Introdución
Co desenvolvemento da industria do automóbil, o mercado de vigas de impacto de aliaxe de aluminio tamén está crecendo rapidamente, aínda que aínda é relativamente pequeno en tamaño global. Segundo a previsión da Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance para o mercado chinés de vigas de impacto de aliaxe de aluminio, para 2025 estímase que a demanda do mercado rondará as 140.000 toneladas, cun tamaño do mercado que se espera que alcance os 4.800 millóns de RMB. Para 2030, prevese que a demanda do mercado sexa de aproximadamente 220.000 toneladas, cun tamaño estimado do mercado de 7.700 millóns de RMB e unha taxa de crecemento anual composta de preto do 13%. A tendencia de desenvolvemento do lixeiro e o rápido crecemento dos modelos de vehículos de gama media a alta son factores impulsores importantes para o desenvolvemento de vigas de impacto de aliaxe de aluminio en China. As perspectivas do mercado para as caixas de choque de vigas de impacto para automóbiles son prometedoras.
A medida que os custos diminúen e a tecnoloxía avanza, as vigas de impacto frontal e as caixas de choque de aliaxe de aluminio están a estenderse gradualmente. Actualmente, utilízanse en modelos de vehículos de gama media a alta como Audi A3, Audi A4L, BMW serie 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal e Buick LaCrosse.
As vigas de impacto de aliaxe de aluminio están compostas principalmente por travesas de impacto, caixas de choque, placas base de montaxe e mangas de gancho de remolque, como se mostra na Figura 1.
Figura 1: conxunto de vigas de impacto de aliaxe de aluminio
A caixa de choque é unha caixa metálica situada entre a viga de impacto e dúas vigas lonxitudinais do vehículo, que serve fundamentalmente como recipiente de absorción de enerxía. Esta enerxía refírese á forza de impacto. Cando un vehículo sofre unha colisión, o feixe de impacto ten un certo grao de capacidade de absorción de enerxía. Non obstante, se a enerxía supera a capacidade do feixe de impacto, transferirá a enerxía á caixa de choque. A caixa de choque absorbe toda a forza de impacto e defórmase, garantindo que as vigas lonxitudinais permanezan intactas.
1 Requisitos do produto
1.1 As dimensións deben cumprir os requisitos de tolerancia do debuxo, como se mostra na Figura 2.
1.3 Requisitos de rendemento mecánico:
Resistencia á tracción: ≥215 MPa
Límite de rendemento: ≥205 MPa
Alongamento A50: ≥10%
1.4 Rendemento de trituración da caixa de choque:
Ao longo do eixe X do vehículo, utilizando unha superficie de colisión maior que a sección transversal do produto, cargar a unha velocidade de 100 mm/min ata o esmagamento, cunha cantidade de compresión do 70 %. A lonxitude inicial do perfil é de 300 mm. Na unión da nervadura de reforzo e a parede exterior, as fendas deben ser inferiores a 15 mm para que se consideren aceptables. Debe asegurarse de que a rachadura permitida non comprometa a capacidade de absorción de enerxía de esmagamento do perfil, e non debe haber fisuras significativas noutras zonas despois da trituración.
2 Enfoque de desenvolvemento
Para cumprir simultaneamente os requisitos de rendemento mecánico e rendemento de trituración, o enfoque de desenvolvemento é o seguinte:
Use varilla 6063B cunha composición de aliaxe primaria de Si 0,38-0,41% e Mg 0,53-0,60%.
Realice o enfriamento do aire e o envellecemento artificial para acadar a condición T6.
Empregue néboa + extinción de aire e realice un tratamento de envellecemento excesivo para acadar a condición T7.
3 Produción piloto
3.1 Condicións de extrusión
A produción realízase nunha prensa de extrusión 2000T cunha relación de extrusión de 36. O material empregado é varilla de aluminio homoxeneizada 6063B. As temperaturas de quecemento da varilla de aluminio son as seguintes: IV zona 450-III zona 470-II zona 490-1 zona 500. A presión de penetración do cilindro principal é duns 210 bar, coa fase de extrusión estable que ten unha presión de extrusión próxima aos 180 bar. . A velocidade do eixe de extrusión é de 2,5 mm/s e a velocidade de extrusión do perfil é de 5,3 m/min. A temperatura na saída de extrusión é de 500-540 °C. A extinción realízase mediante o arrefriamento por aire coa potencia do ventilador esquerdo ao 100%, a potencia do ventilador medio ao 100% e a potencia do ventilador dereito ao 50%. A velocidade media de arrefriamento dentro da zona de extinción alcanza os 300-350 °C/min, e a temperatura despois de saír da zona de extinción é de 60-180 °C. Para a extinción de néboa + aire, a velocidade media de arrefriamento dentro da zona de calefacción alcanza os 430-480 °C/min e a temperatura despois de saír da zona de extinción é de 50-70 °C. O perfil non presenta flexión significativa.
3.2 Envellecemento
Despois do proceso de envellecemento T6 a 185 °C durante 6 horas, a dureza e as propiedades mecánicas do material son as seguintes:
Segundo o proceso de envellecemento T7 a 210 °C durante 6 horas e 8 horas, a dureza e as propiedades mecánicas do material son as seguintes:
Segundo os datos das probas, o método de extinción de néboa + aire, combinado co proceso de envellecemento a 210 °C/6h, cumpre os requisitos tanto para o rendemento mecánico como para as probas de trituración. Tendo en conta a relación custo-eficacia, seleccionáronse para a produción o método de extinción de néboa + aire e o proceso de envellecemento a 210 °C/6h para cumprir cos requisitos do produto.
3.3 Proba de trituración
Para a segunda e terceira varas, o extremo da cabeza córtase 1,5 m e o extremo da cola córtase 1,2 m. Tómanse dúas mostras cada unha das seccións da cabeza, media e cola, cunha lonxitude de 300 mm. As probas de trituración realízanse despois do envellecemento a 185 °C/6h e 210°C/6h e 8h (datos de rendemento mecánico como se mencionou anteriormente) nunha máquina de proba de materiais universal. As probas realízanse a unha velocidade de carga de 100 mm/min cunha cantidade de compresión do 70%. Os resultados son os seguintes: para o enfriamento de néboa + aire cos procesos de envellecemento a 210 °C/6h e 8h, as probas de trituración cumpren os requisitos, como se mostra na Figura 3-2, mentres que as mostras enfriadas con aire presentan rachaduras para todos os procesos de envellecemento. .
Segundo os resultados das probas de trituración, o enfriamento de néboa + aire cos procesos de envellecemento a 210 °C/6h e 8h cumpren os requisitos do cliente.
4 Conclusión
A optimización dos procesos de extinción e envellecemento é crucial para o desenvolvemento exitoso do produto e proporciona unha solución de proceso ideal para o produto crash box.
Mediante probas exhaustivas, determinouse que o estado do material para o produto da caixa de choque debe ser 6063-T7, o método de extinción é néboa + arrefriamento por aire e o proceso de envellecemento a 210 °C/6 h é a mellor opción para extruir varillas de aluminio. con temperaturas de 480-500°C, velocidade do eixe de extrusión de 2,5 mm/s, temperatura da matriz de extrusión de 480 °C e temperatura de saída de extrusión de 500-540 °C.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: maio-07-2024
