Pesquisa sobre tecnologia antiferrugem de peças automotivas de liga de alumínio fundido

1 Introdução

Com o desenvolvimento da tecnologia leve para automóveis, materiais leves são cada vez mais utilizados em carrocerias de automóveis. Por exemplo, com a premissa de garantir o desempenho, os não metais são usados ​​para substituir os metais e os metais de baixa densidade são usados ​​para substituir os metais de alta densidade. O material de muitas peças do carro foi substituído de ferro fundido por liga de alumínio fundido, o que reduz a qualidade do veículo, reduzindo assim o consumo de combustível e as emissões. No entanto, as peças de liga de alumínio fundido são propensas à corrosão em condições naturais.

Algumas peças do corpo em liga de alumínio fundido não são protegidas por revestimentos de pintura. Por exemplo, algumas peças de alumínio dentro do compartimento do motor e no chassi sofrerão corrosão antes do veículo ser vendido. Embora não afete suas propriedades mecânicas, afeta seriamente a qualidade da aparência e gera reclamações dos consumidores. Até mesmo reivindicar. Atualmente, há pouca pesquisa sistemática e aprofundada sobre o problema de corrosão das peças fundidas de alumínio, e a falta de tecnologia antiferrugem adequada tem atormentado os OEMs e os fornecedores de peças fundidas de alumínio. Com base no fenômeno da corrosão, este artigo analisa sistematicamente as causas da corrosão e formula medidas antiferrugem de todo o processo de pesquisa e desenvolvimento de peças de liga de alumínio fundido, fabricação, armazenamento e transporte, montagem de montagem, montagem de veículos, armazenamento e transporte, e forma documentos operacionais e padrões corporativos. Após a implementação de diversas medidas antiferrugem, as reclamações causadas pela corrosão das peças de liga de alumínio fundido foram eliminadas.

2. Mecanismo de corrosão

Existem três razões principais para a corrosão das peças fundidas de alumínio:

um. Depois que as peças de alumínio são jateadas, o filme de óxido formado na superfície não é denso e não pode proteger o material de base;

b. O elemento alumínio e Al2O3 são substâncias anfotéricas e podem reagir quimicamente com ácidos e bases (ao reagir com ácido, Al+HCl→AlCl3, Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O; ao reagir com álcali, Al+KOH+H2O→ KAlO2, KAl2O3+2KOH→2KAlO2+H2O);

c. As peças de alumínio aceleram a corrosão quando expostas à água ou poeira. Cada partícula de poeira é um núcleo de corrosão. A estrutura da poeira é solta e porosa. É fácil absorver umidade, sulfeto, cloreto, etc. no ar sob alta umidade no verão e condensação no inverno. Formam-se substâncias ácidas, causando corrosão das peças de alumínio.

3. Análise da verdadeira causa da corrosão

Antes de formular um plano de prevenção de ferrugem, você deve primeiro compreender os processos atuais de fabricação, armazenamento, transporte e montagem de peças de liga de alumínio fundido (Figura 1) e analisar os riscos de corrosão em todo o processo.

Como pode ser observado na Figura 1, nenhum tratamento antiferrugem é realizado nas peças fundidas de alumínio durante todo o processo de fabricação. Existe risco de corrosão na limpeza, embalagem, armazenamento e transporte de peças únicas, armazenamento e transporte de montagem, armazenamento e transporte completo de veículos e manutenção na loja. .

No processo de limpeza de peças de alumínio fundido simples, devido ao controle de custos por parte dos fornecedores de peças e à falta de tecnologia antiferrugem, o agente de limpeza selecionado não é adequado para limpar a superfície de peças de alumínio fundido, não tem função antiferrugem e irá acelerar a corrosão das peças fundidas de alumínio. Parâmetros do processo como concentração do agente de limpeza e ciclos de troca de água não são rigorosamente controlados, resultando em limpeza incompleta do agente desmoldante e poeira na superfície das peças fundidas de alumínio, aumentando o risco de corrosão.

