汽車用鋁合金板面臨哪些問題?

隨著現代汽車工業的發展及我國在能源、環保和安全三方面越來越嚴厲的要求下, 由於提高汽車的輕量化能夠有效節約油耗和減少排量,鋁合金板材在汽車製造領域的應用範圍也越來越廣泛。

鋁具有密度小、質量輕、成型加工性好、可以重複回收利用、節能環保等優點,加上可以提高汽車行駛效能和安全舒適性能、降低燃油的消耗、減少排放和減輕對環境的汙染有顯著的作用,因此,鋁合金被公認為是未來汽車的理想材料之一。

1、鋁合金在汽車車身上的應用

目前,全世界耗鋁量的 12%~15%以上用於汽車工業, 有些發達國家已超過 25%。2002年,整個歐洲汽車工業 1 年消耗了 150 萬 t 以上的鋁合金,其中約 25 萬 t用於車身製造, 80 萬 t 用於汽車傳動系製造,另外有42。 8 萬t 用於製造汽車行駛機構和懸掛機構。可以看出, 汽車製造工業已成為最重要的鋁材料消費大戶。

汽車用鋁合金板面臨哪些問題?

2 鋁合金衝壓板材在衝壓上的工藝要求

2。1 鋁合金板材成型及模具工藝要求

經調研,鋁合金的成型工藝與普冷板一致,可以透過增加工序減少廢料刀使用量,降低鋁屑產生,但其模具要求與普冷板存在差異。

2。2 鋁合金板材長期保管注意事項

1)鋁板材失效硬化的後屈服強度上升,包邊加工性降低模具製作時,考慮使用滿足規格要求的上限材料,生產前進行可行性確認;

2)用於生產的拉延油/防鏽油容易揮發,板料包裝開啟後應立即使用,或在衝壓前進行清洗塗油;

3)表面容易氧化,不可露天放置,必須進行特殊管理(包裝)。

3 鋁合金衝壓板件在焊接上的工藝要求

焊裝鋁合金車身過程中的主要工藝有電阻焊、CMT 冷過渡焊接、鎢極氬弧焊、鉚接、衝連及打磨拋光等。

3。1 鋁合金板件無鉚連線工藝

鋁板件無鉚連線是透過壓力裝置和專用模具將 2 層或多層金屬板件冷擠壓成型,然後形成一個具有一定抗拉和抗剪強度的內部鑲嵌連線點。連線板件厚度可以相同或不同,可以有膠粘層或者其他中間層,材質可以相同或不同。連線效果好,不需要輔助連線件。

3。2 鋁合金件衝鉚連線工藝

鋁板件衝鉚連線是使用衝鉚裝置,將衝鉚鉚釘壓入被連線材料,形成一個穩定、牢靠、美觀的連線點。

衝鉚連線工藝的特點:

1)高強度,鎖鉚連線點的抗剪、抗拉動態疲勞強度,抗衝擊性能都高於或等於點焊連線點的強度;

2)可以目測連線質量。鉚釘完全打入工件中,同時在連線工件的另一側形成了一個凸出的接點,即認為是合格;

3)被連線材料無需事先鑽孔,工藝簡單;

4)連線點是密封的,不會進入氣、液,造成材料腐蝕;

5)對金屬、非金屬,不同材質、不同厚度、不同強度的金屬都可以連線。

3。3 電阻焊接

目前,鋁合金的電阻焊一般採用中頻或高頻電阻焊工藝,該種焊接工藝只在焊鉗電極直徑大小範圍內,且在極短的時間內融化母材金屬而形成熔池,焊點迅速冷卻形成連線,產生鋁鎂粉塵的可能性極小。產生的焊接煙塵大多是金屬表面和表面雜質的氧化物顆粒。焊接過程中都配有工位區域性排風,能及時將這些顆粒透過風筒排到大氣中,基本不會產生鋁鎂粉塵的沉積。

3。4 CMT 冷過渡焊接和氬弧焊

這 2 種焊接工藝,由於有不活潑氣體的保護,在高溫下,其融化金屬與氧氣的接觸不充分,在電弧的射流作用下,能夠產生顆粒度較小的鋁鎂金屬顆粒,並飛濺到工作環境中,形成鋁鎂粉塵的沉積,存在鋁鎂粉塵爆炸的危險性,需要做粉塵爆炸的預防及處理工作。

汽車用鋁合金板面臨哪些問題?

