Introduksjon
Med utviklingen av bilindustrien vokser også markedet for slagbjelker i aluminiumslegering raskt, om enn fortsatt relativt lite i total størrelse. I følge prognosen fra Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance for det kinesiske aluminiumslegeringsmarkedet for slagbjelker, innen 2025, er markedsetterspørselen estimert til å være rundt 140 000 tonn, med en markedsstørrelse som forventes å nå 4,8 milliarder RMB. Innen 2030 anslås markedsetterspørselen å være omtrent 220 000 tonn, med en estimert markedsstørrelse på 7,7 milliarder RMB, og en sammensatt årlig vekstrate på omtrent 13%. Utviklingstrenden med lettvekt og den raske veksten av mellom-til-høye kjøretøymodeller er viktige drivende faktorer for utviklingen av slagbjelker av aluminiumslegering i Kina. Markedsutsiktene for kollisjonsbokser til biler er lovende.
Etter hvert som kostnadene reduseres og teknologien skrider frem, blir frontkollisjonsbjelker og kollisjonsbokser av aluminiumslegering gradvis mer utbredt. Foreløpig brukes de i mellom-til-høye kjøretøymodeller som Audi A3, Audi A4L, BMW 3-serien, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal og Buick LaCrosse.
Slagbjelker i aluminiumslegering består hovedsakelig av tverrbjelker, kollisjonsbokser, monteringsbunnplater og slepekrokhylser, som vist i figur 1.
Figur 1: Slagbjelke av aluminiumslegering
Krasjboksen er en metallboks plassert mellom støtbjelken og to langsgående bjelker på kjøretøyet, og fungerer i hovedsak som en energiabsorberende beholder. Denne energien refererer til støtkraften. Når et kjøretøy opplever en kollisjon, har kollisjonsstrålen en viss grad av energiabsorberende evne. Men hvis energien overstiger kapasiteten til slagbjelken, vil den overføre energien til kollisjonsboksen. Kollisjonsboksen absorberer all støtkraften og deformerer seg selv, og sikrer at de langsgående bjelkene forblir uskadde.
1 Produktkrav
1.1 Dimensjoner skal overholde tegningens toleransekrav, som vist i figur 2.
1.3 Krav til mekanisk ytelse:
Strekkstyrke: ≥215 MPa
Flyttestyrke: ≥205 MPa
Forlengelse A50: ≥10 %
1.4 Crash Box Crushing Ytelse:
Langs kjøretøyets X-akse, ved bruk av en kollisjonsflate som er større enn produktets tverrsnitt, last med en hastighet på 100 mm/min frem til knusing, med en kompresjonsmengde på 70 %. Den opprinnelige lengden på profilen er 300 mm. I krysset mellom forsterkende ribbe og yttervegg bør sprekker være mindre enn 15 mm for å ansees som akseptable. Det bør sikres at tillatt oppsprekking ikke går på bekostning av profilens knusende energiabsorberende kapasitet, og det skal ikke være vesentlige sprekker i andre områder etter knusing.
2 Utviklingstilnærming
For samtidig å oppfylle kravene til mekanisk ytelse og knuseytelse, er utviklingstilnærmingen som følger:
Bruk 6063B stang med en primær legeringssammensetning på Si 0,38-0,41 % og Mg 0,53-0,60 %.
Utfør luftslukking og kunstig aldring for å oppnå T6-tilstanden.
Bruk tåke + luftslukking og utfør overaldringsbehandling for å oppnå T7-tilstanden.
3 Pilotproduksjon
3.1 Ekstrusjonsbetingelser
Produksjonen utføres på en 2000T ekstruderingspresse med et ekstruderingsforhold på 36. Materialet som brukes er homogenisert aluminiumsstang 6063B. Oppvarmingstemperaturene til aluminiumsstangen er som følger: IV sone 450-III sone 470-II sone 490-1 sone 500. Hovedsylinderens gjennombruddstrykk er rundt 210 bar, med den stabile ekstruderingsfasen med et ekstruderingstrykk nær 180 bar . Ekstruderingsakselens hastighet er 2,5 mm/s, og profilekstruderingshastigheten er 5,3 m/min. Temperaturen ved ekstruderingsutløpet er 500-540°C. Slukkingen utføres ved hjelp av luftkjøling med venstre vifteeffekt på 100 %, middels vifteeffekt på 100 % og høyre vifteeffekt på 50 %. Den gjennomsnittlige kjølehastigheten innenfor bråkjølingssonen når 300-350°C/min, og temperaturen etter å ha forlatt bråkjølingssonen er 60-180°C. For bråkjøling av tåke + luft når den gjennomsnittlige kjølehastigheten innenfor varmesonen 430-480°C/min, og temperaturen etter å ha gått ut av bråkjølingssonen er 50-70°C. Profilen viser ingen vesentlig bøyning.
3.2 Aldring
Etter T6-aldringsprosessen ved 185°C i 6 timer, er materialets hardhet og mekaniske egenskaper som følger:
I henhold til T7-aldringsprosessen ved 210°C i 6 timer og 8 timer, er materialets hardhet og mekaniske egenskaper som følger:
Basert på testdataene, oppfyller tåke + luftkjølingsmetoden, kombinert med aldringsprosessen på 210°C/6 timer, kravene til både mekanisk ytelse og knusetesting. Med tanke på kostnadseffektivitet ble tåke + luftkjølingsmetoden og aldringsprosessen på 210°C/6 timer valgt for produksjon for å oppfylle produktets krav.
3.3 Knusningstest
For andre og tredje stang er hodeenden kuttet av med 1,5m, og haleenden kuttes av med 1,2m. To prøver hver tas fra hode-, midt- og haleseksjoner, med en lengde på 300 mm. Knuttetester utføres etter aldring ved 185°C/6t og 210°C/6t og 8t (mekaniske ytelsesdata som nevnt ovenfor) på en universell materialtestmaskin. Testene utføres ved en belastningshastighet på 100 mm/min med en kompresjonsmengde på 70 %. Resultatene er som følger: for tåke + luftkjøling med aldringsprosessene 210°C/6 timer og 8 timer, oppfyller knusetestene kravene, som vist i figur 3-2, mens de luftkjølte prøvene viser sprekker for alle aldringsprosesser .
Basert på knusetestresultatene, oppfyller tåke + luftkjøling med 210°C/6t og 8t aldringsprosesser kundens krav.
4 Konklusjon
Optimalisering av bråkjølings- og aldringsprosesser er avgjørende for vellykket utvikling av produktet og gir en ideell prosessløsning for crashbox-produktet.
Gjennom omfattende testing har det blitt bestemt at materialtilstanden for crashbox-produktet skal være 6063-T7, bråkjølingsmetoden er tåke + luftkjøling, og aldringsprosessen ved 210°C/6t er det beste valget for ekstrudering av aluminiumsstenger med temperaturer fra 480-500°C, ekstruderingsakselhastighet på 2,5 mm/s, ekstruderingsdysetemperatur på 480°C, og ekstruderingsutløpstemperatur på 500-540°C.
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminium
Innleggstid: mai-07-2024