No processo de enxágue de peças de alumínio fundido simples, nenhum agente antiferrugem foi adicionado e as peças não foram secas, deixando agente de limpeza, água e poeira permanecendo na superfície das peças de alumínio para formar núcleos de corrosão, acelerando a corrosão das peças de alumínio.

Peças individuais e conjuntos de alumínio fundido não são embalados com materiais antiferrugem antes do armazenamento e transporte, resultando na prevenção descontrolada da ferrugem durante o armazenamento e transporte. A corrosão é mais provável de ocorrer durante a estação chuvosa ou sob condições de transporte. Considerando o custo de transporte, o meio de transporte é principalmente o transporte marítimo. O período antiferrugem do transporte marítimo leva mais tempo. O transporte marítimo possui características de alta concentração de meios corrosivos. O ar contém cloreto de sódio, cloreto de potássio e outras substâncias. Além disso, a umidade do mar é elevada. As peças de alumínio fundido são propensas à corrosão e, à medida que o tempo de exposição aumenta, o fenômeno da corrosão aumenta gradualmente.

Antes de o veículo ser vendido, alguns veículos podem ficar estacionados ao ar livre por muito tempo ou transportados por longas distâncias. Sem medidas antiferrugem, as peças de alumínio fundido ficam sujeitas à corrosão. Tomando como exemplo as peças de alumínio na área do motor, as tampas do cabeçote do motor em alumínio fundido, as tampas da sala da corrente, a suspensão e outros conjuntos têm maior probabilidade de sofrer corrosão em um ambiente relativamente fechado. As curvas de temperatura e umidade no compartimento do motor dos automóveis registradas pelos registradores de temperatura e umidade durante a estação chuvosa no norte da China são mostradas nas Figuras 2 e 3.

Como pode ser visto na Figura 3, a faixa máxima de umidade relativa de um veículo quando estacionado é de 70% a 100%, e a faixa máxima de umidade relativa ao dirigir é de 60% a 70%. O risco de corrosão dos veículos quando estacionados ao ar livre por muito tempo é maior. Análise teórica e verificação prática das condições de corrosão A situação é exatamente a mesma.

Após a venda do veículo, a temperatura no compartimento do motor excederá 90°C durante a condução. Ao mesmo tempo, acompanhado por um rápido fluxo de ar, a umidade relativa cai drasticamente. Na Figura 3, após a venda do veículo, a umidade relativa no compartimento do motor durante o uso normal é de pelo menos 5%. , o risco de corrosão das peças de alumínio é extremamente baixo e a umidade relativa mais baixa no compartimento do motor de um veículo estacionado ao ar livre é de cerca de 35%. A partir da análise acima, pode-se perceber que as reais causas da corrosão das peças fundidas de alumínio são complexas e ocorrem em múltiplos elos. É necessário formular um processo antiferrugem completo e selecionar materiais antiferrugem apropriados para prevenir eficazmente a corrosão das peças fundidas de alumínio.

4. Solução antiferrugem

Após análise sistemática das causas da corrosão, foram formulados planos antiferrugem para cada elo de risco e verificados em laboratório. A tecnologia antiferrugem foi integrada em todos os aspectos da fabricação, armazenamento, transporte e montagem de peças fundidas de alumínio.

4.1 Materiais antiferrugem

Os materiais antiferrugem são divididos em materiais antiferrugem de metais ferrosos e materiais antiferrugem de metais não ferrosos de acordo com o tipo de metal que protegem. Os materiais antiferrugem no mercado geralmente usam água, óleo, pó, papel e filme plástico como transportadores e adicionam uma certa quantidade de inibidores de corrosão para obter efeitos antiferrugem. Diferentes tipos e dosagens de inibidores de corrosão têm diferentes efeitos antiferrugem. Através de uma série de testes durante o processo de aprovação de materiais antiferrugem e testes de compatibilidade entre materiais, 3 materiais antiferrugem adequados para ligas de alumínio fundido foram selecionados entre mais de 20 tipos de materiais antiferrugem em 3 categorias (Tabela 1). Incluindo agentes de limpeza, agentes antiferrugem à base de água, filmes antiferrugem em fase de vapor, etc. Seus principais itens de teste incluem prevenção de ferrugem, corrosividade, testes de triagem antiferrugem em fase de vapor, etc.

