Desenvolvimento de perfis extrudados na caixa de colisão de alumínio para vigas de impacto automotivo

Desenvolvimento de perfis extrudados na caixa de colisão de alumínio para vigas de impacto automotivo

Introdução

Com o desenvolvimento da indústria automotiva, o mercado de feixes de impacto de liga de alumínio também está crescendo rapidamente, embora ainda relativamente pequeno em tamanho geral. De acordo com a previsão da Aliança Automotiva de Inovação em Tecnologia Lightweight para o mercado de feixes de impacto em liga de alumínio chinês, até 2025, a demanda do mercado é estimada em cerca de 140.000 toneladas, com um tamanho de mercado que atinja 4,8 bilhões de RMB. Até 2030, a demanda do mercado deve ser de aproximadamente 220.000 toneladas, com um tamanho estimado de mercado de 7,7 bilhões de RMB e uma taxa de crescimento anual composta de cerca de 13%. A tendência de desenvolvimento de peso leve e o rápido crescimento de modelos de veículos de médio a ponta são fatores determinantes importantes para o desenvolvimento de vigas de impacto de liga de alumínio na China. As perspectivas de mercado para caixas de colisão de feixe de impacto automotivo são promissoras.

À medida que os custos diminuem e os avanços tecnológicos, as vigas de impacto frontal da liga de alumínio e as caixas de colisão estão gradualmente se tornando mais difundidas. Atualmente, eles são usados ​​em modelos de veículos de ponta, como Audi A3, Audi A4L, BMW 3 Series, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal e Buick Lacrosse.

Os feixes de impacto da liga de alumínio são compostos principalmente de vantagens cruzadas de impacto, caixas de colisão, placas de base de montagem e mangas de gancho de reboque, como mostra a Figura 1.

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Figura 1: montagem de feixe de impacto de liga de alumínio

A caixa de colisão é uma caixa de metal localizada entre o feixe de impacto e duas vigas longitudinais do veículo, servindo essencialmente como um recipiente que absorve energia. Essa energia refere -se à força de impacto. Quando um veículo experimenta uma colisão, o feixe de impacto possui um certo grau de capacidade de absorção de energia. No entanto, se a energia exceder a capacidade do feixe de impacto, ela transferirá a energia para a caixa de colisão. A caixa de colisão absorve toda a força de impacto e se deforma, garantindo que as vigas longitudinais permaneçam sem danos.

1 requisitos do produto

1.1 As dimensões devem aderir aos requisitos de tolerância do desenho, conforme mostrado na Figura 2.

 

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Figura 2: Seção transversal da caixa de colisão
1.2 Material Estado: 6063-T6

1.3 Requisitos de desempenho mecânico:

Resistência à tração: ≥215 MPa

Força de escoamento: ≥205 MPa

Alongamento A50: ≥10%

1.4 Desempenho de esmagamento da caixa de colisão:

Ao longo do eixo x do veículo, usando uma superfície de colisão maior que a seção transversal do produto, carregue a uma velocidade de 100 mm/min até esmagar, com uma quantidade de compressão de 70%. O comprimento inicial do perfil é de 300 mm. Na junção da costela de reforço e da parede externa, as rachaduras devem ser inferiores a 15 mm a serem consideradas aceitáveis. Deve-se garantir que a rachadura permitida não comprometa a capacidade de absorção de energia esmagadora do perfil, e não deve haver rachaduras significativas em outras áreas após o esmagamento.

2 abordagem de desenvolvimento

Para atender simultaneamente aos requisitos de desempenho mecânico e desempenho de esmagamento, a abordagem de desenvolvimento é a seguinte:

Use a haste 6063b com uma composição de liga primária de Si 0,38-0,41% e Mg 0,53-0,60%.

Realize a extinção do ar e o envelhecimento artificial para atingir a condição T6.

Empregue a extinção de névoa + ar e conduza um tratamento excessivo para atingir a condição T7.

