ما هي التحديات التي تواجهها مواد ختم الألومنيوم للسيارات؟

1 تطبيق سبائك الألومنيوم في صناعة السيارات

حاليًا، تستهلك صناعة السيارات ما يزيد عن 12% إلى 15% من استهلاك الألمنيوم العالمي، وتتجاوز هذه النسبة في بعض الدول المتقدمة 25%. في عام 2002، استهلكت صناعة السيارات الأوروبية بأكملها أكثر من 1.5 مليون طن متري من سبائك الألمنيوم سنويًا. استُخدم حوالي 250,000 طن متري لتصنيع هياكل السيارات، و800,000 طن متري لتصنيع أنظمة نقل الحركة في السيارات، و428,000 طن متري إضافية لتصنيع أنظمة القيادة والتعليق في المركبات. ومن الواضح أن صناعة السيارات أصبحت أكبر مستهلك لمواد الألمنيوم.

2 متطلبات فنية لألواح ختم الألومنيوم في الختم

2.1 متطلبات التشكيل والقوالب لصفائح الألومنيوم

تشبه عملية تشكيل سبائك الألومنيوم عملية تشكيل الصفائح المدرفلة على البارد العادية، مع إمكانية تقليل النفايات وتوليد خردة الألومنيوم من خلال عمليات إضافية. ومع ذلك، تختلف متطلبات القالب مقارنةً بالصفائح المدرفلة على البارد.

2.2 التخزين طويل الأمد لألواح الألومنيوم

بعد التصلب بالشيخوخة، تزداد قوة خضوع صفائح الألومنيوم، مما يقلل من قابليتها لتشكيل الحواف. عند تصنيع القوالب، يُنصح باستخدام مواد تلبي أعلى متطلبات المواصفات، وإجراء دراسة جدوى قبل الإنتاج.

زيت التمدد/الصدأ المستخدم في الإنتاج عرضة للتطاير. بعد فتح عبوة الصفائح، يجب استخدامه فورًا أو تنظيفه وتزييته قبل الختم.

السطح عرضة للأكسدة، لذا يُحظر تخزينه في مكان مكشوف. يتطلب معالجة خاصة (تغليف).

3 متطلبات فنية لصفائح ختم الألومنيوم في اللحام

تشمل عمليات اللحام الرئيسية أثناء تجميع هياكل سبائك الألومنيوم اللحام بالمقاومة، واللحام الانتقالي البارد CMT، واللحام بغاز التنغستن الخامل (TIG)، والتثبيت، واللكم، والطحن/التلميع.

3.1 اللحام بدون تثبيت لألواح الألومنيوم

تُشكَّل مكونات صفائح الألومنيوم بدون تثبيت بالبرشام عن طريق البثق البارد لطبقتين أو أكثر من الصفائح المعدنية باستخدام معدات ضغط وقوالب خاصة. تُنتج هذه العملية نقاط اتصال مدمجة ذات قوة شد وقص معينة. يمكن أن يكون سمك صفائح التوصيل متماثلًا أو مختلفًا، ويمكن أن تحتوي على طبقات لاصقة أو طبقات وسيطة أخرى، باختلاف المواد أو تشابهها. تُنتج هذه الطريقة وصلات جيدة دون الحاجة إلى موصلات مساعدة.

3.2 اللحام بالمقاومة

حاليًا، يستخدم لحام سبائك الألومنيوم بالمقاومة عادةً عمليات لحام مقاومة متوسطة أو عالية التردد. تُذيب هذه العملية المعدن الأساسي ضمن نطاق قطر قطب اللحام في وقت قصير جدًا لتكوين بركة لحام.

تبرد بقع اللحام بسرعة لتكوين وصلات، مع احتمال ضئيل جدًا لتكوين غبار الألمنيوم والمغنيسيوم. تتكون معظم أبخرة اللحام الناتجة من جزيئات أكسيد من سطح المعدن وشوائب سطحية. يتم توفير تهوية عادم موضعية أثناء عملية اللحام لإزالة هذه الجزيئات بسرعة إلى الغلاف الجوي، مع الحد الأدنى من ترسب غبار الألمنيوم والمغنيسيوم.

3.3 لحام الانتقال البارد CMT ولحام TIG

بفضل حماية الغاز الخامل، تُنتج هاتان العمليتان لحام جسيمات معدنية أصغر حجمًا من الألومنيوم والمغنيسيوم عند درجات حرارة عالية. قد تتناثر هذه الجسيمات في بيئة العمل تحت تأثير القوس الكهربائي، مما يُشكل خطر انفجار غبار الألومنيوم والمغنيسيوم. لذلك، تُعد الاحتياطات والتدابير اللازمة للوقاية من انفجار الغبار ومعالجته ضرورية.

4 متطلبات فنية لصفائح ختم الألومنيوم في دحرجة الحواف

الفرق بين دحرجة حواف سبائك الألومنيوم ودحرجة حواف الصفائح المدرفلة على البارد العادية كبير. الألومنيوم أقل ليونة من الفولاذ، لذا يجب تجنب الضغط الزائد أثناء الدحرجة، ويجب أن تكون سرعة الدحرجة بطيئة نسبيًا، عادةً ما بين 200 و250 مم/ثانية. يجب ألا تتجاوز زاوية كل دحرجة 30 درجة، ويجب تجنب الدحرجة على شكل حرف V.

متطلبات درجة الحرارة لدرفلة سبائك الألومنيوم: يجب أن تكون درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية. يجب عدم تعريض الأجزاء المأخوذة مباشرةً من المخازن الباردة لدرفلة الحواف مباشرةً.

