Уводзіны
З развіццём аўтамабільнай прамысловасці рынак ударных бэлек з алюмініевых сплаваў таксама хутка расце, хоць агульныя памеры ўсё яшчэ адносна невялікія. Згодна з прагнозам Альянсу інавацый у галіне лёгкіх тэхналогій для кітайскага рынку ударных бэлек з алюмініевых сплаваў, да 2025 года попыт на рынку ацэньваецца прыкладна ў 140 000 тон, а аб'ём рынку, як чакаецца, дасягне 4,8 млрд юаняў. Да 2030 года попыт на рынку, як чакаецца, складзе прыкладна 220 000 тон, а ацэньваны аб'ём рынку — 7,7 млрд юаняў, а сукупны гадавы тэмп росту — каля 13%. Тэндэнцыя развіцця палегчанай вагі і хуткі рост мадэляў аўтамабіляў сярэдняга і высокага класа з'яўляюцца важнымі рухаючымі фактарамі для развіцця ударных бэлек з алюмініевых сплаваў у Кітаі. Перспектывы рынку аўтамабільных ударных бэлек шматабяцальныя.
Па меры зніжэння выдаткаў і развіцця тэхналогій, франтальныя ўдарныя бэлькі і крашбоксы з алюмініевых сплаваў паступова атрымліваюць усё большае распаўсюджванне. У цяперашні час яны выкарыстоўваюцца ў мадэлях аўтамабіляў сярэдняга і высокага класа, такіх як Audi A3, Audi A4L, BMW 3 серыі, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal і Buick LaCrosse.
Алюмініевыя ўдарныя бэлькі ў асноўным складаюцца з ударных папярочных бэлек, аварыйных скрынь, мантажных апорных пліт і ўтулак для буксіровачных крукоў, як паказана на малюнку 1.
Малюнак 1: Зборка ўдарнай бэлькі з алюмініевага сплаву
Крашбокс — гэта металічны корпус, размешчаны паміж ударнай бэлькай і двума падоўжнымі бэлькамі транспартнага сродку, які па сутнасці служыць кантэйнерам, што паглынае энергію. Гэтая энергія адносіцца да сілы ўдару. Калі транспартны сродак сутыкнецца, ударная бэлька мае пэўную ступень здольнасці паглынаць энергію. Аднак, калі энергія перавышае здольнасць ударнай бэлькі, яна перадасць яе крашбоксу. Крашбокс паглынае ўсю сілу ўдару і дэфармуецца, гарантуючы, што падоўжныя бэлькі застануцца непашкоджанымі.
1 Патрабаванні да прадукту
1.1 Памеры павінны адпавядаць патрабаванням да дапушчальных адхіленняў чарцяжа, як паказана на малюнку 2.
1.3 Патрабаванні да механічных характарыстык:
Трываласць на расцяжэнне: ≥215 МПа
Мяжа цякучасці: ≥205 МПа
Падаўжэнне A50: ≥10%
1.4 Характарыстыкі раздушвання Crash Box:
Уздоўж восі X транспартнага сродку, выкарыстоўваючы паверхню сутыкнення, большую за папярочны сячэнне вырабу, нагружаць з хуткасцю 100 мм/мін да раздушвання, са ступенню сціскання 70%. Пачатковая даўжыня профілю складае 300 мм. У месцы злучэння ўзмацняльнага рабра і вонкавай сценкі расколіны павінны быць менш за 15 мм, каб лічыцца дапушчальнымі. Неабходна пераканацца, што дапушчальныя расколіны не пагаршаюць здольнасць профілю паглынаць энергію раздушвання, і пасля раздушвання ў іншых зонах не павінна быць значных расколін.
2 Падыход да распрацоўкі
Каб адначасова задаволіць патрабаванні да механічных характарыстык і характарыстык драбнення, падыход да распрацоўкі наступны:
Выкарыстоўвайце прут 6063B з асноўным складам сплаву Si 0,38-0,41% і Mg 0,53-0,60%.
Выканайце загартоўку паветрам і штучнае старэнне для дасягнення стану T6.
Выкарыстоўвайце тушэнне распыляльнікам + паветрам і праводзьце апрацоўку старэння для дасягнення стану T7.
