1. 車用鋁合金材料簡介
鋁合金在汽車中的應用形式有鋁合金鍛件(要求強度較高的結構件和疲勞件如懸架支架以及鋁合金車輪等) 、模鑄件(主要有轎車車輪、各類殼體，發(fā)動機的缸體缸蓋等零件)、鋁合金擠壓和沖壓成形產品(制做各類車身結構件的鋁合金型材) 、鋁合金軋制板材(乘用車外覆蓋件，如發(fā)動機的蓋板、行李箱蓋板等) 和鑄造件等。目前，全球各大汽車廠商紛紛進行車身外覆蓋零件的鋁板材料替代�，F今，較為普遍采用鋁板替代的零件有發(fā)動機罩蓋、行李箱蓋、翼子板等。某些廠家已研制開發(fā)全鋁車身，例如奧迪A8、克萊斯勒prowler等，對于汽車輕量化起到一定的推進效益。用于汽車車身的鋁合金主要有Al－Cu－Mg (2000系)、Al－Mg (5000系)和Al－Mg－Si(6000 系)三大系列。2000系合金加入Cu和Mg等元素，其強化相為CuAl2或 CuMgAl2，可通過熱處理強化，獲得良好的鍛造性、較高的強度和一定的烤漆硬化性，可應用于汽車內外板零件，如車蓋、底板蓋、駕駛室等。5000系合金通過Mg固溶于鋁中，形成固溶強化效應，具有較高的成形性和抗腐蝕性能較高，但該系合金屬于非熱處理強化合金，只能通過加工硬化來獲得強度，一般以O(退火)狀態(tài)使用，強度較低，通常用于汽車內板等形狀復雜的部位，特別適合于要求用拉延方法成形的零部件，如車蓋、后行李箱蓋、和空氣過濾器等。6000系合金是可熱處理強化的合金，強度適中，成形性和耐蝕性好，易著色，綜合性能優(yōu)良，該系合金能在固溶處理淬火后具有較低屈服強度的狀態(tài)下供貨，具有良好的沖壓成形能力，并能在最終的烤漆處理過程中獲得進一步強化，可應用于汽車外板和內板零件。由于2000系合金的抗蝕性和強度相對較差，近年來2000系合金在車身覆蓋件方面的用量在減少; 5000系鋁合金因勒德斯線和桔皮效應以及無法進行熱處理強化，在一定程度上限制了其應用，近年來只做車身內板使用。隨著6000系合金的不斷開發(fā)和應用， 目前北美汽車企業(yè)主要使用AA6111、AA6022系鋁合金，其數量也在不斷增加。歐洲汽車企業(yè)主要使用AA6016系鋁合金。日本汽車廠家則主要使用AA6016和AA6022系鋁合金，同時也使用部分AA6111系合金。根據沖壓工序流程分析，鋁板在沖壓過程中的控制要點大致有材料保存、板料拆垛、模具沖制、質檢返修等四方面。
由于目前大多數汽車廠沖壓開卷設備均不具有鋁板卷料的加工能力。因此，各整車廠普遍采用以板料形式的采購配送。目前主要的鋁板生產廠商還是以國外為主，整個物流配送流程周期較長，對于該階段的材料保存需要提出較高的要求。發(fā)霉是鋁板材料儲存過程中常見的問題，主要的表現為材料表面出現無規(guī)律隨機分布的麻點，缺陷擦拭不掉，需打磨去除，嚴重影響產品質量。( 1) 在鋁板的生產、運輸過程中，料垛沾水或冷凝水汽，或由于毛細作用吸入水汽; ( 2) 鋁板材料的表面油膜受損或分布不均勻，導致空氣中的水分接觸到板料表面; ( 3) 鋁板在生產過程中表面留有酸、堿物質，經過一段時候后蓋區(qū)域受腐蝕; ( 4) 包裝不好，運輸過程中物理受損或長時間接觸含水分物質。鑒于以上的分析，為了確保鋁板不產生發(fā)霉，必須從材料的加工源頭進行控制，同時在運輸、保存過程中始終保持鋁板的防水、防潮。值得注意的是，目前較常使用的進口鋁板均采用海運模式，在運輸過程中的防潮處理就更顯重要。