Introducere
Odată cu dezvoltarea industriei auto, piața grinzilor de impact din aliaj de aluminiu crește și ea rapid, deși dimensiunea totală este încă relativ mică. Conform previziunilor Alianței pentru Inovație Tehnologică Ușoară din Automotive (Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance) pentru piața chineză a grinzilor de impact din aliaj de aluminiu, până în 2025, cererea de piață este estimată la aproximativ 140.000 de tone, cu o dimensiune a pieței estimată să ajungă la 4,8 miliarde RMB. Până în 2030, cererea de piață este proiectată să fie de aproximativ 220.000 de tone, cu o dimensiune estimată a pieței de 7,7 miliarde RMB și o rată anuală compusă de creștere de aproximativ 13%. Tendința de dezvoltare a reducerii greutății și creșterea rapidă a modelelor de vehicule de gamă medie spre superioară sunt factori importanți pentru dezvoltarea grinzilor de impact din aliaj de aluminiu în China. Perspectivele pieței pentru cutiile de impact auto pentru grinzi de impact sunt promițătoare.
Pe măsură ce costurile scad și tehnologia avansează, barele de impact frontale și cutiile de impact din aliaj de aluminiu devin treptat mai răspândite. În prezent, acestea sunt utilizate în modele de vehicule de gamă medie spre superioară, cum ar fi Audi A3, Audi A4L, BMW seria 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal și Buick LaCrosse.
Grinzile de impact din aliaj de aluminiu sunt compuse în principal din traverse de impact, cutii de impact, plăci de bază de montare și manșoane de cârlig de remorcare, așa cum se arată în Figura 1.
Figura 1: Ansamblu de grindă de impact din aliaj de aluminiu
Cutia de impact este o cutie metalică situată între grinda de impact și cele două grinzi longitudinale ale vehiculului, servind în esență ca un recipient de absorbție a energiei. Această energie se referă la forța impactului. Atunci când un vehicul suferă o coliziune, grinda de impact are un anumit grad de capacitate de absorbție a energiei. Cu toate acestea, dacă energia depășește capacitatea grinzii de impact, aceasta va transfera energia către cutia de impact. Cutia de impact absoarbe toată forța de impact și se deformează, asigurându-se că grinzile longitudinale rămân intacte.
1 Cerințe de produs
1.1 Dimensiunile trebuie să respecte cerințele de toleranță din desen, așa cum se arată în Figura 2.
1.3 Cerințe de performanță mecanică:
Rezistență la tracțiune: ≥215 MPa
Rezistență la curgere: ≥205 MPa
Alungire A50: ≥10%
1.4 Performanța de strivire a cutiei de impact:
De-a lungul axei X a vehiculului, utilizând o suprafață de coliziune mai mare decât secțiunea transversală a produsului, se aplică o sarcină cu o viteză de 100 mm/min până la strivire, cu o compresie de 70%. Lungimea inițială a profilului este de 300 mm. La joncțiunea nervurii de armare cu peretele exterior, fisurile trebuie să fie mai mici de 15 mm pentru a fi considerate acceptabile. Trebuie să se asigure că fisurarea admisă nu compromite capacitatea profilului de absorbție a energiei de strivire și că nu trebuie să existe fisuri semnificative în alte zone după strivire.
2 Abordarea dezvoltării
Pentru a îndeplini simultan cerințele de performanță mecanică și performanță de concasare, abordarea de dezvoltare este următoarea:
Se utilizează o tijă 6063B cu o compoziție primară de aliaj Si 0,38-0,41% și Mg 0,53-0,60%.
Efectuați o răcire cu aer și o îmbătrânire artificială pentru a obține condiția T6.
Se utilizează o răcire cu ceață + aer și se efectuează un tratament de supra-îmbătrânire pentru a obține condiția T7.
3 Producție pilot
3.1 Condiții de extrudare
Producția se realizează pe o presă de extrudare de 2000T cu un raport de extrudare de 36. Materialul utilizat este o tijă de aluminiu omogenizată 6063B. Temperaturile de încălzire a tijei de aluminiu sunt următoarele: zona IV 450-zona III 470-zona II 490-zona I 500. Presiunea de străpungere a cilindrului principal este de aproximativ 210 bar, faza stabilă de extrudare având o presiune de extrudare apropiată de 180 bar. Viteza arborelui de extrudare este de 2,5 mm/s, iar viteza de extrudare a profilului este de 5,3 m/min. Temperatura la ieșirea din extrudare este de 500-540°C. Călirea se face folosind răcirea cu aer, cu puterea ventilatorului din stânga la 100%, puterea ventilatorului din mijloc la 100% și puterea ventilatorului din dreapta la 50%. Viteza medie de răcire în zona de călire atinge 300-350°C/min, iar temperatura după ieșirea din zona de călire este de 60-180°C. Pentru călirea cu ceață + aer, viteza medie de răcire în zona de încălzire atinge 430-480°C/min, iar temperatura după ieșirea din zona de călire este de 50-70°C. Profilul nu prezintă îndoiri semnificative.
3.2 Îmbătrânirea
În urma procesului de îmbătrânire T6 la 185°C timp de 6 ore, duritatea și proprietățile mecanice ale materialului sunt următoarele:
Conform procesului de îmbătrânire T7 la 210°C timp de 6 ore și 8 ore, duritatea și proprietățile mecanice ale materialului sunt următoarele:
Pe baza datelor testate, metoda de răcire cu ceață + aer, combinată cu procesul de îmbătrânire la 210°C/6h, îndeplinește cerințele atât pentru performanța mecanică, cât și pentru testarea la concasare. Având în vedere rentabilitatea, metoda de răcire cu ceață + aer și procesul de îmbătrânire la 210°C/6h au fost selectate pentru producție pentru a îndeplini cerințele produsului.
3.3 Test de strivire
Pentru a doua și a treia tijă, capătul superior este tăiat cu 1,5 m, iar capătul posterior este tăiat cu 1,2 m. Se prelevează câte două probe din secțiunile superior, mijlociu și posterior, cu o lungime de 300 mm. Testele de concasare se efectuează după îmbătrânire la 185°C/6h și 210°C/6h și 8h (datele de performanță mecanică sunt menționate mai sus) pe o mașină universală de testare a materialelor. Testele se efectuează la o viteză de încărcare de 100 mm/min cu o compresie de 70%. Rezultatele sunt următoarele: pentru călirea cu ceață + aer cu procesele de îmbătrânire la 210°C/6h și 8h, testele de concasare îndeplinesc cerințele, așa cum se arată în Figura 3-2, în timp ce probele călite cu aer prezintă fisuri pentru toate procesele de îmbătrânire.
Pe baza rezultatelor testelor de concasare, călirea cu ceață + aer cu procesele de îmbătrânire la 210°C/6h și 8h îndeplinește cerințele clientului.
4 Concluzie
Optimizarea proceselor de călire și îmbătrânire este crucială pentru dezvoltarea cu succes a produsului și oferă o soluție ideală de proces pentru produsul crash box.
Prin teste ample, s-a stabilit că starea materialului pentru produsul crash box ar trebui să fie 6063-T7, metoda de călire este răcirea cu ceață + aer, iar procesul de îmbătrânire la 210°C/6h este cea mai bună alegere pentru extrudarea tijelor de aluminiu cu temperaturi cuprinse între 480-500°C, viteza arborelui de extrudare de 2,5 mm/s, temperatura matriței de extrudare de 480°C și temperatura de ieșire a extrudării de 500-540°C.
Editat de May Jiang de la MAT Aluminum
Data publicării: 07 mai 2024
