Uvod
S razvojem automobilske industrije, tržište udarnih greda od aluminijskih legura također brzo raste, iako je i dalje relativno malo po ukupnoj veličini. Prema prognozi Alijanse za inovacije u automobilskoj laganoj tehnologiji za kinesko tržište udarnih greda od aluminijskih legura, do 2025. godine, procjenjuje se da će tržišna potražnja iznositi oko 140.000 tona, s očekivanom veličinom tržišta od 4,8 milijardi RMB. Do 2030. godine, predviđa se da će tržišna potražnja iznositi približno 220.000 tona, s procijenjenom veličinom tržišta od 7,7 milijardi RMB i složenom godišnjom stopom rasta od oko 13%. Trend razvoja lake težine i brzi rast modela vozila srednje i visoke klase važni su pokretački faktori za razvoj udarnih greda od aluminijskih legura u Kini. Tržišni izgledi za automobilske kutije za udarne grede su obećavajući.
Kako troškovi padaju, a tehnologija napreduje, prednje udarne grede i kutije za sudare od aluminijske legure postepeno postaju sve rasprostranjenije. Trenutno se koriste u modelima vozila srednje i visoke klase kao što su Audi A3, Audi A4L, BMW serije 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal i Buick LaCrosse.
Udarne grede od aluminijske legure uglavnom se sastoje od udarnih poprečnih greda, kutija za udar, montažnih osnovnih ploča i čahura za vučnu kuku, kao što je prikazano na slici 1.
Slika 1: Sklop udarne grede od aluminijske legure
Kreš kutija je metalna kutija koja se nalazi između udarne grede i dvije uzdužne grede vozila, koja u suštini služi kao spremnik za apsorpciju energije. Ova energija se odnosi na silu udara. Kada vozilo doživi sudar, udarna greda ima određeni stepen sposobnosti apsorpcije energije. Međutim, ako energija premaši kapacitet udarne grede, ona će prenijeti energiju na kreš kutiju. Kreš kutija apsorbira svu silu udara i deformira se, osiguravajući da uzdužne grede ostanu neoštećene.
1 Zahtjevi za proizvod
1.1 Dimenzije moraju biti u skladu sa zahtjevima tolerancije crteža, kao što je prikazano na slici 2.
1.3 Zahtjevi za mehaničke performanse:
Zatezna čvrstoća: ≥215 MPa
Granica tečenja: ≥205 MPa
Izduženje A50: ≥10%
1.4 Performanse drobljenja Crash Box-a:
Duž X-ose vozila, koristeći površinu sudara veću od poprečnog presjeka proizvoda, opteretiti brzinom od 100 mm/min do drobljenja, sa količinom kompresije od 70%. Početna dužina profila je 300 mm. Na spoju ojačavajućeg rebra i vanjskog zida, pukotine trebaju biti manje od 15 mm da bi se smatrale prihvatljivim. Treba osigurati da dozvoljene pukotine ne ugrožavaju kapacitet profila za apsorpciju energije drobljenja i da nakon drobljenja ne bi trebalo biti značajnih pukotina u drugim područjima.
2. Razvojni pristup
Da bi se istovremeno ispunili zahtjevi mehaničkih performansi i performansi drobljenja, pristup razvoju je sljedeći:
Koristite šipku 6063B s primarnim sastavom legure od Si 0,38-0,41% i Mg 0,53-0,60%.
Izvršite kaljenje na zraku i umjetno starenje kako biste postigli stanje T6.
Koristite gašenje maglom + zrakom i provedite tretman starenja kako biste postigli stanje T7.
3 Pilot produkcija
3.1 Uslovi ekstruzije
Proizvodnja se vrši na ekstruzijskoj presi od 2000T sa omjerom ekstruzije od 36. Korišteni materijal je homogenizirana aluminijska šipka 6063B. Temperature zagrijavanja aluminijske šipke su sljedeće: IV zona 450 - III zona 470 - II zona 490 - 1 zona 500. Pritisak probijanja glavnog cilindra je oko 210 bara, pri čemu stabilna faza ekstruzije ima pritisak ekstruzije blizu 180 bara. Brzina osovine ekstruzije je 2,5 mm/s, a brzina ekstruzije profila je 5,3 m/min. Temperatura na izlazu iz ekstruzije je 500-540°C. Kaljenje se vrši hlađenjem zrakom sa snagom lijevog ventilatora od 100%, snagom srednjeg ventilatora od 100% i snagom desnog ventilatora od 50%. Prosječna brzina hlađenja unutar zone kaljenja dostiže 300-350°C/min, a temperatura nakon izlaska iz zone kaljenja je 60-180°C. Za kaljenje u magli i zraku, prosječna brzina hlađenja unutar zone zagrijavanja dostiže 430-480°C/min, a temperatura nakon izlaska iz zone kaljenja je 50-70°C. Profil ne pokazuje značajno savijanje.
3.2 Starenje
Nakon procesa starenja T6 na 185°C tokom 6 sati, tvrdoća i mehanička svojstva materijala su sljedeća:
Prema procesu starenja T7 na 210°C tokom 6 i 8 sati, tvrdoća i mehanička svojstva materijala su sljedeća:
Na osnovu podataka ispitivanja, metoda kaljenja u magli i zraku, u kombinaciji s procesom starenja na 210°C/6h, ispunjava zahtjeve i za mehaničke performanse i za ispitivanje drobljenjem. Uzimajući u obzir isplativost, metoda kaljenja u magli i zraku i proces starenja na 210°C/6h odabrani su za proizvodnju kako bi se ispunili zahtjevi proizvoda.
3.3 Ispitivanje gnječenjem
Za drugu i treću šipku, prednji kraj je odrezan za 1,5 m, a zadnji kraj za 1,2 m. Uzeta su po dva uzorka iz prednjeg, srednjeg i repnog dijela, dužine 300 mm. Ispitivanja drobljenjem provode se nakon starenja na 185°C/6h i 210°C/6h i 8h (podaci o mehaničkim performansama kao što je gore navedeno) na univerzalnoj mašini za ispitivanje materijala. Ispitivanja se provode pri brzini opterećenja od 100 mm/min sa količinom kompresije od 70%. Rezultati su sljedeći: za kaljenje maglom + zrakom sa procesima starenja na 210°C/6h i 8h, ispitivanja drobljenja ispunjavaju zahtjeve, kao što je prikazano na slici 3-2, dok uzorci kaljeni zrakom pokazuju pucanje za sve procese starenja.
Na osnovu rezultata testa drobljenja, kaljenje u magli i zraku sa procesima starenja od 210°C/6h i 8h ispunjava zahtjeve kupca.
4 Zaključak
Optimizacija procesa kaljenja i starenja ključna je za uspješan razvoj proizvoda i pruža idealno procesno rješenje za proizvod crash box-a.
Kroz opsežno testiranje, utvrđeno je da stanje materijala za proizvod crash box treba biti 6063-T7, metoda kaljenja je magla + hlađenje zrakom, a proces starenja na 210°C/6h je najbolji izbor za ekstruziju aluminijskih šipki s temperaturama u rasponu od 480-500°C, brzinom osovine ekstruzije od 2,5 mm/s, temperaturom ekstruzijske matrice od 480°C i temperaturom izlaza ekstruzije od 500-540°C.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminum
Vrijeme objave: 07. maj 2024.
