1 A aplicação da liga de alumínio na indústria automotiva
Atualmente, mais de 12% a 15% do consumo mundial de alumínio é utilizado pela indústria automotiva, com alguns países desenvolvidos ultrapassando 25%. Em 2002, toda a indústria automotiva europeia consumiu mais de 1,5 milhão de toneladas métricas de liga de alumínio por ano. Aproximadamente 250.000 toneladas métricas foram utilizadas na fabricação de carrocerias, 800.000 toneladas métricas na fabricação de sistemas de transmissão automotiva e outras 428.000 toneladas métricas na fabricação de sistemas de tração e suspensão de veículos. É evidente que a indústria automotiva se tornou a maior consumidora de materiais de alumínio.
2 Requisitos técnicos para chapas de alumínio estampadas em estamparia
2.1 Requisitos de conformação e matriz para chapas de alumínio
O processo de conformação da liga de alumínio é semelhante ao das chapas laminadas a frio comuns, com a possibilidade de reduzir o desperdício e a geração de sucata de alumínio pela adição de processos. No entanto, existem diferenças nos requisitos da matriz em comparação com as chapas laminadas a frio.
2.2 Armazenamento de longo prazo de chapas de alumínio
Após o endurecimento por envelhecimento, o limite de escoamento das chapas de alumínio aumenta, reduzindo sua processabilidade na conformação de bordas. Ao fabricar matrizes, considere o uso de materiais que atendam aos requisitos de especificação superior e realize a confirmação de viabilidade antes da produção.
O óleo de estiramento/antiferrugem utilizado na produção é propenso à volatilização. Após a abertura da embalagem, a chapa deve ser usada imediatamente ou limpa e lubrificada antes da estampagem.
A superfície é propensa à oxidação e não deve ser armazenada ao ar livre. É necessário um manejo especial (embalagem).
3 Requisitos Técnicos para Chapas Estampadas de Alumínio na Soldagem
Os principais processos de soldagem durante a montagem de corpos de liga de alumínio incluem soldagem por resistência, soldagem de transição a frio CMT, soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG), rebitagem, puncionamento e retificação/polimento.
3.1 Soldagem sem rebitagem para chapas de alumínio
Componentes de chapa de alumínio sem rebitagem são formados por extrusão a frio de duas ou mais camadas de chapas metálicas utilizando equipamentos de pressão e moldes especiais. Esse processo cria pontos de conexão embutidos com determinada resistência à tração e ao cisalhamento. A espessura das chapas de conexão pode ser igual ou diferente, e elas podem ter camadas adesivas ou outras camadas intermediárias, com materiais iguais ou diferentes. Esse método produz boas conexões sem a necessidade de conectores auxiliares.
3.2 Soldagem por Resistência
Atualmente, a soldagem por resistência de ligas de alumínio geralmente utiliza processos de soldagem por resistência de média ou alta frequência. Este processo de soldagem funde o metal base dentro da faixa de diâmetro do eletrodo de soldagem em um tempo extremamente curto, formando uma poça de fusão.
Os pontos de soldagem esfriam rapidamente para formar conexões, com possibilidades mínimas de geração de pó de alumínio-magnésio. A maioria dos fumos de soldagem produzidos consiste em partículas de óxido da superfície metálica e impurezas superficiais. Ventilação local por exaustão é fornecida durante o processo de soldagem para remover rapidamente essas partículas para a atmosfera, e há deposição mínima de pó de alumínio-magnésio.
3.3 Soldagem de transição fria CMT e soldagem TIG
Esses dois processos de soldagem, devido à proteção do gás inerte, produzem partículas metálicas menores de alumínio-magnésio em altas temperaturas. Essas partículas podem respingar no ambiente de trabalho sob a ação do arco, representando um risco de explosão de pó de alumínio-magnésio. Portanto, precauções e medidas para prevenção e tratamento de explosão de pó são necessárias.
4 Requisitos Técnicos para Chapas Estampadas de Alumínio em Laminação de Bordas
A diferença entre a laminação de bordas de liga de alumínio e a laminação de bordas de chapas laminadas a frio comuns é significativa. O alumínio é menos dúctil que o aço, portanto, pressão excessiva deve ser evitada durante a laminação, e a velocidade de laminação deve ser relativamente baixa, normalmente de 200 a 250 mm/s. Cada ângulo de laminação não deve exceder 30°, e a laminação em V deve ser evitada.
Requisitos de temperatura para laminação de ligas de alumínio: A laminação deve ser realizada em temperatura ambiente de 20 °C. Peças retiradas diretamente do armazenamento refrigerado não devem ser submetidas à laminação de bordas imediatamente.
