Bevezetés
Az autóipar fejlődésével az alumíniumötvözetből készült ütközőgerendák piaca is gyorsan növekszik, bár összességében még mindig viszonylag kicsi. Az Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance kínai alumíniumötvözetből készült ütközőgerendák piacára vonatkozó előrejelzése szerint 2025-re a piaci kereslet körülbelül 140 000 tonna lesz, a piaci méret pedig várhatóan eléri a 4,8 milliárd RMB-t. 2030-ra a piaci kereslet várhatóan körülbelül 220 000 tonna lesz, a becsült piaci méret pedig 7,7 milliárd RMB, az összetett éves növekedési ütem pedig körülbelül 13%. A könnyűszerkezetes építés fejlődési trendje és a közép- és felsőkategóriás járműmodellek gyors növekedése fontos mozgatórugói az alumíniumötvözetből készült ütközőgerendák fejlesztésének Kínában. Az autóipari ütközőgerendák ütköződobozainak piaci kilátásai ígéretesek.
A költségek csökkenésével és a technológia fejlődésével az alumíniumötvözetből készült első ütközőgerendák és ütközőládák fokozatosan egyre elterjedtebbek. Jelenleg olyan közép- és felsőkategóriás járműmodellekben használják őket, mint az Audi A3, az Audi A4L, a BMW 3-as sorozat, a BMW X1, a Mercedes-Benz C260, a Honda CR-V, a Toyota RAV4, a Buick Regal és a Buick LaCrosse.
Az alumíniumötvözetből készült ütközőgerendák főként ütköző keresztgerendákból, ütköződobozokból, rögzítő alaplemezekből és vonóhorog-hüvelyekből állnak, ahogy az az 1. ábrán látható.
1. ábra: Alumíniumötvözetből készült ütőgerenda szerelvény
A kockadoboz egy fémdoboz, amely az ütközőgerenda és a jármű két hosszanti gerendája között helyezkedik el, lényegében energiaelnyelő tartályként szolgál. Ez az energia az ütközési erőre utal. Amikor egy jármű ütközik, a kockadoboz bizonyos fokú energiaelnyelő képességgel rendelkezik. Ha azonban az energia meghaladja a kockadoboz kapacitását, az energiát átadja a kockadoboznak. A kockadoboz elnyeli az ütközési erőt és deformálódik, biztosítva, hogy a hosszanti gerendák sértetlenek maradjanak.
1 Termékkövetelmények
1.1 A méreteknek meg kell felelniük a rajz tűréshatár-követelményeinek, a 2. ábrán látható módon.
1.3 Mechanikai teljesítménykövetelmények:
Szakítószilárdság: ≥215 MPa
Folyáshatár: ≥205 MPa
Nyúlás A50: ≥10%
1.4 Ütköződoboz zúzóteljesítménye:
A jármű X tengelye mentén, a termék keresztmetszeténél nagyobb ütközési felületet használva, 100 mm/perc sebességgel terheljük a profilt összenyomódásig, 70%-os összenyomódás mellett. A profil kezdeti hossza 300 mm. A merevítő borda és a külső fal találkozásánál a repedéseknek 15 mm-nél kisebbeknek kell lenniük ahhoz, hogy elfogadhatónak tekintsük őket. Biztosítani kell, hogy a megengedett repedés ne csökkentse a profil nyomóenergia-elnyelő képességét, és az összenyomódás után más területeken ne legyenek jelentős repedések.
2 Fejlesztési megközelítés
A mechanikai teljesítmény és a zúzás teljesítményére vonatkozó követelmények egyidejű teljesítése érdekében a fejlesztési megközelítés a következő:
Használjon 6063B rudat, amelynek elsődleges ötvözet-összetétele Si 0,38-0,41% és Mg 0,53-0,60%.
A T6 állapot eléréséhez levegőn történő oltást és mesterséges öregítést kell végezni.
Pára + levegő oltást alkalmazzon, és végezzen túlöregedési kezelést a T7 állapot eléréséhez.
