Introduzione
Con lo sviluppo dell'industria automobilistica, anche il mercato delle travi di impatto in lega di alluminio sta crescendo rapidamente, sebbene ancora relativamente piccolo nelle dimensioni complessive. Secondo le previsioni della Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance per il mercato del raggio di impatto in lega di alluminio cinese, entro il 2025, la domanda del mercato è stimata in circa 140.000 tonnellate, con una dimensione del mercato che dovrebbe raggiungere 4,8 miliardi di RMB. Entro il 2030, si prevede che la domanda del mercato sia di circa 220.000 tonnellate, con una dimensione del mercato stimata di 7,7 miliardi di RMB e un tasso di crescita annuale composto di circa il 13%. La tendenza allo sviluppo del leggero e la rapida crescita dei modelli di veicoli medio-alta sono importanti fattori trainanti per lo sviluppo di raggi di impatto in lega di alluminio in Cina. Le prospettive di mercato per le scatole di arresto del raggio di impatto automobilistico sono promettenti.
Man mano che i costi diminuiscono e i progressi della tecnologia, le travi di impatto frontale in lega di alluminio e le scatole di crash stanno gradualmente diventando più diffuse. Attualmente sono utilizzati in modelli di veicoli medio-alta come Audi A3, Audi A4L, BMW 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal e Buick Lacrosse.
Le travi di impatto in lega di alluminio sono principalmente composte da traverse a impatto, scatole di crash, piastre di base di montaggio e maniche di traino, come mostrato nella Figura 1.
Figura 1: Gruppo del raggio di impatto in lega di alluminio
La scatola da crash è una scatola di metallo situata tra il raggio di impatto e due raggi longitudinali del veicolo, essenzialmente fungendo da contenitore che assorbiva l'energia. Questa energia si riferisce alla forza dell'impatto. Quando un veicolo sperimenta una collisione, il raggio di impatto ha un certo grado di capacità di assorbimento energetico. Tuttavia, se l'energia supera la capacità del raggio di impatto, trasferirà l'energia nella scatola degli incidenti. La cassetta di crash assorbe tutta la forza di impatto e si deforma se stessa, garantendo che i raggi longitudinali rimangano intatti.
1 Requisiti del prodotto
1.1 Le dimensioni devono aderire ai requisiti di tolleranza del disegno, come mostrato nella Figura 2.
1.3 Requisiti di prestazione meccanica:
Resistenza alla trazione: ≥215 MPa
Resistenza alla snervamento: ≥205 MPa
Allungamento A50: ≥10%
1.4 Prestazioni di schiacciamento della scatola da crash:
Lungo l'asse X del veicolo, utilizzando una superficie di collisione più grande della sezione trasversale del prodotto, carico ad una velocità di 100 mm/min fino a schiacciare, con una quantità di compressione del 70%. La lunghezza iniziale del profilo è di 300 mm. Alla giunzione della costola di rinforzo e della parete esterna, le crepe dovrebbero essere accettabili meno di 15 mm. Si dovrebbe garantire che il cracking consentito non comprometta la capacità di assorbimento di energia del profilo e non dovrebbero esserci crepe significative in altre aree dopo la schiacciamento.
2 Approccio di sviluppo
Per soddisfare contemporaneamente i requisiti delle prestazioni meccaniche e delle prestazioni di schiacciamento, l'approccio di sviluppo è il seguente:
Utilizzare l'asta 6063B con una composizione in lega primaria di SI 0,38-0,41% e Mg 0,53-0,60%.
Esegui tempestivi e invecchiamento artificiale per raggiungere la condizione T6.
Impiegare Mist + Air Shinching e Conduci un trattamento eccessivo per raggiungere le condizioni T7.
