вступ
З розвитком автомобільної промисловості ринок ударних балок з алюмінієвого сплаву також швидко зростає, хоча все ще відносно невеликий за загальним розміром. Згідно з прогнозом Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance для китайського ринку ударних балок з алюмінієвих сплавів, до 2025 року ринковий попит оцінюється приблизно в 140 000 тонн, а розмір ринку, як очікується, досягне 4,8 мільярда юанів. До 2030 року прогнозується, що ринковий попит становитиме приблизно 220 000 тонн, приблизний розмір ринку становитиме 7,7 мільярда юанів, а сукупний річний темп зростання – близько 13%. Тенденція до зменшення ваги та швидке зростання моделей автомобілів середнього та високого класу є важливими рушійними факторами для розробки ударних балок із алюмінієвих сплавів у Китаї. Перспективи ринку для автомобільних ударних променів краш-боксів є багатообіцяючими.
У міру зниження витрат і розвитку технологій передні ударні балки та аварійні короби з алюмінієвого сплаву поступово набувають поширення. В даний час вони використовуються в моделях автомобілів середнього та високого класу, таких як Audi A3, Audi A4L, BMW 3 серії, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal і Buick LaCrosse.
Ударні балки з алюмінієвого сплаву в основному складаються з ударних поперечин, аварійних коробів, монтажних опорних плит і втулок буксирного гака, як показано на малюнку 1.
Малюнок 1: Збірка ударної балки з алюмінієвого сплаву
Аварійна коробка - це металева коробка, розташована між ударною балкою та двома поздовжніми балками транспортного засобу, яка, по суті, служить контейнером для поглинання енергії. Ця енергія відноситься до сили удару. Коли автомобіль зазнає зіткнення, ударний промінь має певну здатність поглинати енергію. Однак, якщо енергія перевищує пропускну здатність ударного променя, він передасть енергію в коробку аварії. Аварійна коробка поглинає всю силу удару та деформується сама, гарантуючи, що поздовжні балки залишаться неушкодженими.
1 Вимоги до продукту
1.1 Розміри повинні відповідати вимогам допуску креслення, як показано на малюнку 2.
1.3 Вимоги до механічних характеристик:
Міцність на розрив: ≥215 МПа
Межа текучості: ≥205 МПа
Подовження A50: ≥10%
1.4 Ефективність дроблення Crash Box:
Вздовж осі X транспортного засобу, використовуючи поверхню зіткнення, більшу за поперечний переріз виробу, навантажуйте зі швидкістю 100 мм/хв до розчавлення зі ступенем стиснення 70%. Початкова довжина профілю 300 мм. На стику ребра армування і зовнішньої стіни тріщини повинні бути менше 15 мм, щоб вважатися прийнятними. Необхідно переконатися, що дозволене розтріскування не ставить під загрозу енергопоглинальну здатність профілю до роздавлювання, а також не повинно бути значних тріщин в інших областях після роздавлювання.
2 Підхід розвитку
Щоб одночасно задовольнити вимоги до механічної продуктивності та продуктивності дроблення, підхід до розробки є таким:
Використовуйте стрижень 6063B з основним складом сплаву Si 0,38-0,41% і Mg 0,53-0,60%.
Виконайте загартування на повітрі та штучне старіння для досягнення стану Т6.
Використовуйте гасіння туманом + повітрям і проведіть процедуру старіння, щоб досягти стану T7.
3 Дослідне виробництво
3.1 Умови екструзії
Виробництво здійснюється на екструзійному пресі 2000T з коефіцієнтом екструзії 36. Використовуваним матеріалом є гомогенізований алюмінієвий пруток 6063B. Температури нагрівання алюмінієвого стрижня такі: IV зона 450-III зона 470-II зона 490-1 зона 500. Тиск прориву головного циліндра становить близько 210 бар, при цьому стабільна фаза екструзії має тиск екструзії, близький до 180 бар. . Швидкість екструзійного вала становить 2,5 мм/с, а швидкості екструзії профілю 5,3 м/хв. Температура на виході екструзії 500-540°С. Гасіння здійснюється за допомогою повітряного охолодження з потужністю лівого вентилятора на 100%, потужністю середнього вентилятора на 100% і потужністю правого вентилятора на 50%. Середня швидкість охолодження в зоні гарту досягає 300-350°С/хв, а температура після виходу із зони гарту 60-180°С. Для гасіння туман + повітря середня швидкість охолодження в зоні нагріву досягає 430-480 °C/хв, а температура після виходу із зони гасіння становить 50-70 °C. Профіль не має значного вигину.
3.2 Старіння
Після процесу старіння T6 при 185°C протягом 6 годин твердість і механічні властивості матеріалу такі:
Відповідно до процесу старіння T7 при 210°C протягом 6 годин і 8 годин, твердість і механічні властивості матеріалу такі:
Виходячи з даних випробувань, метод гасіння туманом + повітрям у поєднанні з процесом старіння при 210°C/6 годин відповідає вимогам як до механічних характеристик, так і до випробувань на розчавлення. З огляду на економічну ефективність для виробництва було обрано метод гартування туманом + повітрям і процес старіння при 210°C/6 годин, щоб відповідати вимогам продукту.
3.3 Випробування на розчавлення
Для другого і третього прутів головний кінець зрізається на 1,5 м, а хвостовий - на 1,2 м. Відбирають по дві проби з головної, середньої та хвостової частин довжиною 300 мм. Випробування на розчавлення проводяться після витримки при 185°C/6 год і 210°C/6 год і 8 год (дані про механічні характеристики, як зазначено вище) на універсальній машині для випробування матеріалів. Випробування проводяться при швидкості навантаження 100 мм/хв зі ступенем стиснення 70%. Результати такі: для гартування туманом + повітрям із процесами старіння 210°C/6 год і 8 год випробування на розчавлення відповідають вимогам, як показано на малюнку 3-2, тоді як зразки, гартовані повітрям, демонструють розтріскування для всіх процесів старіння. .
Виходячи з результатів випробувань на роздавлювання, загартування туманом + повітрям із процесами старіння 210°C/6 годин і 8 годин відповідає вимогам замовника.
4 Висновок
Оптимізація процесів загартування та старіння має вирішальне значення для успішної розробки продукту та забезпечує ідеальне технологічне рішення для продукту crash box.
Завдяки обширним тестуванням було встановлено, що стан матеріалу для виробу crash box має бути 6063-T7, метод гартування – туман + повітряне охолодження, а процес старіння при 210°C/6 годин є найкращим вибором для екструдування алюмінієвих стрижнів. з температурою в діапазоні від 480-500°C, швидкістю екструзійного вала 2,5 мм/с, температурою екструзійної головки 480°C і температурою на виході екструзії 500-540°C.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: травень-07-2024
