تحقیق در مورد فناوری ضد زنگ قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست خودرو

1 مقدمه

با توسعه تکنولوژی سبک وزن خودرو، مواد سبک وزن به طور فزاینده ای در بدنه خودرو استفاده می شود. به عنوان مثال، با فرض اطمینان از عملکرد، از غیر فلزات برای جایگزینی فلزات و فلزات با چگالی کم برای جایگزینی فلزات با چگالی بالا استفاده می شود. مواد بسیاری از قطعات خودرو از چدن به آلیاژ آلومینیوم دایکاست جایگزین شده است که باعث کاهش کیفیت خودرو و در نتیجه کاهش مصرف سوخت و آلایندگی می شود. با این حال، قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست در شرایط طبیعی مستعد خوردگی هستند.

برخی از قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست بدنه توسط پوشش های رنگ محافظت نمی شوند. به عنوان مثال، برخی از قطعات آلومینیومی داخل محفظه موتور و روی شاسی قبل از فروش خودرو دچار خوردگی می شوند. اگرچه بر خواص مکانیکی آن تأثیر نمی گذارد، اما به طور جدی بر کیفیت ظاهری تأثیر می گذارد و منجر به شکایت مصرف کنندگان می شود. حتی ادعا. در حال حاضر، تحقیقات عمیق و سیستماتیک کمی در مورد مشکل خوردگی ریخته‌گری‌های آلومینیومی وجود دارد و فقدان فناوری مناسب ضد زنگ، سازه‌های OEM و تامین‌کنندگان قطعات ریخته‌گری آلومینیوم را آزار می‌دهد. بر اساس پدیده خوردگی، این مقاله به طور سیستماتیک علل خوردگی را تجزیه و تحلیل می‌کند و اقدامات ضد زنگ را از کل فرآیند تحقیق و توسعه قطعات آلیاژ آلومینیوم ریخته‌گری شده، ساخت، ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل، مونتاژ مونتاژ، مونتاژ خودرو، ذخیره‌سازی و حمل و نقل، و فرم‌بندی اسناد عملیاتی و استانداردهای شرکتی تدوین می‌کند. پس از اجرای اقدامات مختلف ضد زنگ، شکایات ناشی از خوردگی قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست برطرف شد.

2. مکانیسم خوردگی

سه دلیل اصلی برای خوردگی قطعات ریخته گری آلومینیوم وجود دارد:

الف پس از انفجار قطعات آلومینیومی، فیلم اکسید تشکیل شده روی سطح متراکم نیست و نمی تواند از مواد پایه محافظت کند.

ب عنصر آلومینیوم و Al2O3 هر دو مواد آمفوتریک هستند و می توانند به صورت شیمیایی با اسیدها و بازها واکنش دهند (هنگام واکنش با اسید، Al+HCl→AlCl3، Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O؛ در هنگام واکنش با قلیایی، Al+KOH+H2O→ KAl2O2KH+KO2، KAlO2KA2+KO2O2)؛

ج. قطعات آلومینیومی وقتی در معرض آب یا گرد و غبار قرار می گیرند، خوردگی را تسریع می کنند. هر ذره گرد و غبار یک هسته خوردگی است. ساختار گرد و غبار شل و متخلخل است. جذب رطوبت، سولفید، کلرید و غیره در هوا تحت رطوبت زیاد در تابستان و تراکم در زمستان آسان است. مواد اسیدی تشکیل می شود که باعث خوردگی قطعات آلومینیومی می شود.

3. تجزیه و تحلیل علت واقعی خوردگی

قبل از تدوین یک طرح پیشگیری از زنگ زدگی، ابتدا باید فرآیندهای فعلی ساخت، ذخیره سازی، حمل و نقل و مونتاژ قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست (شکل 1) را بدانید و خطرات خوردگی را در کل فرآیند تجزیه و تحلیل کنید.

