自動車の軽量化が金属加工産業に与える影響について

自動車産業の発展はあらゆる面から圧力を受けています。過去10年間、車両の重量を減らすために、車両はより薄くて強い材料を使用するため、車が軽くなるほど燃料消費量は少なくなりますが、価格は新しい高級合金自体などのこれらの材料がより高価になり、より高い動作温度で製造することができ、これらの金属および合金は、鋼よりも高温で酸化を受けやすくなります。一部の企業は、さまざまな戦略を使用して、古い技術と新しい技術、プロセス、および材料を組み合わせています。 Houghton Internationalの自動車産業マネージャーであるDavid Budaiは次のように述べています。 Budaiの主な仕事は、生産設備メーカーが開発中または2022年または2023年に発売予定の車両の生産を支援することです。

Budaiは、米国の会社の平均燃費（ガソリン1ガロンあたりのマイルで測定されるCAFEと呼ばれる）を満たすために、米国の機器メーカーは車両重量を減らすためのさまざまな戦略を採用していると言いました。より軽いエンジンを製造するメーカーもあれば、CAFEを改善するために車体パネルなどのより軽い構造部品を製造するメーカーもあります。

機器メーカーは、延性があり耐摩耗性のある材料を探しています。「特定のエンジンコンポーネントでは、パワートレインバルブ、カムシャフト、ピン、クランクシャフト、排気バルブと吸気バルブなど、より多くのアルミニウム合金にチタンが含まれていることに気付きました」とBudai氏は言います。彼の同僚のDr. Zhao Yixingは上級科学者であり、革新チームの責任者であり、新しいアルミニウム合金は高い靭性を持ち、より硬いという。チャオ博士は、実際、航空宇宙産業は幅広いチタンを適用しており、航空産業向けに潤滑媒体メーカーが以前に開発した製品は、ますます他の産業に適用されていると述べました。

処理媒体の開発

材料と合金が変わると、プロセスも変えなければなりません。処方者は、ダウンタイムを削減して生産性を向上させるために、長寿命の処理メディアを探しています。顧客は処理速度を高速化することを望んでいますが、使用量を減らすためにタンクは小さくなると予想されます。誰もが泡が少なく、ワークピースを腐食せず、硬水で安定し、その添加剤が細菌の成長を効果的に抑制することができる処理液を作りたいと思っています（もちろん、抗菌剤は規制を順守することができます）。それだけでなく、金属加工液メーカーは、処理液に漏れるすべての雑多な油に適合する処理媒体を開発しています。

水ベースの処理媒体は主に北米およびアジアの企業で使用されていますが、ヨーロッパの企業も鉱油の使用から水ベースの処理媒体の使用に移行しています。 ha博士は、水ベースの処理媒体はより複雑であり、そのすべての成分のバランスを取る必要があると述べました。高強度の材料を処理する場合、より多くの熱が生成され、水ベースの処理媒体は鉱油よりも優れた冷却剤です。新技術の水溶性処理媒体は、より優れた洗浄特性（汚れ粒子の蓄積を防ぎ、金属表面に付着する）、および強い分散と湿潤特性を持ち、これらはすべて軽金属の処理に必要です。

高温高圧

軟金属の高速加工に適した加工液には、摩擦による過熱を防ぐために、良好な冷却特性と潤滑特性が必要です。温度が高すぎると、軟らかい金属が膨張して強度が失われます。ただし、多くの新しい高強度合金を製造するには、より高い温度に加熱する必要があります。

マッコールは、以前は航空宇宙産業でのみ使用されていたアルミニウム合金が、今では自動車産業でも利用できるようになったと述べました。合金6000および7000は、通常、260〜400°C（500〜750°F）の高温で形成されます。これにより、成形に使用される潤滑剤の種類の範囲が狭くなります。マッコールは、自動車産業は高温高圧条件下で潤滑剤を使用しなければならないが、潤滑剤は接着剤、クリーナー、プライマー、溶接部と適合性がある必要があると述べた。

アルミニウムの酸化

鉄金属は、中性から酸性の環境では腐食しやすいが、表面酸化物層は高pHで安定しているため、強アルカリ環境では発生しません。アルミニウムは容易に保護酸化物層を形成しますが、酸化物は中性点の両側の比較的狭いpH領域で安定しています。通常、金属加工媒体は、高価なスチール製工具を保護するために、9を超えるpHを維持します。ただし、この高pHでは、アルミニウム部品が腐食および変色し、高アルカリ性液体が保護酸化アルミニウム層を迅速に溶解する可能性があるため、金属処理媒体に腐食防止剤を添加する必要があります。

加工または研削は、ワークピースの表面の酸化物層を除去し、新しい金属表面を作成します。このプロセスでは、処理媒体を使用して、ツールまたはチップとの直接接触から新しい金属表面を保護し、ビルドアップエッジを作成します。

