Johdanto
Autoteollisuuden kehityksen myötä myös alumiiniseoksesta valmistettujen iskupalkkien markkinat kasvavat nopeasti, vaikkakin kokonaisuudessaan ne ovat vielä suhteellisen pienet. Automotive Lightweight Technology Innovation Alliancen ennusteen mukaan Kiinan alumiiniseoksesta valmistettujen iskupalkkien markkinoiden kysynnän arvioidaan olevan vuoteen 2025 mennessä noin 140 000 tonnia ja markkinoiden koon odotetaan nousevan 4,8 miljardiin RMB:hen. Vuoteen 2030 mennessä markkinoiden kysynnän ennustetaan olevan noin 220 000 tonnia, markkinoiden koon arvioitu olevan 7,7 miljardia RMB ja vuotuisen kasvuvauhdin olevan noin 13 %. Kevyiden rakenteiden kehitystrendi ja keski- ja huippuluokan ajoneuvomallien nopea kasvu ovat tärkeitä alumiiniseoksesta valmistettujen iskupalkkien kehityksen ajureita Kiinassa. Autoteollisuuden törmäyspalkkien törmäyslaatikoiden markkinanäkymät ovat lupaavat.
Kustannusten laskiessa ja teknologian 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 törmäyspalkit koostuvat pääasiassa törmäyspalkeista, törmäyslaatikoista, kiinnityslevyistä ja vetokoukun holkeista, kuten kuvassa 1 on esitetty.
Kuva 1: Alumiiniseoksesta valmistettu iskupalkkikokoonpano
Törmäyslaatikko on metallinen laatikko, joka sijaitsee törmäyspalkin ja ajoneuvon kahden pitkittäispalkin välissä ja toimii olennaisesti energiaa vaimentavana säiliönä. Tämä energia viittaa törmäysvoimaan. Kun ajoneuvo törmää, törmäyspalkilla on tietty energianvaimennuskyky. Jos energia kuitenkin ylittää törmäyspalkin kapasiteetin, se siirtää energian törmäyslaatikkoon. Törmäyslaatikko vaimentaa kaiken iskuvoiman ja muuttaa muotoaan varmistaen, että pitkittäispalkit pysyvät vahingoittumattomina.
1 Tuotevaatimukset
1.1 Mittojen on oltava piirustuksen toleranssivaatimusten mukaisia, kuten kuvassa 2 on esitetty.
1.3 Mekaaniset suorituskykyvaatimukset:
Vetolujuus: ≥215 MPa
Myötölujuus: ≥205 MPa
Venymä A50: ≥10%
1.4 Törmäyslaatikon murskauskyky:
Ajoneuvon X-akselin suuntaisesti, käyttäen tuotteen poikkileikkausta suurempaa törmäyspintaa, kuormita nopeudella 100 mm/min murskaamiseen asti 70 %:n puristusmäärällä. Profiilin alkuperäinen pituus on 300 mm. Vahvistusrivan ja ulkoseinän liitoskohdassa halkeamien tulee olla alle 15 mm, jotta ne katsotaan hyväksyttäviksi. On varmistettava, että sallittu halkeama ei heikennä profiilin murskausenergian vaimennuskykyä eikä muilla alueilla saa olla merkittäviä halkeamia murskaamisen jälkeen.
2 Kehityslähestymistapa
Mekaanisen suorituskyvyn ja murskauskyvyn vaatimusten samanaikaiseksi täyttämiseksi kehitysmenetelmä on seuraava:
Käytä 6063B-tankoa, jonka pääseoskoostumus on Si 0,38–0,41 % ja Mg 0,53–0,60 %.
Suorita ilmasammutus ja keinotekoinen vanhentaminen T6-kunnon saavuttamiseksi.
Käytä sumu- ja ilmasammutusmenetelmää ja suorita ylivanhennuskäsittely T7-kunnon saavuttamiseksi.