5 Formas e Características de Laminação de Bordas para Chapas Estampadas de Alumínio
5.1 Formas de laminação de bordas para chapas de alumínio estampadas
A laminação convencional consiste em três etapas: pré-laminação inicial, pré-laminação secundária e laminação final. Geralmente, é utilizada quando não há requisitos específicos de resistência e os ângulos da flange da chapa externa são normais.
A laminação no estilo europeu consiste em quatro etapas: pré-laminação inicial, pré-laminação secundária, laminação final e laminação no estilo europeu. Normalmente, essa técnica é usada para laminação de bordas longas, como capas dianteiras e traseiras. A laminação no estilo europeu também pode ser usada para reduzir ou eliminar defeitos superficiais.
5.2 Características da laminação de bordas para chapas de alumínio estampadas
Para equipamentos de laminação de componentes de alumínio, o molde inferior e o bloco de inserção devem ser polidos e mantidos regularmente com lixa de 800-1200# para garantir que não haja restos de alumínio na superfície.
6 Causas Diversas de Defeitos Causados pela Laminação de Bordas de Chapas de Alumínio Estampadas
Várias causas de defeitos causados pela laminação de bordas de peças de alumínio são mostradas na tabela.
7 Requisitos Técnicos para Revestimento de Chapas de Alumínio Estampado
7.1 Princípios e efeitos da passivação por lavagem com água para chapas de alumínio estampadas
A passivação por lavagem com água refere-se à remoção da película de óxido formada naturalmente e das manchas de óleo na superfície de peças de alumínio. Através de uma reação química entre a liga de alumínio e uma solução ácida, cria-se uma película densa de óxido na superfície da peça. A película de óxido, as manchas de óleo, a soldagem e a ligação adesiva na superfície das peças de alumínio após a estampagem têm impacto. Para melhorar a adesão de adesivos e soldas, um processo químico é utilizado para manter conexões adesivas duradouras e estabilidade de resistência na superfície, obtendo-se uma melhor soldagem. Portanto, peças que requerem soldagem a laser, soldagem de transição metálica a frio (CMT) e outros processos de soldagem precisam passar pela passivação por lavagem com água.
7.2 Fluxo do Processo de Passivação por Lavagem com Água para Chapas Estampadas de Alumínio
O equipamento de passivação por lavagem com água consiste em uma área de desengorduramento, uma área de lavagem com água industrial, uma área de passivação, uma área de enxágue com água limpa, uma área de secagem e um sistema de exaustão. As peças de alumínio a serem tratadas são colocadas em um cesto de lavagem, fixadas e abaixadas no tanque. Nos tanques contendo diferentes solventes, as peças são enxaguadas repetidamente com todas as soluções de trabalho no tanque. Todos os tanques são equipados com bombas de circulação e bicos para garantir o enxágue uniforme de todas as peças. O fluxo do processo de passivação por lavagem com água é o seguinte: desengorduramento 1 → desengorduramento 2 → lavagem com água 2 → lavagem com água 3 → passivação → lavagem com água 4 → lavagem com água 5 → lavagem com água 6 → secagem. As peças fundidas de alumínio podem pular a lavagem com água 2.
7.3 Processo de secagem para passivação por lavagem com água de chapas de alumínio estampadas
A temperatura da peça leva cerca de 7 minutos para subir da temperatura ambiente para 140 °C, e o tempo mínimo de cura para adesivos é de 20 minutos.
As peças de alumínio são elevadas da temperatura ambiente para a temperatura de retenção em cerca de 10 minutos, e o tempo de retenção para o alumínio é de cerca de 20 minutos. Após a retenção, ele é resfriado da temperatura de auto-retenção para 100 °C por cerca de 7 minutos. Após a retenção, ele é resfriado à temperatura ambiente. Portanto, todo o processo de secagem das peças de alumínio leva 37 minutos.
8 Conclusão
Os automóveis modernos estão avançando em direção a um peso leve, alta velocidade, segurança, conforto, baixo custo, baixas emissões e eficiência energética. O desenvolvimento da indústria automotiva está intimamente ligado à eficiência energética, proteção ambiental e segurança. Com a crescente conscientização sobre a proteção ambiental, as chapas de alumínio apresentam vantagens incomparáveis em termos de custo, tecnologia de fabricação, desempenho mecânico e desenvolvimento sustentável em comparação com outros materiais leves. Portanto, a liga de alumínio se tornará o material leve preferido na indústria automotiva.
Editado por May Jiang da MAT Aluminum
Horário da publicação: 18/04/2024