A peça de teste de alumínio fundido após a série de testes antiferrugem é mostrada na Figura 4. A amostra na Figura 4a mostra um grande número de produtos de corrosão brancos, a amostra na Figura 4b mostra um grande número de produtos de corrosão de manchas pretas e a amostra na Figura 4c está intacta. A verificação real do veículo é mostrada na Figura 5. Na Figura 5a, uma grande quantidade de produtos de corrosão brancos aparece na peça fundida de alumínio e na Figura 5b, a peça fundida de alumínio está intacta. A escolha de materiais antiferrugem apropriados garantirá que as peças fundidas de alumínio não sofrerão corrosão.

Ao adicionar agentes de limpeza, agentes antiferrugem à base de água e materiais antiferrugem em fase de vapor na fase de fabricação de peça única, adicionar embalagens antiferrugem em fase de vapor no armazenamento e transporte de montagens e pulverizar agentes antiferrugem à base de água no processo de montagem, armazenamento e transporte de veículos, o processo de fundição sob pressão é eliminado. Problemas de corrosão em peças de liga de alumínio.

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4.2 Processo antiferrugem

Comparado com o processo da Figura 1, o processo mostrado na Figura 6 considera totalmente a tecnologia antiferrugem das peças fundidas de alumínio. Medidas antiferrugem correspondentes foram adicionadas durante a fabricação de peças individuais, montagem do conjunto, montagem do veículo, armazenamento e transporte.

4.2.1 Fabricação de peça única

Adicionar 3% de agente de limpeza alcalino fraco no processo de limpeza (consulte a Tabela 2 para obter o desempenho do agente de limpeza) pode remover efetivamente o agente desmoldante restante no processo de fundição e evitar problemas de corrosão causados ​​pelo agente desmoldante remanescente na superfície das peças de liga de alumínio fundido.

Como pode ser visto na Tabela 2, os agentes de limpeza ácidos têm um certo efeito corrosivo na superfície das peças de liga de alumínio fundido e afetam ligeiramente a aparência das peças de alumínio fundido. O agente de limpeza fracamente alcalino apresenta excelente desempenho e atende às especificações técnicas. No processo de enxágue, é adicionado 3% de agente antiferrugem à base de água (ver Tabela 3 para o desempenho do agente antiferrugem à base de água), ou seja, as peças de alumínio fundido são à prova de ferrugem ao mesmo tempo que o enxágue, para que as peças de alumínio possam ficar à prova de ferrugem sem aumentar a duração do processo. Na superfície é formada uma película antiferrugem que não altera o tamanho e a aparência das peças de alumínio e evita problemas de corrosão antes da embalagem.

Figura Como pode ser visto na Tabela 3, o agente antiferrugem A à base de água atende às especificações técnicas e pode garantir que as peças de alumínio fundido não sofrerão problemas de corrosão antes de serem embaladas para antiferrugem. Após a conclusão do enxágue e da prevenção contra ferrugem, um processo de secagem é adicionado. O objetivo é remover efetivamente a umidade da superfície das peças de alumínio, ou seja, das ranhuras das fendas. Primeiro, é usado o cozimento automático em linha e, em seguida, as ranhuras e lacunas são purgadas com ar comprimido limpo. Após a secagem completa das peças fundidas de alumínio, a umidade relativa dentro da embalagem à prova de ferrugem é reduzida de 80% para 30% em temperatura ambiente, reduzindo efetivamente o risco de corrosão devido à alta umidade relativa dentro da embalagem.