由于鋁板材料不具備磁性特性，因此對于鋁板料垛的分張便成了鋁板生產的一大技術難點。因為，如果鋁板分張產生問題，輕者造成沖壓生產停機，影響效率，重者甚至會發(fā)生模具雙料，釀成事故。在目前的鋁板拆垛過程中，普遍采用的是吹氣式分張裝置。隨著鋁板的應用逐步廣泛，壓機供應商在新設計的自動化沖壓中均可配備吹氣分張裝置。選用何種吹氣模式、吹氣壓力值等技術要求對于今后設備的分張效果影響較大。因此，該方面技術參數必須作為重要設備指標進行規(guī)定，一般吹氣模式選用不間斷吹氣模式，吹氣壓力至少 0. 6 MPa。在條件允許情況下可吹氣分張裝置可采用增壓模式，效果更佳。同時，鋁板料垛表面狀態(tài)對于分張也有一定的影響：( 2)在成本許可的情況下盡可能材料表面采用 EDT 處理( 電火花加工) ; 以上三點均對于鋁板生產工程中的拆垛效果有較大影響。雖然，通過多年的科研攻關，鋁板材料的性能得到很大改善，但是總體來說鋁板成形性能還遠低于鋼板。因此，對于使用鋁板材料的沖壓成形工藝和成形模具就提出了較高的要求。( 1) 鋁板材料的表面潤滑對于成形非常重要。目前鋁板一般采用干性潤滑，該潤滑工藝相對于油脂潤滑能讓鋁板材料有更好的成形性能。 ( 2) 成形模需確保良好的成形工藝性，模具的壓邊圈貼合率必須達到 85% 以上，并且壓邊圈和模具型面需要保證光潔，條件允許的情況下進行鍍鉻處理。( 3) 鋁板成形對于設備的壓邊力輸出控制也有較高的要求。如果是單動壓機，盡量不要選用氣墊成形設備，應使用壓力控制更為穩(wěn)定的數控液壓墊或伺服電機控制墊。另一方面，鋁板材料相對鋼板材料對切邊沖孔工序模具也有其特殊的要求。由于鋁板的性能偏軟，沖裁凸凹模間隙較普通模具要小，單面間隙要控制在 3% ～ 4% 料厚左右。并且模具刀口需保證較高硬度，必須在 60 HRC 以上。同時，對于沖裁模具的導向也應每半年進行一次全面檢驗。以上措施可以有效的防止鋁板切邊過程中的碎屑產生。鋁板成形零件相對于鋼板零件剛度較低、整體偏軟。因此，在零件檢驗過程中必須注意輕取輕放。鋁板零件的表面檢驗方法基本與鋼板零件相似，目視檢驗、觸摸檢驗、油石檢驗均可以采用。但是，在進行觸摸檢驗和油石檢驗時必須注意所施加的壓力，不能造成零件變形。生產現場可按照零件型面制作專用打磨樣架用于檢驗。鋁板沖壓零件由于剛度低，一般情況下不進行單件的返修。但是，實際生產過程中零件缺陷是無法避免的，通常在整車制造企業(yè)較為普遍采用的模式為：保留沖壓單件缺陷，并在總成零件上再進行返修。例如，一般鋁板前蓋缺陷是放在前蓋總成零件上進行返修。還有一點必須注意，鋁板打磨過程中，顆粒極微小的干燥鋁粉能懸浮在空氣中。一旦鋁粉在空氣中達到一定的量時，遇到著火源極易產生爆燃，存在安全隱患。因此，鋁板零件的返修場地必需設置在敞開環(huán)境，保持通風。同時還要配備相應的除塵裝置，除塵裝置要定期清理。在實際操作過程中，對于鋁板沖壓件應盡可能地減少或避免返修，即使需要返修也應充分考慮返修工藝和場地環(huán)境。
沖壓模具視覺監(jiān)測可以有效檢測連續(xù)沖壓模具的料帶是否輸送到位，是否發(fā)生堵料疊料等等情況，有效減少壓模，保護沖壓模具，降本增效，提高工廠自動化水平；同時可以對沖壓件存在的外觀缺陷進行及時監(jiān)測。
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