3 produção piloto

3.1 Condições de extrusão

A produção é realizada em uma prensa de extrusão de 2000T com uma taxa de extrusão de 36. O material utilizado é a haste de alumínio homogeneizada 6063b. As temperaturas de aquecimento da haste de alumínio são as seguintes: Zona IV 450-III Zona 470-II Zona 490-1 Zona 500. A pressão inovadora do cilindro principal é de cerca de 210 bar, com a fase de extrusão estável com pressão de extrusão próxima a 180 barra . A velocidade do eixo de extrusão é de 2,5 mm/s e a velocidade de extrusão de perfil é de 5,3 m/min. A temperatura na saída de extrusão é de 500-540 ° C. A têmpera é feita usando o resfriamento de ar com a energia esquerda do ventilador a 100%, a energia do ventilador médio a 100%e a energia do ventilador direito a 50%. A taxa média de resfriamento dentro da zona de têmpera atinge 300-350 ° C/min, e a temperatura após a saída da zona de têmpera é de 60-180 ° C. Para extinção do ar de névoa +, a taxa média de resfriamento dentro da zona de aquecimento atinge 430-480 ° C/min, e a temperatura após a saída da zona de têmpera é de 50-70 ° C. O perfil não exibe flexão significativa.

3.2 Envelhecimento

Após o processo de envelhecimento T6 a 185 ° C por 6 horas, a dureza e as propriedades mecânicas do material são as seguintes:

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De acordo com o processo de envelhecimento T7 a 210 ° C por 6 horas e 8 horas, a dureza e as propriedades mecânicas do material são as seguintes:

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Com base nos dados do teste, o método de extinção do Air Mist +, combinado com o processo de envelhecimento de 210 ° C/6H, atende aos requisitos para desempenho mecânico e teste de esmagamento. Considerando o custo-efetividade, o método de extinção do Mist + Air e o processo de envelhecimento de 210 ° C/6H foram selecionados para a produção para atender aos requisitos do produto.

3.3 Teste de esmagamento

Para a segunda e terceira hastes, a extremidade da cabeça é cortada em 1,5 m e a extremidade da cauda é cortada em 1,2 m. Duas amostras são retiradas das seções da cabeça, do meio e da cauda, ​​com um comprimento de 300 mm. Os testes de esmagamento são realizados após o envelhecimento a 185 ° C/6H e 210 ° C/6H e 8H (dados de desempenho mecânico mencionados acima) em uma máquina de teste de material universal. Os testes são realizados a uma velocidade de carregamento de 100 mm/min com uma quantidade de compressão de 70%. Os resultados são os seguintes: Para a extinção de névoa + com a extinção do ar com os processos de envelhecimento de 210 ° C/6H e 8H, os testes de esmagamento atendem aos requisitos, conforme mostrado na Figura 3-2, enquanto as amostras com base no ar exibem rachaduras para todos os processos de envelhecimento .

Com base nos resultados dos testes de esmagamento, o MIST + Air tem com os processos de envelhecimento de 210 ° C/6H e 8H atendem aos requisitos do cliente.

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Figura 3-1: rachaduras graves na extinção do ar, Figura 3-2 não compatível: sem rachaduras em névoa + extinção do ar, compatível

4 Conclusão

A otimização dos processos de extinção e envelhecimento é crucial para o desenvolvimento bem -sucedido do produto e fornece uma solução de processo ideal para o produto da caixa de colisão.

Através de testes extensos, foi determinado que o estado material do produto da caixa de colisão deve ser 6063-T7, o método de extinção é o resfriamento de névoa + ar e o processo de envelhecimento a 210 ° C/6h é a melhor opção para extrudir hastes de alumínio com temperaturas variando de 480-500 ° C, velocidade do eixo de extrusão de 2,5 mm/s, temperatura da matriz de extrusão de 480 ° C e temperatura de extrusão de saída 500-540 ° C.

Editado por May Jiang de Mat Aluminium


Hora de postagem: maio-07-2024