1 L'application de l'alliage d'aluminium dans l'industrie automobile
Actuellement, plus de 12 à 15 % de la consommation mondiale d'aluminium est utilisée par l'industrie automobile, certains pays développés dépassant les 25 %. En 2002, l'ensemble de l'industrie automobile européenne a consommé plus de 1,5 million de tonnes d'alliage d'aluminium par an. Environ 250 000 tonnes ont été utilisées pour la fabrication de carrosseries, 800 000 tonnes pour la fabrication de systèmes de transmission et 428 000 tonnes supplémentaires pour la fabrication de systèmes de transmission et de suspension. Il est évident que l'industrie automobile est devenue le plus grand consommateur d'aluminium.
2 Exigences techniques pour les tôles d'aluminium embouties dans l'emboutissage
2.1 Exigences de formage et de matrice pour les tôles d'aluminium
Le procédé de formage des alliages d'aluminium est similaire à celui des tôles laminées à froid ordinaires, avec la possibilité de réduire les déchets et la production de ferraille d'aluminium grâce à des procédés supplémentaires. Cependant, les exigences en matière de matrices diffèrent de celles des tôles laminées à froid.
2.2 Stockage à long terme des tôles d'aluminium
Après durcissement par vieillissement, la limite d'élasticité des tôles d'aluminium augmente, ce qui réduit leur aptitude à la mise en œuvre. Lors de la fabrication des matrices, privilégiez les matériaux répondant aux exigences de spécification les plus élevées et vérifiez la faisabilité avant la production.
L'huile d'étirage/antirouille utilisée pour la production est sujette à la volatilisation. Après ouverture de l'emballage, il convient de l'utiliser immédiatement ou de la nettoyer et de l'huiler avant l'emboutissage.
La surface est sujette à l'oxydation et ne doit pas être stockée à l'air libre. Un emballage spécifique est requis.
3 exigences techniques pour les tôles d'aluminium embouties en soudage
Les principaux procédés de soudage lors de l'assemblage de corps en alliage d'aluminium comprennent le soudage par résistance, le soudage par transition à froid CMT, le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG), le rivetage, le poinçonnage et le meulage/polissage.
3.1 Soudage sans rivetage pour tôles d'aluminium
Les composants en tôle d'aluminium sans rivetage sont formés par extrusion à froid de deux ou plusieurs couches de tôle à l'aide d'équipements sous pression et de moules spéciaux. Ce procédé crée des points de connexion intégrés présentant une certaine résistance à la traction et au cisaillement. Les tôles de connexion peuvent être d'épaisseur identique ou différente, et comporter des couches adhésives ou d'autres couches intermédiaires, de matériaux identiques ou différents. Cette méthode permet d'obtenir des connexions de qualité sans nécessiter de connecteurs auxiliaires.
3.2 Soudage par résistance
Actuellement, le soudage par résistance des alliages d'aluminium utilise généralement des procédés de soudage par résistance à moyenne ou haute fréquence. Ce procédé de soudage fait fondre le métal de base dans la plage de diamètre de l'électrode de soudage en un temps extrêmement court pour former un bain de fusion.
Les points de soudure refroidissent rapidement pour former les connexions, minimisant ainsi le risque de formation de poussières d'aluminium-magnésium. La plupart des fumées de soudage sont constituées de particules d'oxyde provenant de la surface du métal et d'impuretés de surface. Une ventilation locale est assurée pendant le soudage afin d'éliminer rapidement ces particules dans l'atmosphère, ce qui minimise le dépôt de poussières d'aluminium-magnésium.
3.3 Soudage par transition à froid CMT et soudage TIG
Grâce à la protection du gaz inerte, ces deux procédés de soudage produisent des particules métalliques d'aluminium-magnésium plus petites à haute température. Sous l'action de l'arc, ces particules peuvent se propager dans l'environnement de travail, posant un risque d'explosion de poussières d'aluminium-magnésium. Par conséquent, des précautions et des mesures de prévention et de traitement des explosions de poussières sont nécessaires.
4 exigences techniques pour les tôles d'aluminium embouties en laminage de chants
La différence entre le laminage des bords d'alliages d'aluminium et le laminage des bords de tôles laminées à froid ordinaires est significative. L'aluminium étant moins ductile que l'acier, il convient d'éviter toute pression excessive lors du laminage et de maintenir une vitesse de laminage relativement lente, généralement comprise entre 200 et 250 mm/s. Chaque angle de laminage ne doit pas dépasser 30° et le laminage en V est à éviter.
Exigences de température pour le laminage des alliages d'aluminium : Le laminage doit être effectué à une température ambiante de 20 °C. Les pièces provenant directement d'un entrepôt frigorifique ne doivent pas être soumises immédiatement au laminage des bords.