5 أشكال وخصائص لف الحواف لصفائح ختم الألومنيوم

5.1 أشكال دحرجة الحواف لصفائح ختم الألومنيوم

تتكون عملية الدرفلة التقليدية من ثلاث خطوات: الدرفلة الأولية، والدرفلة الثانوية، والدرفلة النهائية. تُستخدم هذه العملية عادةً عند عدم وجود متطلبات قوة محددة، وتكون زوايا شفة اللوحة الخارجية طبيعية.

تتكون عملية الدرفلة على الطريقة الأوروبية من أربع خطوات: الدرفلة الأولية، والدرفلة الثانوية، والدرفلة النهائية، والدرفلة على الطريقة الأوروبية. تُستخدم هذه العملية عادةً في الدرفلة ذات الحواف الطويلة، مثل الأغطية الأمامية والخلفية. كما يُمكن استخدامها لتقليل عيوب السطح أو إزالتها.

5.2 خصائص دحرجة الحواف لصفائح ختم الألومنيوم

بالنسبة لمعدات درفلة مكونات الألومنيوم، يجب تلميع القالب السفلي وكتلة الإدخال وصيانتهما بانتظام باستخدام ورق صنفرة 800-1200# للتأكد من عدم وجود قصاصات ألومنيوم على السطح.

6 أسباب مختلفة للعيوب الناتجة عن لف حافة صفائح ختم الألومنيوم

يوضح الجدول الأسباب المختلفة للعيوب الناتجة عن دحرجة حافة أجزاء الألومنيوم.

7 متطلبات فنية لطلاء صفائح ختم الألومنيوم

7.1 مبادئ وتأثيرات التخميل بغسل الماء لألواح ختم الألومنيوم

يشير التخميل بالغسيل المائي إلى إزالة طبقة الأكسيد الطبيعية وبقع الزيت من سطح قطع الألومنيوم، ومن خلال تفاعل كيميائي بين سبيكة الألومنيوم ومحلول حمضي، يُكوّن غشاء أكسيد كثيف على سطح قطعة العمل. يؤثر كل من غشاء الأكسيد وبقع الزيت واللحام والترابط اللاصق على سطح قطع الألومنيوم بعد الختم. لتحسين التصاق المواد اللاصقة واللحامات، تُستخدم عملية كيميائية للحفاظ على وصلات لاصقة طويلة الأمد وثبات المقاومة على السطح، مما يُحسّن اللحام. لذلك، تحتاج القطع التي تتطلب لحامًا بالليزر، ولحامًا انتقاليًا معدنيًا باردًا (CMT)، وعمليات لحام أخرى، إلى التخميل بالغسيل المائي.

7.2 سير عملية التخميل بغسل الماء لصفائح ختم الألومنيوم

تتكون معدات التخميل بغسل الماء من منطقة إزالة الشحوم، ومنطقة غسيل الماء الصناعي، ومنطقة التخميل، ومنطقة شطف الماء النظيف، ومنطقة التجفيف، ونظام العادم. توضع قطع الألومنيوم المراد معالجتها في سلة غسيل، وتُثبت، ثم تُنزل في الخزان. في الخزانات التي تحتوي على مذيبات مختلفة، تُشطف القطع بشكل متكرر بجميع محاليل العمل الموجودة فيها. جميع الخزانات مزودة بمضخات وفوهات دوران لضمان شطف متساوٍ لجميع القطع. يتم تنفيذ عملية التخميل بغسل الماء على النحو التالي: إزالة الشحوم 1 ← إزالة الشحوم 2 ← غسيل الماء 2 ← غسيل الماء 3 ← التخميل ← غسيل الماء 4 ← غسيل الماء 5 ← غسيل الماء 6 ← التجفيف. يمكن الاستغناء عن غسيل الماء 2 في مصبوبات الألومنيوم.

7.3 عملية تجفيف صفائح ختم الألومنيوم باستخدام الغسيل المائي

يستغرق ارتفاع درجة حرارة الجزء من درجة حرارة الغرفة إلى 140 درجة مئوية حوالي 7 دقائق، ويبلغ الحد الأدنى لوقت معالجة المواد اللاصقة 20 دقيقة.

تُرفع قطع الألومنيوم من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة التثبيت في حوالي 10 دقائق، ويبلغ وقت تثبيت الألومنيوم حوالي 20 دقيقة. بعد التثبيت، يُبرّد من درجة حرارة التثبيت الذاتي إلى 100 درجة مئوية لمدة 7 دقائق تقريبًا. بعد التثبيت، يُبرّد إلى درجة حرارة الغرفة. وبالتالي، تستغرق عملية تجفيف قطع الألومنيوم 37 دقيقة.

8 الخاتمة

تتجه السيارات الحديثة نحو اتجاهات تتميز بخفة الوزن، والسرعة العالية، والأمان، والراحة، والتكلفة المنخفضة، وانخفاض الانبعاثات، وكفاءة الطاقة. ويرتبط تطور صناعة السيارات ارتباطًا وثيقًا بكفاءة الطاقة، وحماية البيئة، والسلامة. ومع تزايد الوعي بحماية البيئة، تتمتع مواد صفائح الألومنيوم بمزايا لا مثيل لها من حيث التكلفة، وتكنولوجيا التصنيع، والأداء الميكانيكي، والتنمية المستدامة مقارنةً بالمواد خفيفة الوزن الأخرى. ولذلك، ستصبح سبائك الألومنيوم المادة خفيفة الوزن المفضلة في صناعة السيارات.

تم تحريره بواسطة ماي جيانج من MAT Aluminum