3 Kísérleti gyártás
3.1 Extrudálási feltételek
A gyártás egy 2000T-s extrudálóprésen történik, 36-os extrudálási aránnyal. A felhasznált anyag homogenizált 6063B alumíniumrúd. Az alumíniumrúd fűtési hőmérsékletei a következők: IV zóna 450-III zóna 470-II zóna 490-1 zóna 500. A főhenger áttörési nyomása körülbelül 210 bar, a stabil extrudálási fázisban az extrudálási nyomás közel 180 bar. Az extrudáló tengely sebessége 2,5 mm/s, a profil extrudálási sebessége pedig 5,3 m/perc. Az extrudálás kimeneténél a hőmérséklet 500-540°C. A kioltást léghűtéssel végzik, a bal oldali ventilátor teljesítménye 100%, a középső ventilátor teljesítménye 100%, a jobb oldali ventilátor teljesítménye pedig 50%. Az átlagos hűtési sebesség a kioltási zónán belül eléri a 300-350°C/percet, a kioltási zónából való kilépés utáni hőmérséklet pedig 60-180°C. Köd + levegős edzés esetén az átlagos hűtési sebesség a fűtési zónán belül eléri a 430-480°C/percet, a hőmérséklet pedig a hűtőzónából való kilépés után 50-70°C. A profil nem mutat jelentős görbülést.
3.2 Öregedés
A 185°C-on 6 órán át tartó T6 öregítési folyamatot követően az anyag keménysége és mechanikai tulajdonságai a következők:
A T7 öregítési eljárás szerint 210°C-on 6 és 8 órán át az anyag keménysége és mechanikai tulajdonságai a következők:
A tesztadatok alapján a köd + levegő edzéses módszer a 210°C/6 órás öregítési eljárással kombinálva megfelel mind a mechanikai teljesítmény-, mind a nyomótesztelési követelményeknek. A költséghatékonyság figyelembevételével a köd + levegő edzéses módszert és a 210°C/6 órás öregítési eljárást választottuk a gyártáshoz, hogy megfeleljenek a termék követelményeinek.
3.3 Nyomóvizsgálat
A második és harmadik rúd esetében a fejrészt 1,5 m-rel, a végrészt pedig 1,2 m-rel levágják. A fej-, középső és végrészből két-két mintát vesznek, mindegyik 300 mm hosszú. A nyomóvizsgálatokat 185°C/6 óra, valamint 210°C/6 óra és 8 óra hőmérsékleten történő öregítés után végzik (a mechanikai teljesítményadatok a fent említettek szerint) egy univerzális anyagvizsgáló gépen. A vizsgálatokat 100 mm/perc terhelési sebességgel, 70%-os tömörítéssel végzik. Az eredmények a következők: a köd + levegős edzés és a 210°C/6 óra, illetve 8 óra öregítési eljárás esetén a nyomóvizsgálatok megfelelnek a 3-2. ábrán látható követelményeknek, míg a levegővel edzett minták minden öregítési eljárás esetén repedést mutatnak.
A nyomóteszt eredményei alapján a 210°C/6 órás és 8 órás öregítési eljárásokkal végzett párásítás + levegős edzés megfelel az ügyfél igényeinek.
4 Következtetés
A kioltási és öregítési folyamatok optimalizálása kulcsfontosságú a termék sikeres fejlesztéséhez, és ideális folyamatmegoldást biztosít a crashbox termékhez.
Kiterjedt tesztelés révén megállapították, hogy a törésbiztos doboz anyagának 6063-T7-nek kell lennie, a kioltási módszernek pára + levegőhűtésesnek, a 210°C/6 órás öregítési folyamatnak pedig a legjobb választásnak kell lennie alumínium rudak extrudálásához 480-500°C hőmérsékleten, 2,5 mm/s extrudáló tengelysebességgel, 480°C extrudáló szerszámhőmérséklettel és 500-540°C extrudálási kimeneti hőmérséklettel.
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2024. május 7.