5 formes et caractéristiques du laminage des bords pour les tôles d'emboutissage en aluminium
5.1 Formes de laminage des bords pour les tôles d'emboutissage en aluminium
Le laminage conventionnel comprend trois étapes : le prélaminage initial, le prélaminage secondaire et le laminage final. Ce type de laminage est généralement utilisé lorsqu'aucune exigence de résistance particulière n'est requise et que les angles des ailes extérieures de la plaque sont normaux.
Le laminage de type européen comprend quatre étapes : prélaminage initial, prélaminage secondaire, laminage final et laminage de type européen. Ce procédé est généralement utilisé pour le laminage des bords longs, comme pour les couvertures avant et arrière. Il permet également de réduire ou d'éliminer les défauts de surface.
5.2 Caractéristiques du laminage des bords pour les tôles d'emboutissage en aluminium
Pour les équipements de laminage de composants en aluminium, le moule inférieur et le bloc d'insertion doivent être polis et entretenus régulièrement avec du papier de verre 800-1200# pour garantir qu'aucun déchet d'aluminium n'est présent sur la surface.
6 causes diverses de défauts causés par le laminage des bords des tôles d'emboutissage en aluminium
Le tableau présente les différentes causes de défauts causés par le laminage des bords des pièces en aluminium.
7 exigences techniques pour le revêtement des tôles d'emboutissage en aluminium
7.1 Principes et effets de la passivation par lavage à l'eau pour les tôles d'emboutissage en aluminium
La passivation par lavage à l'eau consiste à éliminer le film d'oxyde et les taches d'huile naturellement formés à la surface des pièces en aluminium. Par réaction chimique entre l'alliage d'aluminium et une solution acide, elle crée un film d'oxyde dense à la surface de la pièce. Le film d'oxyde, les taches d'huile, la soudure et le collage à la surface des pièces en aluminium après emboutissage ont tous un impact. Pour améliorer l'adhérence des adhésifs et des soudures, un procédé chimique est utilisé pour maintenir des liaisons adhésives durables et une résistance stable en surface, permettant ainsi une meilleure soudure. Par conséquent, les pièces nécessitant un soudage laser, un soudage par transition métal-froid (CMT) et d'autres procédés de soudage doivent subir une passivation par lavage à l'eau.
7.2 Processus de passivation par lavage à l'eau pour les tôles d'emboutissage en aluminium
L'équipement de passivation par lavage à l'eau comprend une zone de dégraissage, une zone de lavage à l'eau industrielle, une zone de passivation, une zone de rinçage à l'eau propre, une zone de séchage et un système d'extraction. Les pièces en aluminium à traiter sont placées dans un panier de lavage, fixé puis descendues dans la cuve. Dans les cuves contenant différents solvants, les pièces sont rincées à plusieurs reprises avec toutes les solutions de travail. Toutes les cuves sont équipées de pompes de circulation et de buses pour assurer un rinçage uniforme de toutes les pièces. Le processus de passivation par lavage à l'eau se déroule comme suit : dégraissage 1 → dégraissage 2 → lavage à l'eau 2 → lavage à l'eau 3 → passivation → lavage à l'eau 4 → lavage à l'eau 5 → lavage à l'eau 6 → séchage. Les pièces moulées en aluminium peuvent éviter le lavage à l'eau 2.
7.3 Procédé de séchage pour la passivation par lavage à l'eau des tôles d'emboutissage en aluminium
Il faut environ 7 minutes pour que la température de la pièce passe de la température ambiante à 140 °C, et le temps de durcissement minimum des adhésifs est de 20 minutes.
Les pièces en aluminium passent de la température ambiante à la température de maintien en environ 10 minutes, et le temps de maintien est d'environ 20 minutes. Après le maintien, elles sont refroidies de leur température de maintien à 100 °C pendant environ 7 minutes. Après le maintien, elles sont refroidies à température ambiante. Le séchage complet des pièces en aluminium dure donc 37 minutes.
8 Conclusion
Les automobiles modernes évoluent vers des véhicules légers, rapides, sûrs, confortables, économiques, à faibles émissions et économes en énergie. Le développement de l'industrie automobile est étroitement lié à l'efficacité énergétique, à la protection de l'environnement et à la sécurité. Avec la prise de conscience croissante de la protection de l'environnement, les tôles d'aluminium présentent des avantages inégalés en termes de coût, de technologie de fabrication, de performances mécaniques et de développement durable par rapport aux autres matériaux légers. Par conséquent, l'alliage d'aluminium deviendra le matériau léger privilégié dans l'industrie automobile.
Édité par May Jiang de MAT Aluminum
Date de publication : 18 avril 2024
