Introduktion
Med utvecklingen av fordonsindustrin växer också marknaden för slagbalkar av aluminiumlegering snabbt, om än fortfarande relativt liten i total storlek. Enligt prognosen från Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance för den kinesiska aluminiumlegeringsmarknaden för slagbalkar, beräknas efterfrågan på marknaden till 2025 vara cirka 140 000 ton, med en marknadsstorlek som förväntas nå 4,8 miljarder RMB. År 2030 beräknas efterfrågan på marknaden vara cirka 220 000 ton, med en uppskattad marknadsstorlek på 7,7 miljarder RMB och en sammansatt årlig tillväxttakt på cirka 13 %. Utvecklingstrenden av lättvikt och den snabba tillväxten av fordonsmodeller i medelstora till högklassiga egenskaper är viktiga drivande faktorer för utvecklingen av slagbalkar av aluminiumlegering i Kina. Marknadsutsikterna för krockboxar för bilar är lovande.
I takt med att kostnaderna minskar och tekniken går framåt blir främre stötbalkar och krockboxar av aluminiumlegering gradvis mer utbredda. För närvarande används de i fordonsmodeller av medel- till högklassig kvalitet som Audi A3, Audi A4L, BMW 3-serien, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal och Buick LaCrosse.
Stötbalkar av aluminiumlegering består huvudsakligen av stötbalkar, krockboxar, monteringsbottenplattor och dragkrokhylsor, som visas i figur 1.
Figur 1: Slagbalk av aluminiumlegering
Krocklådan är en metalllåda som är placerad mellan stötbalken och två längsgående balkar på fordonet, som i huvudsak fungerar som en energiabsorberande behållare. Denna energi hänvisar till kraften av stöten. När ett fordon utsätts för en kollision har kollisionsstrålen en viss grad av energiabsorberande förmåga. Men om energin överstiger effektbalkens kapacitet kommer den att överföra energin till krockboxen. Krockboxen absorberar all stötkraft och deformerar sig själv, vilket säkerställer att de längsgående balkarna förblir oskadade.
1 Produktkrav
1.1 Mått måste följa ritningens toleranskrav, som visas i figur 2.
1.3 Mekaniska prestandakrav:
Draghållfasthet: ≥215 MPa
Sträckgräns: ≥205 MPa
Förlängning A50: ≥10 %
1.4 Crash Box Crushing Performance:
Längs fordonets X-axel, med en kollisionsyta som är större än produktens tvärsnitt, belasta med en hastighet av 100 mm/min tills krossning, med en kompressionsmängd på 70 %. Profilens initiala längd är 300 mm. I förbindelsen mellan förstärkningsribban och ytterväggen bör sprickor vara mindre än 15 mm för att anses godtagbara. Det bör säkerställas att den tillåtna sprickningen inte äventyrar profilens krossenergiupptagande förmåga, och det bör inte förekomma några betydande sprickor i andra områden efter krossningen.
2 Utvecklingsmetod
För att samtidigt uppfylla kraven på mekanisk prestanda och krossprestanda är utvecklingssättet som följer:
Använd 6063B-stav med en primär legeringssammansättning av Si 0,38-0,41% och Mg 0,53-0,60%.
Utför luftsläckning och artificiell åldring för att uppnå T6-tillståndet.
Använd dimma + luftsläckning och utför överåldringsbehandling för att uppnå T7-tillståndet.
3 Pilotproduktion
3.1 Extruderingsvillkor
Tillverkningen sker på en 2000T extruderingspress med ett extruderingsförhållande på 36. Materialet som används är homogeniserad aluminiumstav 6063B. Uppvärmningstemperaturerna för aluminiumstaven är som följer: IV zon 450-III zon 470-II zon 490-1 zon 500. Huvudcylinderns genombrottstryck är cirka 210 bar, där den stabila extruderingsfasen har ett extruderingstryck nära 180 bar . Extruderingsaxelns hastighet är 2,5 mm/s, och profilextruderingshastigheten är 5,3 m/min. Temperaturen vid extruderingsutloppet är 500-540°C. Släckningen görs med luftkylning med vänster fläkteffekt på 100 %, mellanfläkteffekt på 100 % och höger fläkteffekt på 50 %. Den genomsnittliga kylhastigheten inom kylningszonen når 300-350°C/min, och temperaturen efter att ha lämnat kylzonen är 60-180°C. För dimma + luftkylning når den genomsnittliga kylhastigheten inom uppvärmningszonen 430-480°C/min, och temperaturen efter att ha lämnat härdzonen är 50-70°C. Profilen uppvisar ingen signifikant böjning.
3.2 Åldrande
Efter T6-åldringsprocessen vid 185°C i 6 timmar, är materialets hårdhet och mekaniska egenskaper som följer:
Enligt T7-åldringsprocessen vid 210°C i 6 timmar och 8 timmar är materialets hårdhet och mekaniska egenskaper som följer:
Baserat på testdata, uppfyller dimma + lufthärdningsmetoden, i kombination med 210°C/6h åldringsprocessen, kraven på både mekanisk prestanda och krossningstestning. Med tanke på kostnadseffektiviteten valdes dimma + luftsläckningsmetoden och 210°C/6h åldringsprocessen för produktion för att uppfylla produktens krav.
3.3 Krosstest
För det andra och tredje spöet skärs huvudänden av med 1,5 m, och bakänden skärs av med 1,2 m. Två prover tas vardera från huvud-, mitt- och stjärtsektionerna, med en längd på 300 mm. Krossningstester utförs efter åldring vid 185°C/6h och 210°C/6h och 8h (mekaniska prestandadata enligt ovan) på en universell materialtestmaskin. Testerna utförs vid en belastningshastighet av 100 mm/min med en kompressionsmängd på 70 %. Resultaten är följande: för dimma + luftkylning med 210°C/6h och 8h åldringsprocesser uppfyller krossningstesterna kraven, som visas i figur 3-2, medan de luftkylda proverna uppvisar sprickbildning för alla åldringsprocesser .
Baserat på krossningstestresultaten uppfyller dimma + luftsläckning med 210°C/6h och 8h åldringsprocesser kundens krav.
4 Slutsats
Optimeringen av härdnings- och åldringsprocesser är avgörande för en framgångsrik utveckling av produkten och ger en idealisk processlösning för krockboxprodukten.
Genom omfattande tester har det fastställts att materialtillståndet för krockboxprodukten ska vara 6063-T7, härdningsmetoden är dimma + luftkylning och åldringsprocessen vid 210°C/6h är det bästa valet för extrudering av aluminiumstavar med temperaturer som sträcker sig från 480-500°C, extruderingsaxelhastighet på 2,5 mm/s, extruderingsformtemperatur på 480°C och extruderingsutloppstemperatur på 500-540°C.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminium
Posttid: maj-07-2024
