Uvod
S razvojem automobilske industrije, tržište udarnih greda od aluminijskih legura također brzo raste, iako je još uvijek relativno malo u ukupnoj veličini. Prema prognozi Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance za kinesko tržište udarnih greda od aluminijskih legura, do 2025. godine procjenjuje se da će tržišna potražnja biti oko 140.000 tona, s očekivanom veličinom tržišta od 4,8 milijardi RMB. Do 2030. godine predviđa se da će tržišna potražnja biti 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 čimbenici 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 postupno postaju sve raširenije. 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 temeljnih ploča i čahura vučne kuke, kao što je prikazano na slici 1.
Slika 1: Sklop udarne grede od aluminijske legure
Kutija za sudar je metalna kutija smještena između udarne grede i dvije uzdužne grede vozila, koja u biti služi kao spremnik za apsorpciju energije. Ta se energija odnosi na silu udara. Kada vozilo doživi sudar, udarna greda ima određeni stupanj sposobnosti apsorpcije energije. Međutim, ako energija premaši kapacitet udarne grede, ona će prenijeti energiju na kutiju za sudar. Kutija za sudar 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:
Vlačna čvrstoća: ≥215 MPa
Granica razvlačenja: ≥205 MPa
Istezanje A50: ≥10%
1.4 Performanse drobljenja Crash Boxa:
Duž X-osi vozila, koristeći površinu sudara veću od presjeka proizvoda, opterećujte brzinom od 100 mm/min do drobljenja, s količinom kompresije od 70%. Početna duljina profila je 300 mm. Na spoju ojačavajućeg rebra i vanjske stijenke, pukotine bi trebale biti manje od 15 mm da bi se smatrale prihvatljivima. Treba osigurati da dopuštene pukotine ne ugrožavaju sposobnost profila da apsorbira energiju drobljenja i da nakon drobljenja ne bi trebalo biti značajnih pukotina u drugim područjima.
2. Razvojni pristup
Kako bi se istovremeno zadovoljili 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 zrakom 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 Uvjeti ekstruzije
Proizvodnja se provodi na ekstruzijskoj preši 2000T s omjerom ekstruzije 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. Tlak probijanja glavnog cilindra je oko 210 bara, pri čemu stabilna faza ekstruzije ima tlak 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 s lijevom snagom ventilatora od 100%, srednjom snagom ventilatora od 100% i desnom snagom ventilatora od 50%. Prosječna brzina hlađenja unutar zone kaljenja doseže 300-350°C/min, a temperatura nakon izlaska iz zone kaljenja je 60-180°C. Za kaljenje maglom i zrakom, prosječna brzina hlađenja unutar zone zagrijavanja doseže 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 tijekom 6 sati, tvrdoća i mehanička svojstva materijala su sljedeća:
Prema procesu starenja T7 na 210°C tijekom 6 i 8 sati, tvrdoća i mehanička svojstva materijala su sljedeća:
Na temelju podataka ispitivanja, metoda kaljenja u magli i zraku, u kombinaciji s postupkom starenja na 210°C/6h, zadovoljava zahtjeve i za mehaničke performanse i za ispitivanje drobljenjem. Uzimajući u obzir isplativost, za proizvodnju su odabrani metoda kaljenja u magli i zraku te postupak starenja na 210°C/6h kako bi se zadovoljili zahtjevi proizvoda.
3.3 Ispitivanje gnječenjem
Za drugu i treću šipku, prednji kraj je odrezan za 1,5 m, a repni kraj za 1,2 m. Uzimaju se po dva uzorka s prednjeg, srednjeg i repnog dijela, duljine 300 mm. Ispitivanja drobljenjem provode se nakon starenja na 185 °C/6 sati te 210 °C/6 sati i 8 sati (podaci o mehaničkim performansama kao što je gore navedeno) na univerzalnom stroju za ispitivanje materijala. Ispitivanja se provode pri brzini opterećenja od 100 mm/min s količinom kompresije od 70%. Rezultati su sljedeći: za kaljenje maglom + zrakom s procesima starenja na 210 °C/6 sati i 8 sati, ispitivanja drobljenja zadovoljavaju zahtjeve, kao što je prikazano na slici 3-2, dok uzorci kaljeni zrakom pokazuju pucanje za sve procese starenja.
Na temelju rezultata ispitivanja drobljenjem, kaljenje u magli + zraku s procesima starenja od 210°C/6h i 8h zadovoljava zahtjeve kupca.
4 Zaključak
Optimizacija procesa kaljenja i starenja ključna je za uspješan razvoj proizvoda i pruža idealno procesno rješenje za proizvod crash box.
Opsežnim testiranjem utvrđeno je da bi materijal za proizvod crash box trebao biti 6063-T7, metoda kaljenja je magla + hlađenje zrakom, a proces starenja na 210°C/6h najbolji je 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 Aluminuma
Vrijeme objave: 07.05.2024.
