Inngangur
Með þróun bílaiðnaðarins er markaðurinn fyrir árekstrarbjálka úr álblöndu einnig að vaxa hratt, þótt hann sé enn tiltölulega lítill að stærð. Samkvæmt spá Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance fyrir kínverska markaðinn fyrir árekstrarbjálka úr álblöndu er áætluð eftirspurn eftir markaði árið 2025 um 140.000 tonn og markaðsstærðin er væntanleg 4,8 milljarðar RMB. Árið 2030 er áætluð eftirspurn eftir markaði gert ráð fyrir að vera um 220.000 tonn, með áætluðum markaðsstærð upp á 7,7 milljarða RMB og samsettur árlegur vöxtur um 13%. Þróun léttari þyngdar og hraður vöxtur meðalstórra til dýrra ökutækja eru mikilvægir drifkraftar fyrir þróun árekstrarbjálka úr álblöndu í Kína. Markaðshorfur fyrir árekstrarbjálka úr bílum eru lofandi.
Þar sem kostnaður lækkar og tæknin þróast eru framhliðarhlífar og árekstrarboxar úr álblöndu smám saman að verða útbreiddari. Eins og er eru þeir notaðir í meðalstórum til dýrum bílum eins og Audi A3, Audi A4L, BMW 3 serían, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal og Buick LaCrosse.
Árekstrarbjálkar úr álfelgi eru aðallega samsettir úr árekstrarþversláum, árekstrarboxum, festingarplötum og dráttarkrókarhylkjum, eins og sýnt er á mynd 1.
Mynd 1: Samsetning árekstrarbjálka úr álblöndu
Áreksturskassi er málmkassi sem staðsettur er á milli árekstursbjálkans og tveggja langsum bjálka ökutækisins og þjónar í raun sem orkugleypandi ílát. Þessi orka vísar til áreksturskraftsins. Þegar ökutæki lendir í árekstri hefur árekstursbjálkinn ákveðna orkugleypandi getu. Hins vegar, ef orkan fer yfir getu árekstursbjálkans, mun hann flytja orkuna til áreksturskassisins. Áreksturskassi tekur í sig allan áreksturskraftinn og afmyndar sig, sem tryggir að langsum bjálkarnir haldist óskemmdir.
1 Kröfur um vöru
1.1 Mál verða að vera í samræmi við vikmörk teikningarinnar, eins og sýnt er á mynd 2.
1.3 Kröfur um vélræna afköst:
Togstyrkur: ≥215 MPa
Afkastastyrkur: ≥205 MPa
Lenging A50: ≥10%
1.4 Árangur við mulning á árekstrarkassa:
Meðfram X-ás ökutækisins, með árekstrarfleti sem er stærra en þversnið vörunnar, er álagið beitt með hraða 100 mm/mín. þar til pressun á sér stað, með 70% þjöppunarmagni. Upphafslengd prófílsins er 300 mm. Við mót styrkingarrifja og ytri veggs ættu sprungur að vera minni en 15 mm til að þær teljist ásættanlegar. Tryggja skal að leyfðar sprungur skerði ekki pressunarorkugleypni prófílsins og að engar verulegar sprungur ættu að vera á öðrum svæðum eftir pressun.
2 Þróunaraðferð
Til að uppfylla kröfur um vélræna afköst og mulningsafköst samtímis er þróunaraðferðin eftirfarandi:
Notið 6063B stöng með aðalblöndusamsetningu Si 0,38-0,41% og Mg 0,53-0,60%.
Framkvæmið loftkælingu og gerviöldrun til að ná T6 ástandi.
Notið úða- og loftkælingu og framkvæmið oföldrunarmeðferð til að ná T7 ástandi.
3 Tilraunaverkefni
3.1 Útpressunarskilyrði
Framleiðslan fer fram í 2000T útpressupressu með útpressunarhlutfalli upp á 36. Efnið sem notað er er einsleit álstöng 6063B. Hitastig álstöngarinnar er sem hér segir: IV svæði 450-III svæði 470-II svæði 490-1 svæði 500. Gegnslitþrýstingur aðalstrokksins er um 210 bör, en stöðuga útpressunarfasan hefur útpressunarþrýsting nálægt 180 börum. Hraði útpressunarássins er 2,5 mm/s og prófílútpressunarhraðinn er 5,3 m/mín. Hitastigið við útrás útpressunarinnar er 500-540°C. Kælingin er framkvæmd með loftkælingu þar sem vinstri vifta er stillt á 100%, miðvifta á 100% og hægri vifta á 50%. Meðalkælingarhraði innan kælisvæðisins nær 300-350°C/mín og hitastigið eftir að kælisvæðið er komið út er 60-180°C. Fyrir kælingu með mistri og lofti nær meðalkælingarhraðinn innan hitunarsvæðisins 430-480°C/mín. og hitastigið eftir að það fer út úr kælisvæðinu er 50-70°C. Prófíllinn sýnir enga marktæka beygju.
3.2 Öldrun
Eftir T6 öldrunarferlið við 185°C í 6 klukkustundir eru hörku- og vélrænir eiginleikar efnisins sem hér segir:
Samkvæmt T7 öldrunarferlinu við 210°C í 6 klukkustundir og 8 klukkustundir eru hörkuefni og vélrænir eiginleikar efnisins sem hér segir:
Byggt á prófunargögnunum uppfyllir þoku- og loftkælingaraðferðin, ásamt 210°C/6 klst. öldrunarferlinu, kröfur bæði um vélræna afköst og mulningsprófanir. Með hliðsjón af hagkvæmni voru þoku- og loftkælingaraðferðin og 210°C/6 klst. öldrunarferlið valin til framleiðslu til að uppfylla kröfur vörunnar.
3.3 Þrýstiprófun
Fyrir aðra og þriðju stöngina er aðalendinn skorinn af um 1,5 m og halaendinn er skorinn af um 1,2 m. Tvö sýni eru tekin úr aðal-, miðju- og halahlutanum, 300 mm löng. Mulningsprófanir eru gerðar eftir öldrun við 185°C/6 klst. og 210°C/6 klst. og 8 klst. (gögn um vélræna afköst eins og getið er hér að ofan) á alhliða efnisprófunarvél. Prófanirnar eru gerðar við hleðsluhraða 100 mm/mín. með 70% þjöppunarmagni. Niðurstöðurnar eru eftirfarandi: fyrir mistur + loftkælingu með 210°C/6 klst. og 8 klst. öldrunarferlunum uppfylla mulningsprófanirnar kröfurnar, eins og sýnt er á mynd 3-2, en loftkældu sýnin sýna sprungur í öllum öldrunarferlum.
Samkvæmt niðurstöðum mulningsprófanna uppfyllir úða- og loftkæling með 210°C/6 klst. og 8 klst. öldrunarferlunum kröfur viðskiptavinarins.
4 Niðurstaða
Bestun á kælingar- og öldrunarferlum er lykilatriði fyrir farsæla þróun vörunnar og veitir kjörlausn fyrir árekstrarkassaafurðina.
Með ítarlegum prófunum hefur verið ákvarðað að efnisástand árekstrarboxsins ætti að vera 6063-T7, kælingaraðferðin er úði + loftkæling og öldrunarferlið við 210°C/6 klst. er besti kosturinn fyrir pressun álstanga með hitastigi á bilinu 480-500°C, pressunaráshraða 2,5 mm/s, pressunarmóthitastig 480°C og pressunarúttakshitastig 500-540°C.
Ritstýrt af May Jiang frá MAT Aluminum
Birtingartími: 7. maí 2024
