างน้ำ 2 →ล้างน้ำ 3 →ทู่→ล้างน้ำ 4 →ล้างน้ำ 5 →ล้างน้ำ 6 →ทำให้แห้ง อลูมิเนียมหล่อสามารถข้ามน้ำล้างได้ 2.

7.3 กระบวนการอบแห้งสำหรับการล้างน้ำของแผ่นปั๊มอลูมิเนียม

ใช้เวลาประมาณ 7 นาทีเพื่อให้อุณหภูมิชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นจากอุณหภูมิห้องเป็น 140°C และเวลาในการบ่มขั้นต่ำสำหรับกาวคือ 20 นาที

ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมจะถูกยกขึ้นจากอุณหภูมิห้องจนถึงอุณหภูมิจับยึดในเวลาประมาณ 10 นาที และเวลาในการจับยึดของอะลูมิเนียมคือประมาณ 20 นาที หลังจากกดค้างไว้ จะเย็นลงจากอุณหภูมิที่ถือไว้เองเป็น 100°C เป็นเวลาประมาณ 7 นาที หลังจากกดค้างไว้ก็จะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง ดังนั้นกระบวนการอบแห้งชิ้นส่วนอลูมิเนียมทั้งหมดคือ 37 นาที

8 บทสรุป

รถยนต์สมัยใหม่กำลังก้าวไปสู่ทิศทางที่มีน้ำหนักเบา ความเร็วสูง ปลอดภัย สะดวกสบาย ต้นทุนต่ำ ปล่อยมลพิษต่ำ และประหยัดพลังงาน การพัฒนาของอุตสาหกรรมยานยนต์มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การปกป้องสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัย ด้วยความตระหนักถึงการปกป้องสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น วัสดุแผ่นอะลูมิเนียมจึงมีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ในด้านต้นทุน เทคโนโลยีการผลิต สมรรถนะทางกล และการพัฒนาที่ยั่งยืนเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุน้ำหนักเบาอื่นๆ ดังนั้นอลูมิเนียมอัลลอยด์จะกลายเป็นวัสดุน้ำหนักเบาที่ต้องการในอุตสาหกรรมยานยนต์

เรียบเรียงโดย May Jiang จาก MAT Aluminium