3 Produzione pilota
3.1 Condizioni di estrusione
La produzione viene effettuata su una pressa per estrusione 2000T con un rapporto di estrusione di 36. Il materiale utilizzato è l'asta di alluminio omogeneizzata 6063b. Le temperature di riscaldamento dell'asta di alluminio sono le seguenti: Zona IV 450-III Zona 470-II Zona 490-1 Zona 500. La pressione di rottura del cilindro principale è di circa 210 bar, con la fase di estrusione stabile con una pressione di estrusione vicino a 180 bar . La velocità dell'albero di estrusione è di 2,5 mm/s e la velocità di estrusione del profilo è di 5,3 m/min. La temperatura all'uscita di estrusione è di 500-540 ° C. L'estinzione viene eseguita utilizzando il raffreddamento dell'aria con la potenza della ventola sinistra al 100%, la potenza della ventola centrale al 100%e la potenza della ventola destra al 50%. La velocità di raffreddamento media all'interno della zona di estinzione raggiunge 300-350 ° C/min e la temperatura dopo l'uscita della zona di tempra è di 60-180 ° C. Per estinzione di Mist + Air, la velocità di raffreddamento media all'interno della zona di riscaldamento raggiunge i 430-480 ° C/min e la temperatura dopo l'uscita della zona di tempra è di 50-70 ° C. Il profilo non mostra una flessione significativa.
3.2 Invecchiamento
Dopo il processo di invecchiamento T6 a 185 ° C per 6 ore, la durezza e le proprietà meccaniche del materiale sono le seguenti:
Secondo il processo di invecchiamento T7 a 210 ° C per 6 ore e 8 ore, la durezza e le proprietà meccaniche del materiale sono le seguenti:
Sulla base dei dati di test, il metodo di tempra dell'aria Mist +, combinato con il processo di invecchiamento di 210 ° C/6H, soddisfa i requisiti sia per le prestazioni meccaniche che per i test di frantumazione. Considerando il rapporto costo-efficacia, sono stati selezionati il metodo di spegnimento dell'aria Mist + e il processo di invecchiamento di 210 ° C/6H per la produzione per soddisfare i requisiti del prodotto.
3.3 Test di frantumazione
Per la seconda e la terza canna, l'estremità della testa è tagliata di 1,5 m e l'estremità della coda è tagliata di 1,2 m. Due campioni ciascuno vengono prelevati dalle sezioni della testa, del mezzo e della coda, con una lunghezza di 300 mm. I test di frantumazione vengono condotti dopo l'invecchiamento a 185 ° C/6H e 210 ° C/6H e 8H (dati sulle prestazioni meccaniche come menzionato sopra) su una macchina di prova del materiale universale. I test sono condotti a una velocità di carico di 100 mm/min con una quantità di compressione del 70%. I risultati sono i seguenti: per la estinzione di Mist + Air con i processi di invecchiamento di 210 ° C/6H e 8H, i test di frantumazione soddisfano i requisiti, come mostrato nella Figura 3-2, mentre i campioni di aria mostrano un crack per tutti i processi di invecchiamento .
Sulla base dei risultati dei test di frantumazione, la tempra Mist + Air con i processi di invecchiamento di 210 ° C/6H e 8H soddisfano i requisiti del cliente.
4 Conclusione
L'ottimizzazione dei processi di tempra e invecchiamento è fondamentale per il successo dello sviluppo del prodotto e fornisce una soluzione di processo ideale per il prodotto Crash Box.
Attraverso test estesi, è stato stabilito che lo stato del materiale per il prodotto Crash Box dovrebbe essere 6063-T7, il metodo di tempra è il raffreddamento dell'aria Mist + e il processo di invecchiamento a 210 ° C/6H è la scelta migliore per estrludere le aste di alluminio con temperature che vanno da 480-500 ° C, velocità dell'albero di estrusione di 2,5 mm/s, temperatura della matrice di estrusione di 480 ° C e temperatura di uscita di estrusione di 500-540 ° C.
A cura di May Jiang dall'alluminio Mat
Tempo post: maggio-07-2024