همانطور که از شکل 1 مشاهده می شود، در تمام مراحل ساخت، هیچ عملیات ضد زنگ روی قطعات آلومینیومی ریخته گری انجام نشده است. خطر خوردگی در تمیز کردن تک تکه، بسته بندی، ذخیره سازی و حمل و نقل تک تکه، ذخیره سازی و حمل و نقل مونتاژ، ذخیره سازی و حمل و نقل کامل خودرو و نگهداری در فروشگاه وجود دارد. .

در فرآیند تمیز کردن قطعات آلومینیومی تک ریخته گری به دلیل کنترل هزینه توسط تامین کنندگان قطعات و عدم وجود تکنولوژی ضد زنگ، ماده تمیزکننده انتخاب شده برای تمیز کردن سطح قطعات آلومینیومی ریخته گری مناسب نیست، عملکرد ضد زنگ ندارد و باعث تسریع در خوردگی قطعات آلومینیومی ریختگی می شود. پارامترهای فرآیند مانند غلظت ماده تمیز کننده و چرخه های تغییر آب به شدت کنترل نمی شوند و در نتیجه باعث تمیز کردن ناقص عامل رهاسازی و گرد و غبار روی سطح ریخته گری آلومینیوم می شود و خطر خوردگی را افزایش می دهد.

در فرآیند آبکشی قطعات آلومینیومی تک ریخته گری، هیچ ماده ضد زنگ اضافه نشده و قطعات خشک نشدند و باعث باقی ماندن ماده تمیزکننده، آب و گرد و غبار روی سطح قطعات آلومینیومی به شکل هسته های خوردگی می شود که باعث تسریع در خوردگی قطعات آلومینیومی می شود.

قطعات و مجموعه های منفرد آلومینیومی ریخته گری قبل از ذخیره سازی و حمل و نقل با مواد ضد زنگ بسته بندی نمی شوند و در نتیجه از زنگ زدگی خارج از کنترل در حین ذخیره سازی و حمل و نقل جلوگیری می شود. خوردگی بیشتر در طول فصل بارانی یا در شرایط حمل و نقل رخ می دهد. با توجه به هزینه حمل و نقل، روش حمل و نقل بیشتر حمل و نقل دریایی است. دوره ضد زنگ حمل و نقل دریایی طولانی تر است. حمل و نقل دریایی دارای ویژگی های غلظت بالای محیط های خورنده است. هوا حاوی کلرید سدیم، کلرید پتاسیم و سایر مواد است. علاوه بر این، رطوبت در دریا بالا است. قطعات آلومینیومی ریخته گری مستعد خوردگی هستند و با افزایش زمان قرار گرفتن در معرض، پدیده خوردگی به تدریج افزایش می یابد.

قبل از اینکه وسیله نقلیه فروخته شود، برخی از وسایل نقلیه ممکن است برای مدت طولانی در هوای آزاد پارک شوند یا در فواصل طولانی حمل شوند. بدون اقدامات ضد زنگ، قطعات آلومینیومی ریخته‌گری شده مستعد خوردگی هستند. با در نظر گرفتن قطعات آلومینیومی در ناحیه موتور به عنوان مثال، پوشش های آلومینیومی ریخته گری سرسیلندر موتور، روکش های اتاق زنجیر، سیستم تعلیق و سایر مجموعه ها در یک محیط نسبتا بسته احتمال خوردگی بیشتری دارند. منحنی‌های دما و رطوبت در محفظه موتور خودروها که توسط دستگاه‌های ثبت دما و رطوبت در طول فصل بارندگی در شمال چین ثبت شده‌اند، در شکل‌های 2 و 3 نشان داده شده‌اند.

همانطور که از شکل 3 مشاهده می شود، حداکثر محدوده رطوبت نسبی یک وسیله نقلیه در هنگام پارک 70٪ - 100٪ و حداکثر محدوده رطوبت نسبی هنگام رانندگی 60٪ - 70٪ است. خطر خوردگی وسایل نقلیه در صورت پارک طولانی مدت در هوای آزاد بیشتر است. تجزیه و تحلیل نظری و تأیید عملی شرایط خوردگی وضعیت دقیقاً مشابه است.

