Въведение
С развитието на автомобилната индустрия, пазарът на ударни греди от алуминиеви сплави също нараства бързо, макар и все още сравнително малък по общ размер. Според прогнозата на Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance за китайския пазар на ударни греди от алуминиеви сплави, до 2025 г. пазарното търсене се очаква да бъде около 140 000 тона, като се очаква размерът на пазара да достигне 4,8 милиарда RMB. До 2030 г. пазарното търсене се очаква да бъде приблизително 220 000 тона, с прогнозен размер на пазара от 7,7 милиарда RMB и среден годишен темп на растеж от около 13%. Тенденцията за развитие на олекотяването и бързият растеж на моделите автомобили от среден до висок клас са важни движещи фактори за развитието на ударни греди от алуминиеви сплави в Китай. Пазарните перспективи за автомобилните ударни греди са обещаващи.
С намаляването на разходите и напредъка на технологиите, предните ударни греди и кутиите от алуминиеви сплави постепенно стават все по-разпространени. В момента те се използват в модели автомобили от среден до висок клас като Audi A3, Audi A4L, BMW серия 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal и Buick LaCrosse.
Ударните греди от алуминиева сплав са съставени главно от ударни напречни греди, кутии за удар, монтажни основи и втулки за теглене, както е показано на Фигура 1.
Фигура 1: Сглобка на ударна греда от алуминиева сплав
Краш боксът е метална кутия, разположена между ударната греда и две надлъжни греди на превозното средство, която по същество служи като контейнер, абсорбиращ енергия. Тази енергия се отнася до силата на удара. Когато превозно средство претърпи сблъсък, ударната греда има известна степен на способност за абсорбиране на енергия. Ако обаче енергията надвиши капацитета на ударната греда, тя ще я прехвърли към краш бокса. Краш боксът абсорбира цялата сила на удара и се деформира, като по този начин гарантира, че надлъжните греди остават невредими.
1 Изисквания към продукта
1.1 Размерите трябва да отговарят на изискванията за допустими отклонения на чертежа, както е показано на Фигура 2.
1.3 Изисквания за механични характеристики:
Якост на опън: ≥215 MPa
Граница на провлачване: ≥205 MPa
Удължение A50: ≥10%
1.4 Производителност на смачкване на кутията за сблъсък:
По оста X на превозното средство, използвайки повърхност за удар, по-голяма от напречното сечение на продукта, натоварвайте със скорост 100 мм/мин до смачкване, със степен на компресия 70%. Началната дължина на профила е 300 мм. В мястото на свързване на армировъчното ребро и външната стена, пукнатините трябва да са по-малки от 15 мм, за да се считат за приемливи. Трябва да се гарантира, че допуснатите пукнатини не компрометират способността на профила да поглъща енергията при смачкване и че след смачкване не трябва да има значителни пукнатини в други области.
2 Подход за развитие
За едновременното отговаряне на изискванията за механични характеристики и характеристики на смачкване, подходът за разработване е следният:
Използвайте прът 6063B с основен състав на сплавта Si 0,38-0,41% и Mg 0,53-0,60%.
Извършете закаляване с въздух и изкуствено стареене, за да постигнете състояние T6.
Използвайте закаляване с мъгла + въздух и проведете обработка за надстаряване, за да постигнете състояние T7.
3 Пилотно производство
3.1 Условия на екструдиране
Производството се извършва на екструдираща преса 2000T с коефициент на екструдиране 36. Използваният материал е хомогенизиран алуминиев прът 6063B. Температурите на нагряване на алуминиевия прът са следните: IV зона 450 - III зона 470 - II зона 490 - 1 зона 500. Налягането на пробив в главния цилиндър е около 210 бара, като стабилната фаза на екструдиране има налягане на екструдиране близо до 180 бара. Скоростта на екструдиращия вал е 2,5 мм/сек, а скоростта на екструдиране на профила е 5,3 м/мин. Температурата на изхода на екструдирането е 500-540°C. Закаляването се извършва с помощта на въздушно охлаждане с мощност на левия вентилатор 100%, мощност на средния вентилатор 100% и мощност на десния вентилатор 50%. Средната скорост на охлаждане в зоната на закаляване достига 300-350°C/мин, а температурата след излизане от зоната на закаляване е 60-180°C. При закаляване с мъгла + въздух, средната скорост на охлаждане в зоната на нагряване достига 430-480°C/мин, а температурата след излизане от зоната на закаляване е 50-70°C. Профилът не показва значително огъване.
3.2 Стареене
След процеса на стареене T6 при 185°C в продължение на 6 часа, твърдостта и механичните свойства на материала са следните:
Според процеса на стареене T7 при 210°C за 6 часа и 8 часа, твърдостта и механичните свойства на материала са следните:
Въз основа на данните от изпитванията, методът за закаляване с мъгла + въздух, комбиниран с процеса на стареене при 210°C/6 часа, отговаря на изискванията както за механични характеристики, така и за изпитване на смачкване. Като се има предвид икономическата ефективност, методът за закаляване с мъгла + въздух и процесът на стареене при 210°C/6 часа бяха избрани за производство, за да се отговорят на изискванията на продукта.
3.3 Изпитване за смачкване
За втория и третия прът, предният край е отрязан с 1,5 м, а задният край е отрязан с 1,2 м. Вземат се по две проби от предната, средната и задната секции, с дължина 300 мм. Изпитванията за смачкване се провеждат след стареене при 185°C/6 часа и 210°C/6 часа и 8 часа (данните за механичните характеристики са посочени по-горе) на универсална машина за изпитване на материали. Изпитванията се провеждат при скорост на натоварване 100 мм/мин със степен на компресия 70%. Резултатите са следните: за закаляване с мъгла + въздух с процесите на стареене при 210°C/6 часа и 8 часа, тестовете за смачкване отговарят на изискванията, както е показано на Фигура 3-2, докато пробите, закалени с въздух, показват напукване при всички процеси на стареене.
Въз основа на резултатите от теста за смачкване, закаляването с мъгла + въздух с процесите на стареене при 210°C/6 часа и 8 часа отговаря на изискванията на клиента.
4 Заключение
Оптимизацията на процесите на закаляване и стареене е от решаващо значение за успешното разработване на продукта и осигурява идеално технологично решение за продукта тип „краш бокс“.
Чрез обширни тестове беше установено, че състоянието на материала за продукта crash box трябва да бъде 6063-T7, методът на закаляване е мъгла + въздушно охлаждане, а процесът на стареене при 210°C/6h е най-добрият избор за екструдиране на алуминиеви пръти с температури в диапазона от 480-500°C, скорост на екструдиращия вал 2,5 mm/s, температура на екструдиращата матрица 480°C и температура на изхода на екструдирането 500-540°C.
Редактирано от Мей Джианг от MAT Aluminum
Време на публикуване: 07 май 2024 г.
