Введение
С развитием автомобильной промышленности рынок ударных балок из алюминиевых сплавов также быстро растет, хотя общий размер все еще относительно небольшой. Согласно прогнозу Альянса инноваций в области автомобильных легких технологий для китайского рынка ударных балок из алюминиевых сплавов, к 2025 году рыночный спрос оценивается примерно в 140 000 тонн, а объем рынка, как ожидается, достигнет 4,8 млрд юаней. К 2030 году рыночный спрос, по прогнозам, составит около 220 000 тонн, при предполагаемом объеме рынка в 7,7 млрд юаней и совокупном годовом темпе роста около 13%. Тенденция к уменьшению веса и быстрый рост моделей автомобилей среднего и высокого класса являются важными движущими факторами для разработки ударных балок из алюминиевых сплавов в Китае. Перспективы рынка автомобильных аварийных боксов с ударной балкой многообещающие.
По мере снижения затрат и развития технологий фронтальные балки и аварийные боксы из алюминиевых сплавов постепенно становятся все более распространенными. В настоящее время они используются в моделях автомобилей среднего и высокого класса, таких как Audi A3, Audi A4L, BMW 3 серии, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal и Buick LaCrosse.
Ударные балки из алюминиевого сплава в основном состоят из ударных поперечин, аварийных коробов, монтажных опорных плит и втулок буксирного крюка, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Узел ударной балки из алюминиевого сплава.
Аварийный бокс представляет собой металлический короб, расположенный между ударной балкой и двумя продольными балками автомобиля и по сути служащий энергопоглощающим контейнером. Эта энергия относится к силе удара. Когда транспортное средство сталкивается с столкновением, ударный луч обладает определенной способностью поглощать энергию. Однако, если энергия превышает мощность ударного луча, он передаст энергию в аварийный ящик. Аварийный бокс поглощает всю силу удара и деформируется, гарантируя, что продольные балки останутся неповрежденными.
1 Требования к продукту
1.1 Размеры должны соответствовать допускам чертежа, как показано на рисунке 2.
1.3 Требования к механическим характеристикам:
Предел прочности: ≥215 МПа
Предел текучести: ≥205 МПа
Удлинение A50: ≥10%
1.4 Производительность дробления Crash Box:
Вдоль оси X транспортного средства, используя поверхность столкновения, большую, чем поперечное сечение продукта, нагружайте со скоростью 100 мм/мин до разрушения, со степенью сжатия 70%. Начальная длина профиля – 300 мм. В месте соединения ребра жесткости и наружной стены трещины должны быть менее 15 мм, чтобы считаться допустимыми. Следует убедиться, что допущенное растрескивание не ухудшает энергопоглощающую способность профиля при дроблении, а также не должно быть значительных трещин на других участках после дробления.
2 Подход к разработке
Чтобы одновременно удовлетворить требования механических характеристик и производительности дробления, подход к разработке заключается в следующем:
Используйте стержень 6063B с составом основного сплава Si 0,38-0,41% и Mg 0,53-0,60%.
Выполните закалку на воздухе и искусственное старение для достижения состояния Т6.
Используйте закалку туманом + воздухом и проведите обработку от старения для достижения состояния Т7.
3 Опытное производство
3.1 Условия экструзии
Производство осуществляется на экструзионном прессе 2000Т с коэффициентом экструзии 36. В качестве материала используется гомогенизированный алюминиевый пруток 6063В. Температуры нагрева алюминиевого стержня следующие: IV зона 450-III зона 470-II зона 490-1 зона 500. Давление прорыва главного цилиндра составляет около 210 бар, при этом стабильная фаза экструзии имеет давление экструзии около 180 бар. . Скорость экструзионного вала составляет 2,5 мм/с, а скорость экструзии профиля - 5,3 м/мин. Температура на выходе из экструзии составляет 500-540°С. Охлаждение осуществляется с использованием воздушного охлаждения с мощностью левого вентилятора 100 %, средней мощностью 100 % и мощностью правого вентилятора 50 %. Средняя скорость охлаждения внутри зоны закалки достигает 300-350°С/мин, а температура после выхода из зоны закалки - 60-180°С. При закалке туман+воздух средняя скорость охлаждения внутри зоны нагрева достигает 430-480°С/мин, а температура после выхода из зоны закалки - 50-70°С. Профиль не имеет значительного изгиба.
3.2 Старение
После процесса старения Т6 при температуре 185°C в течение 6 часов твердость и механические свойства материала следующие:
В соответствии с процессом старения Т7 при температуре 210°C в течение 6 и 8 часов твердость и механические свойства материала следующие:
Согласно данным испытаний, метод закалки туманом + воздух в сочетании с процессом старения при 210°C в течение 6 часов отвечает требованиям как по механическим характеристикам, так и по испытаниям на раздавливание. Учитывая экономическую эффективность, для производства были выбраны метод закалки туманом + воздух и процесс старения при 210°C/6 часов, отвечающий требованиям продукта.
3.3 Испытание на раздавливание
У второго и третьего стержней головной конец отрезается на 1,5м, а хвостовой – на 1,2м. Отбираются по два образца из головной, средней и хвостовой частей длиной 300 мм. Испытания на раздавливание проводятся после старения при 185°C/6 ч и 210°C/6 ч и 8 ч (механические характеристики указаны выше) на универсальной машине для испытания материалов. Испытания проводятся при скорости нагружения 100 мм/мин при степени сжатия 70%. Результаты следующие: для закалки туманом + воздухом с процессами старения при 210°C/6 часов и 8 часов испытания на раздавливание соответствуют требованиям, как показано на рисунке 3-2, в то время как образцы, закаленные на воздухе, демонстрируют растрескивание при всех процессах старения. .
По результатам испытаний на дробление, закалка туманом + воздух с процессами старения при 210°C/6 часов и 8 часов соответствует требованиям заказчика.
4 Заключение
Оптимизация процессов закалки и старения имеет решающее значение для успешной разработки продукта и обеспечивает идеальное технологическое решение для продукта аварийного бокса.
В результате обширных испытаний было установлено, что состояние материала изделия краш-бокса должно быть 6063-T7, метод закалки — туман + воздушное охлаждение, а процесс старения при 210 ° C / 6 часов — лучший выбор для экструзии алюминиевых стержней. с температурой в диапазоне 480-500°C, скоростью экструзионного вала 2,5 мм/с, температурой экструзионной головки 480°C и температурой на выходе экструзии 500-540°С.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 7 мая 2024 г.
