1 Die Anwendung von Aluminiumlegierungen in der Automobilindustrie
Derzeit werden mehr als 12 bis 15 % des weltweiten Aluminiumverbrauchs von der Automobilindustrie genutzt, in einigen Industrieländern sind es mehr als 25 %. Im Jahr 2002 verbrauchte die gesamte europäische Automobilindustrie jährlich über 1,5 Millionen Tonnen Aluminiumlegierungen. Etwa 250.000 Tonnen wurden für den Karosseriebau verwendet, 800.000 Tonnen für die Herstellung von Automobilgetriebesystemen und weitere 428.000 Tonnen für die Herstellung von Antriebs- und Aufhängungssystemen für Fahrzeuge. Es ist offensichtlich, dass die Automobilindustrie zum größten Abnehmer von Aluminiumwerkstoffen geworden ist.
2 Technische Anforderungen an Aluminium-Stanzbleche beim Stanzen
2.1 Umform- und Werkzeuganforderungen für Aluminiumbleche
Der Umformprozess für Aluminiumlegierungen ähnelt dem von gewöhnlichen kaltgewalzten Blechen, mit der Möglichkeit, durch zusätzliche Prozesse Abfallmaterial und Aluminiumschrott zu reduzieren. Allerdings gibt es im Vergleich zu kaltgewalzten Blechen Unterschiede in den Werkzeuganforderungen.
2.2 Langzeitlagerung von Aluminiumblechen
Nach der Alterungshärtung erhöht sich die Streckgrenze von Aluminiumblechen, was ihre kantenverarbeitende Bearbeitbarkeit verringert. Erwägen Sie bei der Herstellung von Matrizen die Verwendung von Materialien, die die oberen Spezifikationsanforderungen erfüllen, und führen Sie vor der Produktion eine Machbarkeitsbestätigung durch.
Das zur Herstellung verwendete Strecköl/Rostschutzöl neigt zur Verflüchtigung. Nach dem Öffnen der Bogenverpackung sollte diese sofort verwendet oder vor dem Stempeln gereinigt und geölt werden.
Die Oberfläche neigt zur Oxidation und sollte nicht im Freien gelagert werden. Eine besondere Verwaltung (Verpackung) ist erforderlich.
3 Technische Anforderungen an Aluminium-Stanzbleche beim Schweißen
Zu den wichtigsten Schweißprozessen bei der Montage von Aluminiumlegierungskörpern gehören Widerstandsschweißen, CMT-Kaltübergangsschweißen, Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG), Nieten, Stanzen und Schleifen/Polieren.
3.1 Schweißen ohne Nieten für Aluminiumbleche
Aluminiumblechkomponenten ohne Nieten werden durch Kaltfließpressen aus zwei oder mehr Blechschichten unter Verwendung von Druckgeräten und speziellen Formen geformt. Durch diesen Prozess entstehen eingebettete Verbindungsstellen mit einer bestimmten Zug- und Scherfestigkeit. Die Dicke der Verbindungsbleche kann gleich oder unterschiedlich sein und sie können Klebeschichten oder andere Zwischenschichten aufweisen, wobei die Materialien gleich oder unterschiedlich sein können. Mit dieser Methode werden gute Verbindungen hergestellt, ohne dass zusätzliche Steckverbinder erforderlich sind.
3.2 Widerstandsschweißen
Derzeit werden beim Widerstandsschweißen von Aluminiumlegierungen im Allgemeinen Mittelfrequenz- oder Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahren verwendet. Bei diesem Schweißverfahren schmilzt das Grundmetall innerhalb des Durchmesserbereichs der Schweißelektrode in kürzester Zeit zu einem Schweißbad auf,
Schweißpunkte kühlen schnell ab und bilden Verbindungen, wobei die Möglichkeit der Entstehung von Aluminium-Magnesium-Staub minimal ist. Die meisten entstehenden Schweißrauche bestehen aus Oxidpartikeln der Metalloberfläche und Oberflächenverunreinigungen. Während des Schweißprozesses ist eine lokale Absaugung vorgesehen, um diese Partikel schnell in die Atmosphäre zu entfernen, und es kommt zu einer minimalen Ablagerung von Aluminium-Magnesium-Staub.
3.3 CMT-Kaltübergangsschweißen und WIG-Schweißen
Bei diesen beiden Schweißverfahren entstehen aufgrund des Schutzes durch Schutzgas bei hohen Temperaturen kleinere Aluminium-Magnesium-Metallpartikel. Diese Partikel können unter der Wirkung des Lichtbogens in die Arbeitsumgebung gelangen und eine Gefahr einer Aluminium-Magnesium-Staubexplosion darstellen. Daher sind Vorsichtsmaßnahmen und Maßnahmen zur Verhinderung und Behandlung von Staubexplosionen erforderlich.
4 Technische Anforderungen an Aluminium-Stanzbleche beim Kantenwalzen
Der Unterschied zwischen dem Kantenwalzen von Aluminiumlegierungen und dem gewöhnlichen Kantenwalzen kaltgewalzter Bleche ist erheblich. Aluminium ist weniger duktil als Stahl, daher sollte beim Walzen übermäßiger Druck vermieden werden und die Walzgeschwindigkeit relativ langsam sein, typischerweise 200–250 mm/s. Jeder Rollwinkel sollte 30° nicht überschreiten und ein V-förmiges Rollen sollte vermieden werden.
Temperaturanforderungen für das Walzen von Aluminiumlegierungen: Das Walzen sollte bei 20 °C Raumtemperatur erfolgen. Direkt aus dem Kühllager entnommene Teile sollten nicht sofort einer Kantenbearbeitung unterzogen werden.