4、鋁合金衝壓板件在輥邊上的工藝要求

1) 鋁合金輥邊壓合與普冷板輥邊壓合區別很大,鋁的韌性不如鋼,在壓合的時候壓合力不能過大,壓合速度相對較慢,一般為 200~250 mm/s,每次壓合角度不能大於 30°,不可 V形壓合;

2)鋁合金壓合對溫度要求:在 20 ℃室溫下進行,剛從冷庫中取回的零件不宜馬上進行輥邊壓合。

5 鋁合金衝壓板件輥邊形式及特點

5。1 鋁合金衝壓板材輥邊形式

1)普通壓合分為首次預壓合、二次預壓合、終壓合3 步。通常運用於沒有特殊強度要求和外板法蘭邊角度正常的情況下;

2)歐式壓合,如圖 3 所示,分為首次預壓合、二次預壓合、終壓合、歐式壓合 4 步。通常運用於長邊壓合,如前蓋和後蓋。為了減輕或消除表面缺陷也可以運用歐式壓合。

5。2 鋁合金衝壓板材輥邊特點

鋁件壓合裝置的底模和鑲塊,用 800~1200# 的砂紙,定期對底模和鑲塊進行拋光保養,保證表面不會有鋁屑。

6 鋁件輥邊造成缺陷的各種原因

鋁件輥邊造成缺陷的各種原因,如表所示。

汽車用鋁合金板面臨哪些問題?

表 鋁件輥邊造成缺陷的各種原因

7 鋁合金衝壓板件在塗裝上的工藝要求

7。1 鋁合金衝壓板件水洗鈍化原理與作用

水洗鈍化指在脫掉鋁件表面自然形成的氧化膜及油汙,並透過鋁合金與酸性溶液之間的化學反應,在工件表面包裹一層緻密的氧化膜。衝壓後鋁件表面的氧化膜、油汙焊接及塗膠均會產生影響,為了提高膠與焊縫的附著度,需要藉助化學工藝保持其表面的長效粘合連線和電阻穩定,實現更好焊接。因此,凡是需要鐳射釺焊、冷金屬過渡焊接(CMT)等焊接的零件都需要進行水洗鈍化。

7。2 鋁合金衝壓板件水洗鈍化工藝流程

水洗鈍化裝置由脫脂區、工業水洗區、鈍化區、清水清洗區、烘乾區和進排氣系統組成。需處理的鋁零件被裝入清洗籃,固定後降入水槽,在盛有不同溶劑的槽內,零件被槽內所有的工作溶液反覆沖刷。所有槽均配有迴圈泵及噴嘴,這是為了保證槽液能均勻地衝刷所有零件。水洗鈍化工藝流程為:脫脂 1→脫脂 2→水洗2→水洗 3→鈍化→水洗 4→水洗 5→水洗 6→烘乾,鋁鑄件可省略水洗 2。

7。3 鋁合金衝壓板件水洗鈍化烘乾工藝

1)零件溫度從室溫升到 140 ℃的時間約 7 min,膠硬化的最短時間為 20 min。

2)鋁件由室溫升至保溫溫度約 10 min,鋁的保溫時間約 20 min,鋁件自保溫溫度到零件溫度 100 ℃的冷卻時間約 7 min,保溫結束後,冷卻至室溫,因此,鋁件整體的烘乾過程為37 min。

8 結語

現代汽車正朝著輕量化、高速、安全舒適、低成本、低排放與節能的方向發展, 汽車工業的發展是與能源、環保和安全三方面緊密聯絡在一起的。隨著環保意識的增強,鋁合金板材在成本、製造技術、機械效能、可持續發展等方面具有其他輕量化材料無可比擬的優越性, 因此,鋁合金將成為汽車工業中的首選輕量化材料。

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