La aleación de aluminio es ligera, tiene buena conductividad térmica y resistencia a la corrosión, lo que cumple con los requisitos de ligereza, ahorro de energía y reducción de emisiones en la industria automotriz. Por lo tanto, el uso de aleación de aluminio fundido para fabricar la cubierta de la transmisión automotriz es la tendencia de desarrollo. Sin embargo, las piezas de trabajo de aleación de aluminio son propensas a diversos defectos superficiales, principalmente reflejados como defectos de manchas negras. Se analiza el defecto de mancha negra en la superficie de la forja de brida de aleación de aluminio 5A02 y se determina la contaminación por medios orgánicos. Se descubre que los defectos de mancha negra en los productos de aleación de aluminio 7A04 son causados por la corrosión de sustancias corrosivas y la contaminación orgánica. Estos defectos superficiales afectan la apariencia y la tasa de calificación del producto, y causan efectos adversos en la imagen de la empresa y el producto.
Un fabricante de transmisiones tiene una línea de producción de fundición a presión y mecanizado para la cubierta de la transmisión y el embrague de automóviles. El material de la cubierta de la transmisión y el embrague es aleación de aluminio fundido ADC12. Sin embargo, en el proceso de procesamiento y almacenamiento de las cubiertas de la carcasa de aleación de aluminio fundido a presión, es fácil que aparezcan manchas negras en la superficie.
En este documento, de acuerdo con las condiciones reales de producción y almacenamiento del sitio de procesamiento de piezas de trabajo de aleación de aluminio, combinado con microscopía electrónica de barrido y otros medios analíticos, se analizaron la morfología de la superficie y la composición de diferentes tipos de defectos de manchas negras, se discutió el mecanismo de influencia de cada enlace del proceso de producción en los defectos de manchas negras, y sobre esta base, se propusieron medidas de optimización del proceso específicas. Para lograr el propósito de reducir los defectos de manchas negras y mejorar la calidad del producto.
1. Análisis preliminar
Las morfologías de los defectos de manchas negras generadas durante el procesamiento y almacenamiento de la cubierta de la carcasa de aleación de aluminio fundido a presión ADC12 se dividen principalmente en dos categorías, y las morfologías macro de las dos se muestran en la Figura 1. Como se puede ver en la Figura 1, el tipo de defecto 1 son manchas negras continuas en forma de escamas, que son significativamente más oscuras que las áreas normales. La apariencia macro del tipo de defecto 2 es una adhesión blanca o grisácea en polvo, y después de la eliminación adhesiva, aparecen manchas negras con distribución puntual. El proceso de producción principal de la cubierta de la carcasa de aleación de aluminio es: fundición a presión → granallado → mecanizado → limpieza → secado → almacenamiento. Los principales procesos de producción y otras condiciones de los dos tipos de defectos de manchas negras se comparan en la Tabla 1.
2. Observación de la microestructura y análisis del espectro de energía
Los dos tipos de defectos de manchas negras ocurren en la superficie sin procesar de la aleación de aluminio. Se toman respectivamente muestras típicas de la superficie normal sin procesar sin defectos, el tipo de defecto 1 y el tipo de defecto 2. Después de la limpieza por ultrasonidos en éter de petróleo, se observan las morfologías de las partes de manchas negras utilizando un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo.
Como se puede ver en la Figura 2, la superficie no mecanizada normal de la pieza de trabajo de aleación de aluminio es relativamente densa bajo la acción del granallado de acero, pero hay muchos hoyos causados por el granallado de acero, y la topografía general no es lisa. A mayor aumento, se encuentra que los escombros en forma de escamas o granulares se distribuyen en la superficie normal. La microestructura del tipo de defecto 1 no tiene diferencias obvias con la superficie normal, y se conservan los hoyos y los escombros causados por el proceso de granallado. La micromorfología del adhesivo blanco del tipo de defecto 2 son escombros granulares. Después de limpiar el adhesivo blanco con ultrasonidos, la micromorfología del sustrato es significativamente diferente a la de la superficie normal, mostrando una estructura de red porosa de pequeño tamaño. Se realizó un análisis espectral EDS en cada región característica de las superficies normal y defectuosa respectivamente, y los resultados del análisis se mostraron en la Figura 3.