3 Пілотная вытворчасць
3.1 Умовы экструзіі
Вытворчасць ажыццяўляецца на экструзійным прэсе магутнасцю 2000T з каэфіцыентам экструзіі 36. У якасці матэрыялу выкарыстоўваецца гамагенізаваны алюмініевы пруток 6063B. Тэмпературы нагрэву алюмініевага прутка наступныя: IV зона 450 - III зона 470 - II зона 490 - 1 зона 500. Ціск прарыву галоўнага цыліндру складае каля 210 бар, прычым стабільная фаза экструзіі мае ціск экструзіі, блізкі да 180 бар. Хуткасць экструзійнага вала складае 2,5 мм/с, а хуткасць экструзіі профілю - 5,3 м/мін. Тэмпература на выхадзе з экструзіі складае 500-540°C. Загартоўка ажыццяўляецца з выкарыстаннем паветранага астуджэння з магутнасцю левага вентылятара 100%, магутнасцю сярэдняга вентылятара 100% і магутнасцю правага вентылятара 50%. Сярэдняя хуткасць астуджэння ў зоне загартоўкі дасягае 300-350°C/мін, а тэмпература пасля выхаду з зоны загартоўкі складае 60-180°C. Пры загартоўцы ў тумане з паветрам сярэдняя хуткасць астуджэння ў зоне нагрэву дасягае 430-480°C/мін, а тэмпература пасля выхаду з зоны загартоўкі складае 50-70°C. Профіль не мае істотнага выгібу.
3.2 Старэнне
Пасля працэсу старэння T6 пры тэмпературы 185°C на працягу 6 гадзін цвёрдасць і механічныя ўласцівасці матэрыялу наступныя:
Згодна з працэсам старэння T7 пры тэмпературы 210°C на працягу 6 і 8 гадзін, цвёрдасць і механічныя ўласцівасці матэрыялу наступныя:
Зыходзячы з вынікаў выпрабаванняў, метад загартоўкі ў тумане з паветрам у спалучэнні з працэсам старэння пры тэмпературы 210°C/6 гадзін адпавядае патрабаванням як да механічных характарыстык, так і да выпрабаванняў на раздушванне. З улікам эканамічнай эфектыўнасці, для вытворчасці былі абраныя метад загартоўкі ў тумане з паветрам і працэс старэння пры тэмпературы 210°C/6 гадзін, каб адпавядаць патрабаванням да прадукту.
3.3 Выпрабаванне на раздушванне
Для другога і трэцяга стрыжняў галаўны канец абрэзаны на 1,5 м, а задні канец — на 1,2 м. З галаўной, сярэдняй і хваставой частак бяруцца па два ўзоры даўжынёй 300 мм. Выпрабаванні на раздушванне праводзяцца пасля старэння пры тэмпературы 185°C/6 гадзін і 210°C/6 гадзін і 8 гадзін (дадзеныя аб механічных характарыстыках, як паказана вышэй) на універсальнай выпрабавальнай машыне для матэрыялаў. Выпрабаванні праводзяцца пры хуткасці нагрузкі 100 мм/мін са ступенню сціску 70%. Вынікі наступныя: пры загартоўцы ў тумане + паветры з працэсамі старэння 210°C/6 гадзін і 8 гадзін выпрабаванні на раздушванне адпавядаюць патрабаванням, як паказана на малюнку 3-2, у той час як узоры, загартаваныя на паветры, дэманструюць расколіны пры ўсіх працэсах старэння.
Зыходзячы з вынікаў выпрабаванняў на раздушванне, загартоўка ў тумане + паветры з працэсамі старэння пры тэмпературы 210°C/6 гадзін і 8 гадзін адпавядае патрабаванням заказчыка.
4 Выснова
Аптымізацыя працэсаў загартоўкі і старэння мае вырашальнае значэнне для паспяховай распрацоўкі прадукту і забяспечвае ідэальнае тэхналагічнае рашэнне для вырабу краш-бокса.
У выніку шырокіх выпрабаванняў было вызначана, што стан матэрыялу для вырабу краш-бокса павінен быць 6063-T7, метад загартоўкі - туман + астуджэнне на паветры, а працэс старэння пры тэмпературы 210°C/6 гадзін з'яўляецца найлепшым выбарам для экструзіі алюмініевых пруткоў з тэмпературай у дыяпазоне 480-500°C, хуткасцю экструзійнага вала 2,5 мм/с, тэмпературай экструзійнай формы 480°C і тэмпературай на выхадзе з экструзіі 500-540°C.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminum
Час публікацыі: 07 мая 2024 г.