3 Pilottituotanto
3.1 Pursotusolosuhteet
Tuotanto suoritetaan 2000T-ekstruusiopuristimella, jonka ekstruusiosuhde on 36. Käytetty materiaali on homogenisoitu alumiinitanko 6063B. Alumiinitangon lämmityslämpötilat ovat seuraavat: IV-vyöhyke 450-III-vyöhyke 470-II-vyöhyke 490-1-vyöhyke 500. Pääsylinterin läpimurtopaine on noin 210 bar, ja stabiilin ekstruusiovaiheen ekstruusiopaine on lähellä 180 bar. Ekstruusioakselin nopeus on 2,5 mm/s ja profiiliekstruusionopeus on 5,3 m/min. Lämpötila ekstruusion ulostulossa on 500–540 °C. Sammutus tehdään ilmajäähdytyksellä, jossa vasemman puhaltimen teho on 100 %, keskimmäisen 100 % ja oikean puhaltimen teho 50 %. Keskimääräinen jäähdytysnopeus sammutusvyöhykkeellä on 300–350 °C/min, ja lämpötila sammutusvyöhykkeeltä poistumisen jälkeen on 60–180 °C. Sumu- ja ilmasammutuksessa keskimääräinen jäähdytysnopeus lämmitysvyöhykkeellä on 430–480 °C/min ja lämpötila sammutusvyöhykkeeltä poistumisen jälkeen on 50–70 °C. Profiili ei taipu merkittävästi.
3.2 Ikääntyminen
T6-vanhennusprosessin jälkeen 185 °C:ssa 6 tunnin ajan materiaalin kovuus ja mekaaniset ominaisuudet ovat seuraavat:
T7-vanhennusprosessin mukaan 210 °C:ssa 6 tunnin ja 8 tunnin ajan materiaalin kovuus ja mekaaniset ominaisuudet ovat seuraavat:
Testitulosten perusteella sumu-ilmasammutusmenetelmä yhdistettynä 210 °C/6 tunnin vanhentamisprosessiin täyttää sekä mekaanisen suorituskyvyn että murskaustestauksen vaatimukset. Kustannustehokkuuden huomioon ottaen sumu-ilmasammutusmenetelmä ja 210 °C/6 tunnin vanhentamisprosessi valittiin tuotantoon tuotteen vaatimusten täyttämiseksi.
3.3 Murskauskoe
Toisen ja kolmannen tangon osalta päätyosasta katkaistaan 1,5 metriä ja häntäpäästä 1,2 metriä. Pää-, keski- ja häntäosasta otetaan kaksi näytettä, joiden pituus on 300 mm. Murskauskokeet suoritetaan 185 °C:n/6 tunnin ja 210 °C:n/6 tunnin ja 8 tunnin vanhentamisen jälkeen (mekaaniset suorituskykytiedot kuten edellä mainittiin) yleiskäyttöisellä materiaalinkoestuskoneella. Kokeet suoritetaan 100 mm/min kuormitusnopeudella ja 70 %:n puristussuhteella. Tulokset ovat seuraavat: sumu- ja ilmasammutuskokeissa 210 °C:n/6 tunnin ja 8 tunnin vanhentamisprosesseissa murskauskokeet täyttävät vaatimukset, kuten kuvassa 3-2 on esitetty, kun taas ilmasammutetuissa näytteissä esiintyy halkeilua kaikissa vanhentamisprosesseissa.
Murskauskokeiden tulosten perusteella sumu- ja ilmasammutus 210 °C/6 h ja 8 h vanhentamisprosesseilla täyttää asiakkaan vaatimukset.
4 Johtopäätös
Sammutus- ja vanhentamisprosessien optimointi on ratkaisevan tärkeää tuotteen onnistuneelle kehitykselle ja tarjoaa ihanteellisen prosessiratkaisun törmäyslaatikkotuotteelle.
Laajojen testien perusteella on määritetty, että törmäyskotelon materiaalin laatu on 6063-T7, sammutusmenetelmänä käytetään sumu-ilmajäähdytystä ja vanhentamisprosessi 210 °C:ssa 6 tunnissa on paras valinta alumiinitankojen puristamiseen 480–500 °C:n lämpötiloissa, 2,5 mm/s pursotusakselin nopeudella, 480 °C:n pursotussuuttimen lämpötilassa ja 500–540 °C:n pursotusaukon lämpötilassa.
Toimittanut May Jiang MAT Aluminiumista
Julkaisun aika: 7.5.2024
