Zavedení
S rozvojem automobilového průmyslu rychle roste i trh s nárazovými nosníky z hliníkové slitiny, i když celkově stále relativně malý. Podle prognózy Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance pro čínský trh s dopadovými paprsky z hliníkové slitiny se do roku 2025 poptávka na trhu odhaduje na přibližně 140 000 tun, přičemž velikost trhu se očekává až 4,8 miliardy RMB. Do roku 2030 se předpokládá, že poptávka na trhu bude přibližně 220 000 tun s odhadovanou velikostí trhu 7,7 miliardy RMB a složenou roční mírou růstu asi 13 %. Vývojový trend odlehčování a rychlý růst modelů vozidel střední až vyšší třídy jsou důležitými hnacími faktory pro vývoj nárazových nosníků z hliníkové slitiny v Číně. Vyhlídky trhu pro automobilové boxy s nárazovým paprskem jsou slibné.
S klesajícími náklady a pokrokem v technologii se přední nárazové nosníky a nárazové boxy z hliníkové slitiny postupně rozšiřují. V současné době se používají v modelech vozidel střední až vyšší třídy, jako jsou Audi A3, Audi A4L, BMW řady 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal a Buick LaCrosse.
Nárazové nosníky z hliníkové slitiny se skládají hlavně z nárazových příčníků, nárazových boxů, montážních základových desek a objímek tažného háku, jak je znázorněno na obrázku 1.
Obrázek 1: Sestava rázového nosníku z hliníkové slitiny
Nárazová skříň je kovová skříň umístěná mezi nárazovým nosníkem a dvěma podélnými nosníky vozidla, sloužící v podstatě jako nádoba pohlcující energii. Tato energie se vztahuje k síle nárazu. Když dojde ke srážce vozidla, má nárazový paprsek určitý stupeň schopnosti absorbovat energii. Pokud však energie překročí kapacitu dopadového paprsku, přenese energii do crash boxu. Nárazový box absorbuje veškerou sílu nárazu a sám se zdeformuje, čímž zajistí, že podélné nosníky zůstanou nepoškozené.
1 Požadavky na produkt
1.1 Rozměry musí odpovídat tolerančním požadavkům výkresu, jak je znázorněno na obrázku 2.
1.3 Požadavky na mechanický výkon:
Pevnost v tahu: ≥215 MPa
Mez kluzu: ≥205 MPa
Tažnost A50: ≥10 %
1.4 Výkon při drcení Crash Box:
Podél osy X vozidla, s použitím kolizní plochy větší než je průřez výrobku, zatěžujte rychlostí 100 mm/min až do rozdrcení, s mírou stlačení 70 %. Počáteční délka profilu je 300 mm. V místě spojení výztužného žebra a vnější stěny by měly být trhliny menší než 15 mm, aby byly považovány za přijatelné. Mělo by být zajištěno, že povolené praskání neohrozí schopnost profilu absorbovat drtící energii a po drcení by neměly být žádné významné praskliny v jiných oblastech.
2 Rozvojový přístup
Aby byly současně splněny požadavky na mechanickou výkonnost a výkonnost při drcení, je vývojový přístup následující:
Použijte tyč 6063B se složením primární slitiny Si 0,38-0,41 % a Mg 0,53-0,60 %.
Proveďte vzduchové kalení a umělé stárnutí, abyste dosáhli stavu T6.
Použijte mlhu + zhášení vzduchem a proveďte ošetření přestárnutím, abyste dosáhli stavu T7.
3 Pilotní výroba
3.1 Podmínky vytlačování
Výroba probíhá na vytlačovacím lisu 2000T s vytlačovacím poměrem 36. Použitým materiálem je homogenizovaná hliníková tyč 6063B. Teploty ohřevu hliníkové tyče jsou následující: IV zóna 450-III zóna 470-II zóna 490-1 zóna 500. Průrazný tlak hlavního válce je kolem 210 barů, přičemž stabilní vytlačovací fáze má vytlačovací tlak blízký 180 barům . Rychlost vytlačovací hřídele je 2,5 mm/s a rychlost vytlačování profilu je 5,3 m/min. Teplota na výstupu extruze je 500-540°C. Zhášení se provádí pomocí vzduchového chlazení s výkonem levého ventilátoru na 100 %, výkonu středního ventilátoru na 100 % a výkonu pravého ventilátoru na 50 %. Průměrná rychlost chlazení v chladicí zóně dosahuje 300-350 °C/min a teplota po výstupu z chladicí zóny je 60-180 °C. Pro kalení mlha + vzduch dosahuje průměrná rychlost ochlazování v ohřívací zóně 430-480 °C/min a teplota po výstupu z ochlazovací zóny je 50-70 °C. Profil nevykazuje žádné výrazné ohyby.
3.2 Stárnutí
Po procesu stárnutí T6 při 185 °C po dobu 6 hodin je tvrdost a mechanické vlastnosti materiálu následující:
Podle procesu stárnutí T7 při 210 °C po dobu 6 hodin a 8 hodin jsou tvrdost a mechanické vlastnosti materiálu následující:
Na základě testovacích dat splňuje metoda kalení mlha + vzduch v kombinaci s procesem stárnutí při 210°C/6h požadavky jak na mechanickou výkonnost, tak na zkoušku drcení. S ohledem na hospodárnost byla pro výrobu zvolena metoda mlha + vzduchové kalení a proces stárnutí 210°C/6h, aby splňovaly požadavky produktu.
3.3 Zkouška tlakem
U druhého a třetího prutu je přední konec odříznut o 1,5 m a zadní konec je odříznut o 1,2 m. Z hlavové, střední a ocasní části jsou odebrány dva vzorky o délce 300 mm. Zkoušky drcení se provádějí po stárnutí při 185°C/6h a 210°C/6h a 8h (údaje o mechanickém výkonu, jak je uvedeno výše) na univerzálním stroji pro zkoušení materiálů. Testy se provádějí při rychlosti zatěžování 100 mm/min s mírou stlačení 70 %. Výsledky jsou následující: pro kalení mlhou + vzduchem s procesy stárnutí 210°C/6h a 8h splňují zkoušky drcení požadavky, jak je znázorněno na obrázku 3-2, zatímco vzorky zchlazené vzduchem vykazují praskání u všech procesů stárnutí .
Na základě výsledků testu drcení splňuje požadavky zákazníka kalení mlha + vzduch s procesy stárnutí 210°C/6h a 8h.
4 Závěr
Optimalizace procesů kalení a stárnutí je zásadní pro úspěšný vývoj produktu a poskytuje ideální procesní řešení pro produkt crash box.
Prostřednictvím rozsáhlého testování bylo zjištěno, že stav materiálu pro produkt crash box by měl být 6063-T7, metoda kalení je mlha + chlazení vzduchem a proces stárnutí při 210 °C/6h je nejlepší volbou pro vytlačování hliníkových tyčí. s teplotami v rozmezí 480-500 °C, rychlostí vytlačovacího hřídele 2,5 mm/s, teplotou vytlačovací hubice 480 °C a výstupní teplotou vytlačování 500-540 °C.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odeslání: květen-07-2024