پس از فروخته شدن خودرو، دمای محفظه موتور در حین رانندگی از 90 درجه سانتیگراد فراتر خواهد رفت. در همان زمان، همراه با جریان سریع هوا، رطوبت نسبی به شدت کاهش می یابد. در شکل 3، پس از فروش خودرو، رطوبت نسبی در محفظه موتور در هنگام استفاده عادی حداقل 5 درصد است. ، خطر خوردگی قطعات آلومینیومی بسیار کم است و کمترین رطوبت نسبی در محفظه موتور خودرویی که در فضای باز پارک شده است حدود 35 درصد است. از تجزیه و تحلیل فوق می توان دریافت که علل واقعی خوردگی ریخته گری آلومینیوم پیچیده است و در چندین پیوند رخ می دهد. لازم است یک فرآیند کامل ضد زنگ فرموله شود و مواد ضد زنگ مناسب انتخاب شود تا به طور موثر از خوردگی قطعات ریخته گری آلومینیوم جلوگیری شود.

4. محلول ضد زنگ

پس از تجزیه و تحلیل سیستماتیک علت خوردگی، طرح های ضد زنگ برای هر پیوند خطر فرموله شد و در آزمایشگاه تأیید شد. فن آوری ضد زنگ در تمام جنبه های تولید، ذخیره سازی، حمل و نقل و مونتاژ آلومینیوم ریخته گری ادغام شده است.

4.1 مواد ضد زنگ

مواد ضد زنگ با توجه به نوع فلزی که محافظت می کنند به مواد ضد زنگ فلزات آهنی و مواد ضد زنگ فلزات غیرآهنی تقسیم می شوند. مواد ضد زنگ موجود در بازار اغلب از آب، روغن، پودر، کاغذ و فیلم پلاستیکی به عنوان حامل استفاده می کنند و مقدار معینی از بازدارنده های خوردگی را برای دستیابی به اثرات ضد زنگ اضافه می کنند. انواع و دوزهای مختلف بازدارنده های خوردگی اثرات ضد زنگ متفاوتی دارند. از طریق یک سری آزمایش در طول فرآیند تایید مواد ضد زنگ و تست‌های سازگاری بین مواد، 3 ماده ضد زنگ مناسب برای آلیاژهای آلومینیومی دایکاست از بیش از 20 نوع مواد ضد زنگ در 3 دسته غربال‌گری شدند (جدول 1). از جمله مواد تمیز کننده، مواد ضد زنگ مبتنی بر آب، فیلم های ضد زنگ فاز بخار و ... موارد اصلی تست آن شامل جلوگیری از زنگ زدگی، خورندگی، تست غربالگری ضد زنگ فاز بخار و ... می باشد.

قطعه آزمایش آلومینیوم ریخته گری پس از سری آزمایش های ضد زنگ در شکل 4 نشان داده شده است. نمونه در شکل 4a تعداد زیادی از محصولات خوردگی سفید را نشان می دهد، نمونه در شکل 4b تعداد زیادی محصولات خوردگی نقطه سیاه را نشان می دهد و نمونه در شکل 4c دست نخورده است. راستی‌آزمایی واقعی خودرو در شکل 5 نشان داده شده است. در شکل 5a، مقدار زیادی از محصولات خوردگی سفید روی ریخته‌گری آلومینیوم ظاهر می‌شود و در شکل 5b، ریخته‌گری آلومینیوم دست نخورده است. انتخاب مواد ضد زنگ مناسب باعث می شود که قطعات ریخته گری آلومینیوم خورده نشوند.

با افزودن مواد پاک کننده، ضد زنگ مبتنی بر آب و مواد ضد زنگ فاز بخار در مرحله ساخت تک تکه، افزودن بسته بندی ضد زنگ فاز بخار در انبار و حمل و نقل مونتاژ، و پاشش مواد ضد زنگ مبتنی بر آب در فرآیند مونتاژ، ذخیره سازی و حمل و نقل خودرو، از بین می رود. مشکلات خوردگی قطعات آلیاژ آلومینیوم

تصویر

4.2 فرآیند ضد زنگ

در مقایسه با فرآیند شکل 1، فرآیند نشان داده شده در شکل 6 به طور کامل فناوری ضد زنگ ریخته گری آلومینیوم را در نظر می گیرد. اقدامات ضد زنگ مربوطه در طول ساخت قطعات جداگانه، مونتاژ مونتاژ، مونتاژ خودرو، ذخیره سازی و حمل و نقل اضافه شده است.

