Увод
Са развојем аутомобилске индустрије, тржиште ударних греда од алуминијумских легура такође брзо расте, иако је и даље релативно мало по укупној величини. Према прогнози Алијансе за иновације у области лаких аутомобилских технологија за кинеско тржиште ударних греда од алуминијумских легура, до 2025. године, процењује се да ће потражња на тржишту бити око 140.000 тона, са очекиваном величином тржишта од 4,8 милијарди RMB. До 2030. године, пројектује се да ће потражња на тржишту бити приближно 220.000 тона, са процењеном величином тржишта од 7,7 милијарди RMB и просечном годишњом стопом раста од око 13%. Тренд развоја лаке тежине и брзи раст модела возила средње и високе класе су важни покретачки фактори за развој ударних греда од алуминијумских легура у Кини. Тржишни изгледи за аутомобилске кутије за ударне греде су обећавајући.
Како трошкови опадају, а технологија напредује, предње ударне греде и кутије од алуминијумских легура постепено постају све распрострањеније. Тренутно се користе у моделима возила средње и више класе као што су Audi A3, Audi A4L, BMW серије 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal и Buick LaCrosse.
Ударне греде од легуре алуминијума се углавном састоје од ударних попречних греда, кутија за одбрану од удара, монтажних плоча и чаура куке за вучу, као што је приказано на слици 1.
Слика 1: Склоп ударне греде од алуминијумске легуре
Сударна кутија је метална кутија која се налази између ударне греде и две уздужне греде возила, у суштини служећи као контејнер за апсорпцију енергије. Ова енергија се односи на силу удара. Када возило доживи судар, ударна греда има одређени степен способности апсорпције енергије. Међутим, ако енергија премаши капацитет ударне греде, она ће пренети енергију на сударну кутију. Сударна кутија апсорбује сву силу удара и деформише се, осигуравајући да уздужне греде остану неоштећене.
1 Захтеви за производ
1.1 Димензије морају бити у складу са захтевима цртежа за толеранције, као што је приказано на слици 2.
1.3 Захтеви за механичке перформансе:
Затезна чврстоћа: ≥215 MPa
Граница течења: ≥205 MPa
Издужење А50: ≥10%
1.4 Перформансе гњечења кутије за судар:
Дуж X-осе возила, користећи површину за судар већу од попречног пресека производа, оптерећивати брзином од 100 mm/min до гњечења, са количином компресије од 70%. Почетна дужина профила је 300 mm. На споју арматурног ребра и спољног зида, пукотине треба да буду мање од 15 mm да би се сматрале прихватљивим. Треба осигурати да дозвољене пукотине не угрожавају капацитет профила за апсорпцију енергије гњечења и да не би требало да буде значајних пукотина у другим областима након гњечења.
2. Развојни приступ
Да би се истовремено испунили захтеви механичких перформанси и перформанси гњечења, приступ развоју је следећи:
Користите шипку 6063Б са примарним саставом легуре од Si 0,38-0,41% и Mg 0,53-0,60%.
Извршите каљење ваздухом и вештачко старење да бисте постигли стање Т6.
Користите каљење маглом + ваздухом и спроведите третман прекомерног старења да бисте постигли стање Т7.
3 Пилотска продукција
3.1 Услови екструзије
Производња се врши на екструзионој преси од 2000Т са односом екструзије од 36. Коришћени материјал је хомогенизована алуминијумска шипка 6063Б. Температуре загревања алуминијумске шипке су следеће: IV зона 450 - III зона 470 - II зона 490 - 1 зона 500. Притисак пробоја главног цилиндра је око 210 бара, при чему стабилна фаза екструзије има притисак екструзије близу 180 бара. Брзина вратила екструзије је 2,5 мм/с, а брзина екструзије профила је 5,3 м/мин. Температура на излазу из екструзије је 500-540°C. Каљење се врши хлађењем ваздухом са снагом левог вентилатора од 100%, снагом средњег вентилатора од 100% и снагом десног вентилатора од 50%. Просечна брзина хлађења унутар зоне каљења достиже 300-350°C/мин, а температура након изласка из зоне каљења је 60-180°C. За каљење маглом + ваздухом, просечна брзина хлађења унутар зоне грејања достиже 430-480°C/мин, а температура након изласка из зоне каљења је 50-70°C. Профил не показује значајно савијање.
3.2 Старење
Након процеса старења Т6 на 185°C током 6 сати, тврдоћа и механичка својства материјала су следећа:
Према процесу старења Т7 на 210°C током 6 и 8 сати, тврдоћа и механичка својства материјала су следећа:
На основу података испитивања, метода каљења у магли + ваздуху, у комбинацији са процесом старења на 210°C/6h, испуњава захтеве и за механичке перформансе и за испитивање гњечењем. Узимајући у обзир исплативост, метода каљења у магли + ваздуху и процес старења на 210°C/6h су одабрани за производњу како би се испунили захтеви производа.
3.3 Тест гњечења
За другу и трећу шипку, предњи крај је скраћен за 1,5 м, а задњи крај је скраћен за 1,2 м. Узета су по два узорка са предњег, средњег и задњег дела, дужине 300 мм. Тестови гњечења су спроведени након старења на 185°C/6 сати и 210°C/6 сати и 8 сати (подаци о механичким перформансама као што је горе наведено) на универзалној машини за испитивање материјала. Тестови су спроведени при брзини оптерећења од 100 мм/мин са степеном компресије од 70%. Резултати су следећи: за каљење маглом + ваздухом са процесима старења на 210°C/6 сати и 8 сати, тестови гњечења испуњавају захтеве, као што је приказано на слици 3-2, док узорци каљени на ваздуху показују пуцање за све процесе старења.
На основу резултата теста гњечења, каљење у магли + ваздуху са процесима старења од 210°C/6h и 8h задовољава захтеве купца.
4 Закључак
Оптимизација процеса каљења и старења је кључна за успешан развој производа и пружа идеално процесно решење за производ марке „crash box“.
Кроз опсежна испитивања, утврђено је да би материјал за производ „crash box“ требало да буде 6063-Т7, да је метода каљења магла + хлађење ваздухом, а процес старења на 210°C/6h најбољи избор за екструдирање алуминијумских шипки са температурама у распону од 480-500°C, брзином екструзионог вратила од 2,5 mm/s, температуром екструзионог калупа од 480°C и температуром излаза из екструзије од 500-540°C.
Уредила Меј Ђијанг из МАТ Алуминијума
Време објаве: 07. мај 2024.