わずかな腐食は、アルミニウム部品の黄色または金色の変色を引き起こす可能性があります。正しい金属処理媒体を使用しても、これは通常、作動流体を長時間使用した場合にのみ発生し、腐食防止添加剤はほとんど使い果たされます。いつ発生します。非鉄金属にのみ適した加工材料を使用してアルミニウム部品を加工すると、より深刻な腐食を引き起こし、灰色または黒色の変色を引き起こす傾向があります。正しい金属加工液を使用しても、プール側に添加剤（トリアジン系殺菌剤など）を追加し、処理媒体のpHが高すぎると、処理中にアルミニウムの腐食が発生します。

適応問題

いくつかの処理媒体の処方は、さまざまな用途向けに宣伝されており、広範囲の金属処理用途に適しています。「これはバランスの追求です」とマッカレンは言いました。 1つの金属または1つのレシピに対して最適化できますが、「ユーザーは工場にあまりにも多くの異なる処理メディアを保存することを望んでいません」。したがって、これは在庫の簡素化とパフォーマンスの最適化の間の妥協点です。「このプロセスが重要な場合、特定の種類の操作にのみ特定の処理メディアを使用できます」とMcGall氏は言います。

処理媒体は、ワークピース（高強度鋼の亜鉛メッキコーティングを含むさまざまな表面処理を施すことができる）と互換性があるだけでなく、接触しているさまざまな工具材料と金型コーティングとも互換性がある必要があります。

環境要因

軽金属の開発を推進する主な要因は、環境保護に資する車両燃料の経済的需要の改善です。環境要因も処理媒体の配合に影響します。現在、「最小潤滑」（MQL）の傾向があり、「大潤滑」に取って代わります。この方法では、通常、製造装置と処理媒体を変更する必要があります。

ドライ加工は多くの作業で成功していることが証明されていますが、工具の摩耗を減らし、残留応力、寸法誤差、表面仕上げを減らすことで高い許容誤差を生み出すために、冷却と潤滑を必要とする作業には金属加工媒体が必要です。高品質のパーツ。また、メディアを処理することで、過剰な熱を発生させることなく、マシンをより高速で実行できます。

環境要因も添加剤の使用に影響します。たとえば、硫黄、塩素、リン添加剤などの従来のEP添加剤は、鋼と反応できますが、非鉄金属、亜鉛めっき鋼、工具コーティングとは必ずしも反応しません。塩素含有処理液は機器メーカーでは使用されなくなりましたが、一部のステンレス鋼処理などの一部のヘビーデューティ処理では、塩素含有処理媒体の交換が困難です。

スリンクマンは、規制要件は地域によって異なると述べました。製品が基準を満たしていることを確認するために、製品ラインの包括的なレビューを行う必要があります。規制の変更に対応し、フォーミュラの再調整の作業負荷を軽減するために、製品を開発する際にさまざまな分野で使用できる原材料を見つける必要があります。

カモディは、ホートンの顧客の多くが世界のほとんどまたはすべての地域でこれらの製品を使用したいが、時には水質のさまざまな違いに適応するために特別な地域の処方を作成する必要があると指摘しました。

未来に目を向ける

マクルーアは、競争と規制がともに金属加工媒体の改革を促進すると述べた。処理媒体の処方の変更は、部品メーカーの新しい要件だけでなく、化学会社のR＆Dラボの新製品によっても推進されています。

自家用車と小型商用車の世界的な需要は、今後5年間で5.5％増加すると予想されます。軽量アルミニウムやチタン合金などの新しい材料が軽量化と燃料効率の改善を試みているため、中小規模の燃料電池の需要も同時に増加します。技術の進歩と同時に、金属加工媒体の性能を向上させ、工具寿命を延ばし、加工品質を確保するという前提の下で包括的な使用コストを削減することも必要です。

V6およびI4エンジンへのV8エンジンの小型化とターボチャージの追加により、自動車の重量損失の傾向は継続しています。小型のターボチャージャー付きガソリンエンジンはより多くの熱を発生し、それによりボンネットの下の温度が上昇します。数年前、一部のメーカーはスチール製エンジン部品の代わりに熱可塑性プラスチックを使用していましたが、現在、一部の一般的な熱可塑性プラスチックはこれらの高熱放散小型エンジンで発生する高熱を常に経済的に処理することができませんしたがって、アルミニウムとマグネシウムは、より費用対効果の高い代替品と見なされます。

新しい材料とプロセスを効率的で信頼性の高い車両に統合することは、業界にとって複雑な課題です。ただし、自動車業界の金属加工メディアのR＆D専門家は、明らかにこれに十分に備えています。

この記事の所有権は

https://www.cncmachiningptj.com/

からのものです。