Los resultados de las pruebas EDS muestran que la superficie normal de la matriz está compuesta principalmente por los componentes originales de la aleación de aluminio ADC12, además, también contiene una cierta cantidad de elementos C y O, que pueden provenir de la contaminación por medios industriales orgánicos y la ligera oxidación encontrada por la pieza de trabajo durante el procesamiento, mientras que la composición de los escombros de la superficie normal es completamente diferente a la de la matriz, y la composición del elemento principal es Fe. Y hay un alto contenido de Cr, se puede inferir que en el proceso de granallado, es difícil eliminar la adhesión de los escombros de perdigones de acero.
En comparación con la superficie normal, la matriz y los escombros del tipo de defecto 1 contienen un mayor contenido de elementos C y O, y están más seriamente contaminados por medios industriales orgánicos. Además, el contenido del elemento Si en la matriz del tipo de defecto 1 aumenta significativamente.
Como el tipo de defecto 1 ocurre principalmente después del proceso de fundición a presión, basado en su morfología microscópica de la superficie, se puede inferir que es causado por la adhesión orgánica producida durante el proceso de fundición a presión, y el medio industrial expuesto a la pieza de trabajo durante el proceso de fundición a presión es el agente desmoldeante. Según la investigación, el componente principal del agente desmoldeante para piezas de aluminio utilizado en la fundición a presión de este producto es el aceite de silicona, que se combina con el alto contenido de silicio en la matriz superficial del tipo de defecto 1. Se puede inferir además que el tipo de defecto 1 es causado por la acumulación, adhesión, oxidación y decoloración de los agentes desmoldeantes que contienen silicio durante la fundición a presión.
La característica principal del adhesivo blanco del tipo de defecto 2 es el alto contenido del elemento O, lo que sugiere que el componente principal del adhesivo blanco es óxido o hidróxido de Al. Después de eliminar el adhesivo blanco, aparece una pequeña estructura de red porosa en la matriz del tipo de defecto 2, y el contenido del elemento O también es alto. Además, no hay adhesión de virutas de acero en la matriz del tipo de defecto 2, pero el contenido del elemento Fe en el área de prueba aumenta. Se especula que las virutas de acero que originalmente se adherían a la superficie en esta área tienen corrosión galvánica con la matriz durante el almacenamiento, y ocurre la reacción de oxidación entre los dos. Las virutas de acero se distribuyen en la superficie de la matriz en forma de óxidos de hierro, mientras que la matriz de aleación de aluminio tiene una corrosión porosa, y se vuelve cada vez más grave con el paso del tiempo, lo que resulta en productos de corrosión blancos o grises que flotan en la superficie de la pieza de trabajo.
En resumen, las principales causas de los tipos de defectos 1 y 2 son:
1) En el proceso de fundición a presión, el enriquecimiento no uniforme de los agentes desmoldeantes que contienen silicio resultó en acumulación y adhesión, y la decoloración por oxidación resultó en manchas de silicio;
2) Después del granallado, la superficie de la pieza de trabajo se adhiere a una gran cantidad de escombros de perdigones de acero, que reaccionan con la matriz de aluminio en el ambiente húmedo, agravando la corrosión de la matriz de aleación de aluminio;
3) El pozo de granallado causado por el granallado de perdigones de acero es fácil de acumular el medio de procesamiento, lo que no es propicio para el secado de la pieza de trabajo y hace que la superficie de la pieza de trabajo sea más propensa a la corrosión oxidativa;
4) El proceso de producción y almacenamiento es irrazonable, y la prevención de la corrosión no se considera completamente.
3. Medidas para prevenir defectos de manchas negras
De acuerdo con las características y causas de los diferentes tipos de defectos de manchas negras en la cubierta de la carcasa de aleación de aluminio de la empresa, combinado con la situación real, se proponen las principales medidas para prevenir tales defectos de manchas negras desde cada proceso de producción de aluminio.
3.1 Proceso de fundición a presión
Después del análisis experimental, el agente desmoldeante utilizado en el campo tiene un efecto deficiente en la inhibición de la corrosión del aluminio y causará una corrosión grave en la superficie de las piezas de aluminio. En el proceso de fundición a presión y liberación, el agente desmoldeante que contiene silicio se presiona y se adhiere a la superficie de las piezas de aluminio, lo que es fácil de producir grandes áreas de manchas negras orgánicas.
