Johdanto
Autoteollisuuden kehittyessä myös alumiiniseoksesta valmistettujen iskupalkkien markkinat kasvavat nopeasti, vaikkakin vielä suhteellisen pieninä. Automotive Lightweight Technology Innovation Alliancen Kiinan alumiiniseostörmäyspalkkimarkkinoiden ennusteen mukaan vuoteen 2025 mennessä markkinoiden kysynnän arvioidaan olevan noin 140 000 tonnia ja markkinoiden koon odotetaan nousevan 4,8 miljardiin RMB:iin. Vuoteen 2030 mennessä markkinoiden kysynnän ennustetaan olevan noin 220 000 tonnia, ja sen arvioitu markkinakoko on 7,7 miljardia RMB ja vuosikasvu noin 13 %. Keveyden kehitystrendi ja keski- ja huippuluokan ajoneuvomallien nopea kasvu ovat tärkeitä tekijöitä alumiiniseosten iskupalkkien kehittämisessä Kiinassa. Autojen iskupalkkien törmäyslaatikoiden markkinanäkymät ovat lupaavat.
Kustannusten pienentyessä ja tekniikan kehittyessä alumiiniseoksesta valmistetut etutörmäyspalkit ja törmäyslaatikot yleistyvät vähitellen. Tällä hetkellä niitä käytetään keski- ja huippuluokan ajoneuvomalleissa, kuten Audi A3, Audi A4L, BMW 3 -sarja, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal ja Buick LaCrosse.
Alumiiniseoksesta valmistetut iskupalkit koostuvat pääasiassa poikkipalkeista, törmäyslaatikoista, asennuslevyistä ja vetokoukkuholkeista, kuten kuvassa 1 on esitetty.
Kuva 1: Alumiiniseoksesta valmistettu iskupalkkikokoonpano
Törmäyslaatikko on metallilaatikko, joka sijaitsee törmäyspalkin ja ajoneuvon kahden pitkittäispalkin välissä ja toimii olennaisesti energiaa absorboivana säiliönä. Tämä energia viittaa iskuvoimaan. Kun ajoneuvo kokee törmäyksen, törmäyssäde kykenee absorboimaan tiettyä energiaa. Jos energia kuitenkin ylittää iskupalkin kapasiteetin, se siirtää energian törmäyslaatikkoon. Törmäyslaatikko absorboi kaiken iskuvoiman ja muotoilee itseään varmistaen, että pituussuuntaiset palkit pysyvät vahingoittumattomina.
1 Tuotevaatimukset
1.1 Mittojen on täytettävä piirustuksen toleranssivaatimukset, kuten kuvassa 2.
1.3 Mekaaniset suorituskykyvaatimukset:
Vetolujuus: ≥215 MPa
Myötölujuus: ≥205 MPa
Venymä A50: ≥10 %
1.4 Crash Box -murskausteho:
Ajoneuvon X-akselia pitkin tuotteen poikkileikkausta suuremmalla törmäyspinnalla kuormitetaan nopeudella 100 mm/min puristumiseen asti puristusmäärällä 70 %. Profiilin alkupituus on 300 mm. Vahvistusrivan ja ulkoseinän risteyksessä halkeamien tulee olla alle 15 mm, jotta niitä voidaan pitää hyväksyttävinä. On varmistettava, että sallittu halkeama ei heikennä profiilin murskausenergian absorptiokykyä, eikä muilla alueilla saa olla merkittäviä halkeamia murskauksen jälkeen.
2 Kehityslähestymistapa
Jotta samanaikaisesti voidaan täyttää mekaanisen suorituskyvyn ja murskaussuorituskyvyn vaatimukset, kehitystapa on seuraava:
Käytä 6063B-tankoa, jonka primäärilejeeringin koostumus on Si 0,38-0,41 % ja Mg 0,53-0,60 %.
Suorita ilmakarkaisu ja keinotekoinen vanhentaminen saavuttaaksesi T6-tilan.
Käytä sumu + ilmakarkaisua ja suorita ylivanhenemiskäsittely saavuttaaksesi T7-tilan.