4.2.1 تولید تک تکه

افزودن 3 درصد ماده تمیزکننده قلیایی ضعیف در فرآیند تمیز کردن (جدول 2 را برای عملکرد ماده تمیزکننده ببینید) می تواند به طور موثر عامل رها کننده باقی مانده در فرآیند ریخته گری را حذف کند و از مشکلات خوردگی ناشی از باقی ماندن عامل رهاسازی روی سطح قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست جلوگیری کند.

همانطور که از جدول 2 مشاهده می شود، مواد پاک کننده اسیدی اثر خورنده خاصی بر روی سطح قطعات آلیاژ آلومینیوم ریخته گری شده دارند و اندکی بر ظاهر قطعات آلومینیومی ریخته گری تأثیر می گذارند. عامل تمیز کننده قلیایی ضعیف عملکرد عالی دارد و مشخصات فنی را برآورده می کند. در فرآیند شستشو، 3% ماده ضد زنگ بر پایه آب اضافه می شود (جدول 3 را برای عملکرد عامل ضد زنگ مبتنی بر آب ببینید)، یعنی قطعات آلومینیومی ریخته گری همزمان با شستشو ضد زنگ می شوند، به طوری که قطعات آلومینیومی بدون افزایش طول فرآیند، ضد زنگ می شوند. یک فیلم ضد زنگ روی سطح تشکیل می شود که تاثیری بر اندازه و ظاهر قطعات آلومینیومی ندارد و از بروز مشکلات خوردگی قبل از بسته بندی جلوگیری می کند.

تصویر همانطور که از جدول 3 مشاهده می شود، عامل ضد زنگ مبتنی بر آب A دارای مشخصات فنی است و می تواند اطمینان حاصل کند که قطعات آلومینیومی ریخته گری قبل از بسته بندی برای ضد زنگ دچار مشکلات خوردگی نخواهند شد. پس از اتمام شستشو و جلوگیری از زنگ زدگی، فرآیند خشک کردن اضافه می شود. هدف از بین بردن موثر رطوبت روی سطح قطعات آلومینیومی، یعنی در شیارهای شکاف است. ابتدا از پخت خط اتوماتیک استفاده می شود و سپس شیارها و شکاف ها با هوای فشرده تمیز پاک می شوند. پس از خشک شدن کامل قطعات ریخته گری آلومینیوم، رطوبت نسبی داخل بسته بندی ضد زنگ از 80% به 30% در دمای اتاق کاهش می یابد و به طور موثری خطر خوردگی ناشی از رطوبت نسبی بالا در داخل بسته بندی را کاهش می دهد.

بسته بندی تک تکه فیلم های پلاستیکی معمولی را حذف می کند و از مواد بسته بندی ضد زنگ فاز بخار استفاده می کند. مواد بسته بندی ضد زنگ فاز بخار به طور مداوم بازدارنده خوردگی بخار (Volatile Corrosion Inhibitor، VCI) را به داخل بسته ساطع می کنند، به طور موثری از خوردگی در حین نگهداری و حمل و نقل قطعات جلوگیری می کند (جدول 4)، و اثر ضد زنگ بهتری روی قطعات با ساختار پیچیده دارد و دوره ضد زنگ به طور کلی می تواند از 3 ماه بیشتر شود.

از جدول 4 مشاهده می شود که پس از بسته بندی قطعات آلومینیومی با فیلم ضد زنگ فاز بخار، پس از 3 ماه ماندن در حالت طبیعی، مشکل خوردگی روی سطح وجود ندارد. هنگامی که از فیلم های پلاستیکی معمولی استفاده می شود، مشکلات خوردگی آشکار رخ می دهد.