Basado en la comprensión del mercado y el análisis del rendimiento del producto, se utiliza el agente desmoldeante sin silicio con mejor inhibición de la corrosión en el aluminio para reducir la corrosión causada por el agente desmoldeante en las piezas de aluminio, y se optimiza el proceso de fundición a presión para mejorar la acumulación del agente desmoldeante.
3.2 Proceso de granallado
El granallado puede densificar la superficie, aumentar la resistencia superficial y la resistencia al desgaste, y mejorar la presencia de microporos en la superficie de la fundición a presión. Sin embargo, la rugosidad superficial de las piezas de aluminio aumenta significativamente después del granallado, lo que resulta en el residuo del fluido de procesamiento y el fluido de limpieza fácilmente generado durante el proceso de procesamiento y limpieza posterior, y no es propicio para el secado de las piezas de aluminio durante el proceso de almacenamiento. Además, el tratamiento de granallado hace que la superficie de las piezas de aluminio se adhiera a una gran cantidad de virutas de acero, formando una celda galvánica bimetálica, lo que intensifica la corrosión de las piezas de aluminio. Se recomienda cambiar el material de la arena de granallado para evitar la corrosión bimetálica.
3.3 Mecanizado
El líquido de procesamiento es el principal medio industrial en contacto con las piezas de aluminio durante el proceso de procesamiento, y puede permanecer en la superficie de la pieza de trabajo durante mucho tiempo en caso de limpieza insuficiente, y el valor de pH del líquido de procesamiento es demasiado alto y el rendimiento de inhibición de la corrosión es insuficiente, lo que causará la corrosión de las piezas de aluminio. Además, el líquido de procesamiento en el sitio contiene polvo de aluminio, virutas de aluminio, virutas de hierro, aceite misceláneo, bacterias y hongos, lo que puede causar la falla y el deterioro del líquido de procesamiento y afectar el rendimiento de inhibición de la corrosión del líquido de procesamiento, creando condiciones para el moho por corrosión de las piezas de aluminio y acelerando la producción de manchas de corrosión y manchas de moho. Se debe utilizar el fluido de procesamiento con un valor de pH moderado, un buen rendimiento de inhibición de la corrosión del aluminio y una buena estabilidad biológica, y se debe realizar el mantenimiento en el sitio del fluido de procesamiento para formar un plan de mantenimiento sistemático en tiempo real, y el valor de pH y la concentración del fluido de procesamiento deben controlarse dentro de un cierto rango, y el contenido de impurezas, el número de colonias y la dureza deben controlarse.
3.4 Proceso de limpieza y secado
Si se utiliza agua o un agente de limpieza con un rendimiento de inhibición de la corrosión del aluminio insuficiente para limpiar la pieza de trabajo, y el secado posterior no es completo, el peligro oculto del moho por corrosión se forma fácilmente durante el almacenamiento. Se debe utilizar una solución de limpieza con excelente inhibición de la corrosión y secar completamente después de la limpieza para evitar residuos de líquido.
3.5 Proceso de almacenamiento
La fundición a presión, el procesamiento y el almacenamiento deben llevarse a cabo en diferentes áreas para evitar que el polvo y los medios industriales líquidos contaminen el entorno de almacenamiento de la pieza de trabajo; Evite el almacenamiento al aire libre. Además, se debe hacer protección contra la humedad durante el almacenamiento de piezas de aluminio, y se debe realizar una inspección y mantenimiento regulares durante la temporada propensa a la corrosión, como la lluvia de ciruelas y las heladas.
4. Observaciones finales
Basado en las características de la fundición a presión, el procesamiento, el almacenamiento y la gestión en el procesamiento de la cubierta de la carcasa de aleación de aluminio ADC12, se proponen las principales medidas de control para prevenir la aparición de dos tipos de defectos de manchas negras superficiales. Después de tomar las medidas anteriores, la incidencia de dos tipos de defectos de manchas negras se reduce en gran medida, lo que juega un papel importante en la mejora de la calidad y el control de costos de los productos de cubierta de la carcasa de aleación de aluminio.
(www.profiles-aluminum.com; sales@profiles-aluminum.com).