3 Pilottituotanto
3.1 Ekstruusioehdot
Tuotanto suoritetaan 2000T ekstruusiopuristimella, jonka suulakepuristussuhde on 36. Materiaalina on käytetty homogenoitua alumiinitankoa 6063B. Alumiinitangon kuumennuslämpötilat ovat seuraavat: IV vyöhyke 450-III vyöhyke 470-II vyöhyke 490-1 vyöhyke 500. Pääsylinterin läpimurtopaine on noin 210 bar, stabiilin suulakepuristusvaiheen ekstruusiopaine on lähellä 180 baaria . Suulakepuristusakselin nopeus on 2,5 mm/s ja profiilin ekstruusionopeus 5,3 m/min. Lämpötila ekstruusioulostulossa on 500-540 °C. Sammutus tehdään ilmajäähdytyksellä vasemman tuulettimen teholla 100 %, keskimmäisellä tuulettimella 100 % ja oikean tuulettimen teholla 50 %. Keskimääräinen jäähdytysnopeus sammutusvyöhykkeellä saavuttaa 300-350 °C/min, ja lämpötila sammutusvyöhykkeeltä poistumisen jälkeen on 60-180 °C. Sumu + ilmasammutuksessa keskimääräinen jäähdytysnopeus lämmitysvyöhykkeellä saavuttaa 430-480 °C/min, ja lämpötila sammutusvyöhykkeeltä poistumisen jälkeen on 50-70 °C. Profiilissa ei ole merkittävää taivutusta.
3.2 Ikääntyminen
T6-vanhentamisen jälkeen 185°C:ssa 6 tunnin ajan materiaalin kovuus ja mekaaniset ominaisuudet ovat seuraavat:
T7-vanhentamisprosessin mukaan 210°C:ssa 6 tuntia ja 8 tuntia materiaalin kovuus ja mekaaniset ominaisuudet ovat seuraavat:
Testitietojen perusteella sumu + ilmasammutusmenetelmä yhdistettynä 210°C/6h vanhentamisprosessiin täyttää sekä mekaanisen suorituskyvyn että puristustestauksen vaatimukset. Kustannustehokkuus huomioon ottaen tuotantoon valittiin sumu+ilmasammutusmenetelmä ja 210°C/6h vanhentamisprosessi tuotteen vaatimusten mukaisesti.
3.3 Puristustesti
Toisen ja kolmannen tangon päätä leikataan pois 1,5 metrillä ja peräpäätä 1,2 metrillä. Pää-, keski- ja hännän osasta otetaan kaksi näytettä, joiden pituus on 300 mm. Puristuskokeet suoritetaan vanhentamisen jälkeen 185°C/6h ja 210°C/6h ja 8h (mekaaniset suorituskykytiedot, kuten edellä mainittiin) yleisellä materiaalitestauskoneella. Testit suoritetaan kuormitusnopeudella 100 mm/min puristusmäärällä 70 %. Tulokset ovat seuraavat: sumu + ilmakarkaisussa 210°C/6h ja 8h vanhentamisprosesseilla murskaustestit täyttävät vaatimukset, kuten kuvassa 3-2 esitetään, kun taas ilmakarkaisuissa näytteissä on halkeilua kaikissa vanhentamisprosesseissa. .
Murskaustestitulosten perusteella sumu+ilmasammutus 210°C/6h ja 8h vanhentamisprosesseilla täyttää asiakkaan vaatimukset.
4 Johtopäätös
Sammutus- ja vanhentamisprosessien optimointi on ratkaisevan tärkeää tuotteen onnistuneen kehityksen kannalta ja tarjoaa ihanteellisen prosessiratkaisun törmäyslaatikkotuotteelle.
Laajalla testauksella on selvitetty, että törmäyslaatikkotuotteen materiaalitilan tulee olla 6063-T7, sammutusmenetelmä on sumu + ilmajäähdytys ja vanhentamisprosessi 210°C/6h on paras valinta alumiinitankojen ekstrudointiin. lämpötilat vaihtelevat 480-500 °C, suulakepuristusakselin nopeus 2,5 mm/s, suulakepuristussuuttimen lämpötila 480 °C ja ekstruusion ulostulolämpötila 500-540 °C.
Toimittanut May Jiang, MAT Aluminium
Postitusaika: 7.5.2024