5 Formen und Eigenschaften des Kantenwalzens für Aluminium-Stanzbleche
5.1 Formen des Kantenwalzens für Aluminium-Stanzbleche
Das konventionelle Walzen besteht aus drei Schritten: dem ersten Vorwalzen, dem sekundären Vorwalzen und dem Endwalzen. Dies wird normalerweise verwendet, wenn keine besonderen Festigkeitsanforderungen bestehen und die Flanschwinkel der Außenlaschen normal sind.
Das Walzen im europäischen Stil besteht aus vier Schritten: anfängliches Vorwalzen, sekundäres Vorwalzen, Endwalzen und Walzen im europäischen Stil. Dies wird typischerweise zum Walzen langer Kanten verwendet, beispielsweise für vordere und hintere Abdeckungen. Auch das Walzen nach europäischem Vorbild kann zur Reduzierung oder Beseitigung von Oberflächenfehlern eingesetzt werden.
5.2 Eigenschaften des Kantenwalzens für Aluminium-Stanzbleche
Bei Walzgeräten für Aluminiumkomponenten sollten die untere Form und der Einsatzblock regelmäßig mit Schleifpapier der Körnung 800–1200 poliert und gepflegt werden, um sicherzustellen, dass keine Aluminiumreste auf der Oberfläche vorhanden sind.
6 Verschiedene Fehlerursachen durch Kantenwalzen von Aluminium-Stanzblechen
In der Tabelle sind verschiedene Fehlerursachen aufgeführt, die durch das Kantenwalzen von Aluminiumteilen entstehen.
7 Technische Anforderungen für die Beschichtung von Aluminium-Stanzblechen
7.1 Prinzipien und Auswirkungen der Wasserwaschpassivierung für Aluminium-Stanzbleche
Unter Wasserwaschpassivierung versteht man die Entfernung des natürlich gebildeten Oxidfilms und der Ölflecken auf der Oberfläche von Aluminiumteilen sowie die Bildung eines dichten Oxidfilms auf der Werkstückoberfläche durch eine chemische Reaktion zwischen der Aluminiumlegierung und einer sauren Lösung. Der Oxidfilm, Ölflecken, Schweißnähte und Klebeverbindungen auf der Oberfläche von Aluminiumteilen nach dem Stanzen wirken sich aus. Um die Haftung von Klebstoffen und Schweißnähten zu verbessern, wird ein chemisches Verfahren eingesetzt, um dauerhafte Klebeverbindungen und Widerstandsstabilität auf der Oberfläche zu erhalten und so eine bessere Schweißung zu erreichen. Daher müssen Teile, die Laserschweißen, Kaltmetallübergangsschweißen (CMT) und andere Schweißprozesse erfordern, einer Wasserwaschpassivierung unterzogen werden.
7.2 Prozessablauf der Wasserwaschpassivierung für Aluminium-Stanzbleche
Die Wasserwasch-Passivierungsanlage besteht aus einem Entfettungsbereich, einem Industriewasser-Waschbereich, einem Passivierungsbereich, einem Reinwasser-Spülbereich, einem Trocknungsbereich und einem Absaugsystem. Die zu behandelnden Aluminiumteile werden in einen Waschkorb gelegt, fixiert und in den Tank abgesenkt. In den Tanks mit unterschiedlichen Lösungsmitteln werden die Teile wiederholt mit allen im Tank befindlichen Arbeitslösungen gespült. Alle Tanks sind mit Umwälzpumpen und Düsen ausgestattet, um eine gleichmäßige Spülung aller Teile zu gewährleisten. Der Ablauf des Wasserwasch-Passivierungsprozesses ist wie folgt: Entfetten 1 → Entfetten 2 → Wasserwaschen 2 → Wasserwaschen 3 → Passivierung → Wasserwaschen 4 → Wasserwaschen 5 → Wasserwaschen 6 → Trocknen. Aluminiumgussteile können eine Wasserwäsche überspringen 2.
7.3 Trocknungsprozess zur Wasserwaschpassivierung von Aluminium-Stanzblechen
Es dauert etwa 7 Minuten, bis die Bauteiltemperatur von Raumtemperatur auf 140 °C ansteigt, und die Mindestaushärtezeit für Klebstoffe beträgt 20 Minuten.
Die Aluminiumteile werden in etwa 10 Minuten von Raumtemperatur auf die Haltetemperatur gebracht, wobei die Haltezeit für Aluminium etwa 20 Minuten beträgt. Nach dem Halten wird es etwa 7 Minuten lang von der Selbsthaltetemperatur auf 100 °C abgekühlt. Nach dem Halten wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Daher beträgt der gesamte Trocknungsprozess für Aluminiumteile 37 Minuten.
8 Fazit
Moderne Automobile entwickeln sich in Richtung leichter, schneller, sicherer, komfortabler, kostengünstiger, emissionsarmer und energieeffizienter Fahrzeuge. Die Entwicklung der Automobilindustrie ist eng mit Energieeffizienz, Umweltschutz und Sicherheit verbunden. Angesichts des zunehmenden Bewusstseins für den Umweltschutz bieten Aluminiumblechmaterialien im Vergleich zu anderen Leichtbaumaterialien beispiellose Vorteile in Bezug auf Kosten, Fertigungstechnologie, mechanische Leistung und nachhaltige Entwicklung. Daher wird Aluminiumlegierung zum bevorzugten Leichtbauwerkstoff in der Automobilindustrie werden.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminium
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18. April 2024