A embalagem de peça única elimina filmes plásticos comuns e utiliza materiais de embalagem antiferrugem em fase de vapor. Os materiais de embalagem antiferrugem em fase de vapor emitem continuamente inibidor de corrosão por vapor (Inibidor de corrosão volátil, VCI) no interior da embalagem, prevenindo efetivamente a corrosão durante o armazenamento e transporte de peças (Tabela 4), e tem um melhor efeito antiferrugem em peças com estruturas complexas, e o período antiferrugem pode geralmente exceder 3 meses.

Pode-se observar na Tabela 4 que após as peças fundidas de alumínio serem embaladas com filme antiferrugem em fase de vapor, não há problema de corrosão na superfície após serem deixadas no estado natural por 3 meses. Quando são usados ​​filmes plásticos comuns, ocorrem problemas óbvios de corrosão.

4.2.2 Montagem de montagem

Da mesma forma que a embalagem de prevenção de ferrugem em fase de vapor de peça única, o conjunto de peças de alumínio montadas é embalado em prevenção de ferrugem em fase de vapor. Para conjuntos maiores (como conjuntos de motores), uma certa quantidade de dessecante precisa ser adicionada dentro da embalagem para garantir que a umidade relativa seja mantida em um nível baixo. Faça o saco antiferrugem de fase vapor no formato de uma touca de banho que pode ser fechada de um lado (Figura 7) e faça embalagem antiferrugem local para áreas que envolvam fundições de alumínio. O antiferrugem local em fase de vapor tem três vantagens: Primeiro, o antiferrugem local é mais direcionado, reduz o consumo de materiais antiferrugem; segundo, o volume da embalagem é pequeno e fácil de operar; terceiro, o saco antiferrugem com a boca fechada pode prevenir eficazmente o escape do inibidor de corrosão em fase de vapor e garantir um período antiferrugem suficiente. Os resultados dos testes comparativos provam que as medidas antiferrugem locais são eficazes.

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4.2.3 Montagem, armazenamento e transporte de veículos

Para evitar que todo o veículo seja armazenado ao ar livre por muito tempo após a montagem, é necessário pulverizar inibidor de ferrugem à base de água nas peças de alumínio fundido relevantes antes de todo o veículo ser montado fora da linha de montagem, após entrar no estacionamento ao ar livre e antes de chegar à loja 4S para venda, para garantir que todo o veículo fundido em alumínio esteja livre de corrosão antes da venda. Após a implementação das medidas antiferrugem, ao rastrear o armazenamento e transporte de 1.000 veículos completos na China, não ocorreram problemas de corrosão nas peças de liga de alumínio fundido e as medidas foram verificadas como eficazes. Após a entrega do veículo ao usuário, devido à partida e condução frequentes, a temperatura e a umidade no compartimento do motor não serão continuamente altas e não haverá problemas de corrosão nas peças de liga de alumínio fundido.

4.2.4 Outros

De acordo com o mecanismo de corrosão das peças fundidas de alumínio, é proibido tocar nas peças de alumínio com as mãos desprotegidas em todos os aspectos da fabricação, armazenamento, transporte e montagem de peças fundidas de alumínio. Evite que mãos suadas (contendo ácido lático) entrem em contato com peças de alumínio; evite chuva e poeira e tome medidas preventivas o mais cedo possível. Embalagem de ferrugem e outros processamentos.

5. Conclusão

Este artigo conduz pesquisas aprofundadas sobre o mecanismo de corrosão, causas de corrosão, materiais antiferrugem e processos de peças de liga de alumínio fundidas e adiciona medidas antiferrugem correspondentes a cada processo relevante para atingir o objetivo de antiferrugem. No entanto, a operação antiferrugem é complicada e não conduz ao controle da produção. No futuro, devemos começar a partir do próprio material de liga de alumínio fundido e desenvolver materiais de liga de alumínio fundido com maior resistência à corrosão para eliminar a causa raiz do problema de corrosão das peças de liga de alumínio fundido.