4.2.2 مونتاژ مونتاژ

مانند بسته بندی یک تکه جلوگیری از زنگ زدگی فاز بخار، مجموعه قطعات آلومینیومی مونتاژ شده در پیشگیری از زنگ زدگی فاز بخار بسته بندی می شود. برای مجموعه‌های بزرگ‌تر (مانند مجموعه‌های موتور)، مقدار مشخصی ماده خشک‌کننده باید به داخل بسته اضافه شود تا اطمینان حاصل شود که رطوبت نسبی در سطح پایینی حفظ می‌شود. کیسه ضد زنگ فاز بخار را به شکل یک کلاه دوش بسازید که می تواند از یک طرف بسته شود (شکل 7)، و بسته بندی ضد زنگ محلی را برای مناطقی که شامل ریخته گری آلومینیوم است انجام دهید. ضد زنگ محلی فاز بخار سه مزیت دارد: اول، ضد زنگ محلی بیشتر هدفمند است، مصرف مواد ضد زنگ را کاهش می دهد. دوم، حجم بسته بندی کوچک است و کار با آن آسان است. سوم، کیسه ضد زنگ با دهانه بسته می تواند به طور موثر از فرار بازدارنده خوردگی فاز بخار جلوگیری کند و دوره کافی ضد زنگ را تضمین کند. نتایج آزمایش مقایسه ای نشان می دهد که اقدامات محلی ضد زنگ موثر هستند.

تصویر

4.2.3 مونتاژ، ذخیره سازی و حمل و نقل خودرو

به منظور جلوگیری از نگهداری طولانی مدت خودرو در هوای آزاد پس از مونتاژ، لازم است قبل از مونتاژ کامل خودرو از خط مونتاژ، پس از ورود به پارکینگ در فضای باز و قبل از رسیدن به فروشگاه 4S برای فروش، بازدارنده زنگ بر پایه آب روی قطعات آلومینیومی ریختگی مربوطه اسپری شود تا اطمینان حاصل شود که کل وسیله نقلیه قبل از فروش دارای خوردگی آلومینیمی است. پس از اجرای اقدامات ضد زنگ، با ردیابی ذخیره سازی و حمل و نقل 1000 خودروی کامل در چین، هیچ مشکل خوردگی در قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست رخ نداد و اقدامات انجام شده تایید شد. پس از تحویل خودرو به کاربر، به دلیل استارت و رانندگی مکرر، دما و رطوبت در محفظه موتور به طور مداوم بالا نخواهد بود و مشکل خوردگی قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست وجود نخواهد داشت.

4.2.4 سایرین

با توجه به مکانیسم خوردگی ریخته‌گری‌های آلومینیومی، دست زدن به قطعات آلومینیومی با دست خالی در تمامی جنبه‌های ساخت، ذخیره‌سازی، حمل و نقل و مونتاژ ریخته‌گری‌های آلومینیومی ممنوع است. از تماس دست‌های عرق‌کرده (حاوی اسید لاکتیک) با قطعات آلومینیومی خودداری کنید. از باران و گرد و غبار اجتناب کنید و اقدامات پیشگیرانه را در اسرع وقت انجام دهید. بسته بندی زنگ زده و سایر پردازش ها.

5. نتیجه گیری

این مقاله تحقیقات عمیقی در مورد مکانیسم خوردگی، علل خوردگی، مواد ضد زنگ و فرآیندهای قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست انجام می دهد و اقدامات ضد زنگ مربوطه را به هر فرآیند مربوطه اضافه می کند تا به هدف ضد زنگ دست یابد. با این حال، عملیات ضد زنگ پیچیده است و برای کنترل تولید مناسب نیست. در آینده، ما باید از خود مواد آلیاژ آلومینیوم دایکاست شروع کنیم و مواد آلیاژ آلومینیوم دایکاست را با مقاومت در برابر خوردگی بالاتر توسعه دهیم تا مشکل خوردگی قطعات آلیاژ آلومینیوم دایکاست را از علت اصلی حذف کنیم.