Uvod
Z razvojem avtomobilske industrije hitro raste tudi trg udarnih nosilcev iz aluminijevih zlitin, čeprav je po skupni velikosti še vedno relativno majhen. V skladu z napovedmi Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance za kitajski trg udarnih žarkov iz aluminijevih zlitin naj bi do leta 2025 povpraševanje na trgu znašalo približno 140.000 ton, velikost trga pa naj bi dosegla 4,8 milijarde RMB. Do leta 2030 naj bi povpraševanje na trgu znašalo približno 220.000 ton, z ocenjeno velikostjo trga 7,7 milijarde RMB in skupno letno stopnjo rasti približno 13 %. Razvojni trend zmanjševanja teže in hitra rast modelov vozil srednjega do višjega razreda sta pomembna gonilna dejavnika za razvoj udarnih žarkov iz aluminijeve zlitine na Kitajskem. Tržni obeti za avtomobilske ohišja udarnih žarkov so obetavni.
Ker se stroški znižujejo in tehnologija napreduje, postajajo nosilci sprednjih udarcev in zaboji iz aluminijeve zlitine postopoma bolj razširjeni. Trenutno se uporabljajo v modelih vozil srednjega do višjega razreda, kot so Audi A3, Audi A4L, BMW serije 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal in Buick LaCrosse.
Udarni nosilci iz aluminijeve zlitine so v glavnem sestavljeni iz udarnih prečk, zaščitnih škatel, pritrdilnih osnovnih plošč in tulcev vlečnih kavljev, kot je prikazano na sliki 1.
Slika 1: Sklop udarnega žarka iz aluminijeve zlitine
Crash box je kovinska škatla, ki se nahaja med udarnim žarkom in dvema vzdolžnima nosilcema vozila in v bistvu služi kot posoda za absorpcijo energije. Ta energija se nanaša na silo udarca. Ko vozilo doživi trčenje, ima udarni žarek določeno stopnjo sposobnosti absorpcije energije. Če pa energija preseže zmogljivost udarnega žarka, jo bo prenesla v polje trka. Crash box absorbira vso udarno silo in se sam deformira, kar zagotavlja, da vzdolžni nosilci ostanejo nepoškodovani.
1 Zahteve za izdelek
1.1 Mere morajo ustrezati zahtevam tolerance risbe, kot je prikazano na sliki 2.
1.3 Zahteve za mehansko delovanje:
Natezna trdnost: ≥215 MPa
Meja tečenja: ≥205 MPa
Raztezek A50: ≥10%
1.4 Zmogljivost drobljenja Crash Box:
Vzdolž osi X vozila z uporabo trčne površine, ki je večja od prečnega prereza izdelka, obremenitev s hitrostjo 100 mm/min do zmečkanja s stopnjo stiskanja 70 %. Začetna dolžina profila je 300 mm. Na stičišču ojačitvenega rebra in zunanje stene morajo biti razpoke manjše od 15 mm, da se štejejo za sprejemljive. Zagotoviti je treba, da dovoljene razpoke ne ogrožajo drobilne absorpcijske sposobnosti profila in da na drugih območjih po drobljenju ne sme biti večjih razpok.
2 Razvojni pristop
Za sočasno izpolnjevanje zahtev mehanske zmogljivosti in zmogljivosti drobljenja je razvojni pristop naslednji:
Uporabite palico 6063B s primarno sestavo zlitine Si 0,38–0,41 % in Mg 0,53–0,60 %.
Izvedite kaljenje na zraku in umetno staranje, da dosežete stanje T6.
Za doseganje stanja T7 uporabite meglo + zračno dušenje in izvedite zdravljenje s prekomernim staranjem.
3 Pilotna proizvodnja
3.1 Pogoji iztiskanja
Proizvodnja poteka na ekstruzijski stiskalnici 2000T z ekstrudijskim razmerjem 36. Uporabljen material je homogenizirana aluminijasta palica 6063B. Temperature ogrevanja aluminijaste palice so naslednje: IV cona 450-III cona 470-II cona 490-1 cona 500. Prebojni tlak glavnega cilindra je okoli 210 barov, pri čemer ima stabilna ekstruzijska faza tlak ekstruzije blizu 180 barov. . Hitrost ekstruzijske gredi je 2,5 mm/s, hitrost iztiskanja profila pa 5,3 m/min. Temperatura na izhodu iz ekstruzije je 500-540°C. Kaljenje poteka z uporabo zračnega hlajenja z močjo levega ventilatorja pri 100 %, močjo srednjega ventilatorja pri 100 % in močjo desnega ventilatorja pri 50 %. Povprečna hitrost hlajenja v coni kaljenja doseže 300-350 °C/min, temperatura po izstopu iz cone kaljenja pa 60-180 °C. Pri kaljenju z meglo + zrakom doseže povprečna hitrost hlajenja znotraj ogrevalnega območja 430-480 °C/min, temperatura po izstopu iz kaljenega območja pa je 50-70 °C. Profil ne kaže pomembnega upogiba.
3.2 Staranje
Po postopku staranja T6 pri 185 °C 6 ur so trdota materiala in mehanske lastnosti naslednje:
V skladu s postopkom staranja T7 pri 210 °C 6 ur in 8 ur so trdota materiala in mehanske lastnosti naslednje:
Na podlagi testnih podatkov metoda gašenja z meglico + zrakom v kombinaciji s postopkom staranja pri 210 °C/6h izpolnjuje zahteve tako za mehansko zmogljivost kot za testiranje drobljenja. Glede na stroškovno učinkovitost sta bila za proizvodnjo izbrana metoda kaljenja z meglo + zrakom in postopek staranja 210 °C/6 ur, da bi izpolnili zahteve izdelka.
3.3 Preizkus drobljenja
Pri drugi in tretji palici je glava odrezana za 1,5 m, rep pa za 1,2 m. Po dva vzorca se vzameta iz glave, srednjega in repa v dolžini 300 mm. Preskusi drobljenja se izvajajo po staranju pri 185 °C/6 h in 210 °C/6 h in 8 h (podatki o mehanski zmogljivosti, kot je navedeno zgoraj) na univerzalnem stroju za testiranje materialov. Preizkusi se izvajajo pri hitrosti obremenitve 100 mm/min s stopnjo stiskanja 70 %. Rezultati so naslednji: za kaljenje z meglo + zrakom s postopkoma staranja 210 °C/6 ur in 8 ur, preskusi drobljenja izpolnjujejo zahteve, kot je prikazano na sliki 3-2, medtem ko vzorci, kaljeni z zrakom, kažejo razpoke pri vseh postopkih staranja. .
Na podlagi rezultatov preskusa drobljenja kaljenje z meglo + zrakom s postopkoma staranja 210 °C/6 ur in 8 ur izpolnjuje zahteve kupca.
4 Zaključek
Optimizacija procesov kaljenja in staranja je ključnega pomena za uspešen razvoj izdelka in zagotavlja idealno procesno rešitev za izdelek crash box.
Z obsežnim testiranjem je bilo ugotovljeno, da mora biti stanje materiala za izdelek crash box 6063-T7, metoda kaljenja je megla + zračno hlajenje, proces staranja pri 210 °C/6h pa je najboljša izbira za ekstrudiranje aluminijastih palic. s temperaturami v razponu od 480-500 °C, hitrostjo ekstruzijske gredi 2,5 mm/s, temperaturo ekstruzijske matrice 480 °C in temperaturo izhoda iz ekstruzije 500-540 °C.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminium
Čas objave: maj-07-2024
