Въведение
С развитието на автомобилната индустрия пазарът на ударни греди от алуминиева сплав също се разраства бързо, макар и все още относително малък като общ размер. Според прогнозата на Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance за китайския пазар на ударни греди от алуминиева сплав, до 2025 г. търсенето на пазара се оценява на около 140 000 тона, като размерът на пазара се очаква да достигне 4,8 милиарда RMB. До 2030 г. се очаква пазарното търсене да бъде приблизително 220 000 тона, с приблизителен пазарен размер от 7,7 милиарда RMB и общ годишен темп на растеж от около 13%. Тенденцията на развитие на олекотяване и бързият растеж на моделите превозни средства от среден до висок клас са важни движещи фактори за разработването на ударни греди от алуминиева сплав в Китай. Пазарните перспективи за автомобилни кутии за ударни лъчи са обещаващи.
С намаляването на разходите и напредъка на технологиите, предните ударни греди от алуминиева сплав и аварийните кутии постепенно стават все по-широко разпространени. В момента те се използват в модели 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 се състоят главно от ударни напречни греди, кутии за удари, монтажни основни плочи и втулки на куки за теглене, както е показано на фигура 1.
Фигура 1: Монтаж на ударна греда от алуминиева сплав
Кутията за удар е метална кутия, разположена между ударната греда и две надлъжни греди на превозното средство, като по същество служи като контейнер за поглъщане на енергия. Тази енергия се отнася до силата на удара. Когато превозно средство претърпи сблъсък, ударният лъч има определена степен на способност за поглъщане на енергия. Въпреки това, ако енергията надвишава капацитета на ударния лъч, тя ще прехвърли енергията към кутията за удар. Кутията за удар поема цялата сила на удара и се деформира, като гарантира, че надлъжните греди остават неповредени.
1 Изисквания към продукта
1.1 Размерите трябва да отговарят на изискванията за толеранс 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 Ефективност на смачкване на Crash Box:
По протежение на оста X на превозното средство, използвайки повърхност на сблъсък, по-голяма от напречното сечение на продукта, натоварване със скорост от 100 mm/min до смачкване, със степен на компресия от 70%. Първоначалната дължина на профила е 300 мм. На кръстовището на усилващото ребро и външната стена пукнатините трябва да са по-малки от 15 mm, за да се считат за допустими. Трябва да се гарантира, че разрешеното напукване не компрометира способността на профила да абсорбира енергията на смачкване и не трябва да има значителни пукнатини в други области след смачкване.
2 Подход за развитие
За да отговори едновременно на изискванията за механична производителност и производителност на смачкване, подходът за разработка е както следва:
Използвайте прът 6063B със състав на основната сплав от Si 0,38-0,41% и Mg 0,53-0,60%.
Извършете закаляване с въздух и изкуствено стареене, за да постигнете условието T6.
Използвайте охлаждане с мъгла + въздух и провеждайте третиране със стареене, за да постигнете състоянието T7.
3 Пилотно производство
3.1 Условия на екструдиране
Производството се извършва на екструзионна преса 2000T с коефициент на екструзия 36. Използваният материал е хомогенизиран алуминиев прът 6063B. Температурите на нагряване на алуминиевия прът са както следва: IV зона 450-III зона 470-II зона 490-1 зона 500. Налягането на пробив на главния цилиндър е около 210 бара, като стабилната фаза на екструзия има налягане на екструзия близо до 180 бара . Скоростта на екструзионния вал е 2,5 mm/s, а скоростта на екструдиране на профила е 5,3 m/min. Температурата на изхода на екструзията е 500-540°C. Охлаждането се извършва чрез въздушно охлаждане с мощност на левия вентилатор на 100%, мощност на средния вентилатор на 100% и мощност на десния вентилатор на 50%. Средната скорост на охлаждане в зоната на охлаждане достига 300-350°C/min, а температурата след излизане от зоната на охлаждане е 60-180°C. За охлаждане с мъгла + въздух средната скорост на охлаждане в зоната на нагряване достига 430-480°C/min, а температурата след излизане от зоната на охлаждане 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 както следва:
Съгласно процеса на стареене T7 при 210°C за 6 часа и 8 часа, твърдостта и механичните свойства на материала са както следва:
Въз основа на данните от теста, методът за охлаждане с мъгла + въздух, комбиниран с процеса на стареене при 210°C/6h, отговаря на изискванията както за механични характеристики, така и за изпитване на смачкване. Като се има предвид рентабилността, методът на охлаждане с мъгла + въздух и процесът на стареене при 210°C/6 часа бяха избрани за производство, за да отговарят на изискванията на продукта.
3.3 Тест за смачкване
За втората и третата пръчка главата се отрязва с 1,5 m, а опашката се отрязва с 1,2 m. Вземат се по две проби от главата, средната и опашната част с дължина 300 mm. Тестовете за смачкване се провеждат след стареене при 185°C/6h и 210°C/6h и 8h (данни за механичните характеристики, както е споменато по-горе) на универсална машина за изпитване на материали. Тестовете се провеждат при скорост на натоварване 100 mm/min със степен на компресия 70%. Резултатите са както следва: за закаляване с мъгла + въздух с процесите на стареене 210°C/6h и 8h, тестовете за смачкване отговарят на изискванията, както е показано на Фигура 3-2, докато закалените с въздух проби показват напукване за всички процеси на стареене .
Въз основа на резултатите от теста за смачкване, закаляването с мъгла + въздух с процесите на стареене 210°C/6h и 8h отговаря на изискванията на клиента.
4 Заключение
Оптимизирането на процесите на закаляване и стареене е от решаващо значение за успешното разработване на продукта и осигурява идеално решение за процес за продукта на crash box.
Чрез задълбочени тестове беше установено, че състоянието на материала за продукта на crash box трябва да бъде 6063-T7, методът на охлаждане 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 екструзионния вал от 2,5 mm/s, температура на матрицата за екструдиране от 480°C и температура на изхода на екструзията от 500-540°C.
Редактирано от May Jiang от MAT Aluminium
Време на публикуване: 7 май 2024 г
