مقدمه
با توسعه صنعت خودرو، بازار تیرهای ضربه گیر آلیاژ آلومینیوم نیز به سرعت در حال رشد است، هرچند که هنوز از نظر اندازه کلی نسبتاً کوچک است. طبق پیش‌بینی اتحاد نوآوری فناوری سبک وزن خودرو برای بازار تیرهای ضربه گیر آلیاژ آلومینیوم چین، تا سال 2025، تقاضای بازار حدود 140،000 تن تخمین زده می‌شود و انتظار می‌رود اندازه بازار به 4.8 میلیارد یوان برسد. تا سال 2030، تقاضای بازار تقریباً 220،000 تن با اندازه بازار تخمینی 7.7 میلیارد یوان و نرخ رشد مرکب سالانه حدود 13 درصد پیش‌بینی می‌شود. روند توسعه سبک‌سازی و رشد سریع مدل‌های خودروهای میان رده تا بالا، عوامل محرک مهمی برای توسعه تیرهای ضربه گیر آلیاژ آلومینیوم در چین هستند. چشم‌انداز بازار برای جعبه‌های ضربه گیر تیر ضربه گیر خودرو امیدوارکننده است.
با کاهش هزینه‌ها و پیشرفت فناوری، تیرهای ضربه گیر جلو و جعبه‌های ضربه گیر آلیاژ آلومینیوم به تدریج رواج بیشتری پیدا می‌کنند. در حال حاضر، آنها در مدل‌های خودروهای متوسط تا گران‌قیمت مانند آئودی A3، آئودی A4L، بی‌ام‌و سری 3، بی‌ام‌و X1، مرسدس بنز C260، هوندا CR-V، تویوتا RAV4، بیوک رگال و بیوک لاکراس استفاده می‌شوند.
تیرهای ضربه گیر آلیاژ آلومینیوم عمدتاً از تیرهای ضربتی، جعبه‌های ضربه گیر، صفحات پایه نصب و غلاف‌های قلاب یدک کشی تشکیل شده‌اند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل ۱: مجموعه تیر ضربه گیر آلیاژ آلومینیوم
جعبه ضربه گیر، یک جعبه فلزی است که بین تیر ضربه گیر و دو تیر طولی خودرو قرار گرفته و اساساً به عنوان یک محفظه جذب انرژی عمل می‌کند. این انرژی به نیروی ضربه اشاره دارد. هنگامی که یک وسیله نقلیه دچار تصادف می‌شود، تیر ضربه گیر تا حدی قابلیت جذب انرژی دارد. با این حال، اگر انرژی از ظرفیت تیر ضربه گیر بیشتر شود، انرژی را به جعبه ضربه گیر منتقل می‌کند. جعبه ضربه گیر تمام نیروی ضربه را جذب کرده و خود را تغییر شکل می‌دهد و تضمین می‌کند که تیرهای طولی آسیبی نبینند.
۱ الزامات محصول
۱.۱ ابعاد باید مطابق با الزامات تلرانس نقشه، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است، باشند.
۱.۳ الزامات عملکرد مکانیکی:
استحکام کششی: ≥215 مگاپاسکال
استحکام تسلیم: ≥205 مگاپاسکال
کشیدگی A50: ≥10%
۱.۴ عملکرد خرد کردن جعبه تصادف:
در امتداد محور X خودرو، با استفاده از یک سطح برخورد بزرگتر از سطح مقطع محصول، با سرعت ۱۰۰ میلی‌متر در دقیقه تا زمان خرد شدن، با میزان فشرده‌سازی ۷۰٪ بارگذاری کنید. طول اولیه پروفیل ۳۰۰ میلی‌متر است. در محل اتصال دنده تقویت‌کننده و دیواره بیرونی، ترک‌ها باید کمتر از ۱۵ میلی‌متر باشند تا قابل قبول تلقی شوند. باید اطمینان حاصل شود که ترک خوردگی مجاز، ظرفیت جذب انرژی خرد شدن پروفیل را به خطر نمی‌اندازد و پس از خرد شدن، نباید ترک‌های قابل توجهی در سایر نواحی وجود داشته باشد.
۲. رویکرد توسعه
برای برآورده کردن همزمان الزامات عملکرد مکانیکی و عملکرد خردایش، رویکرد توسعه به شرح زیر است:
از میله 6063B با ترکیب آلیاژ اولیه Si 0.38-0.41٪ و Mg 0.53-0.60٪ استفاده کنید.
برای رسیدن به شرایط T6، عملیات کوئنچ در هوا و پیرسازی مصنوعی را انجام دهید.
برای رسیدن به شرایط T7، از روش خنک‌سازی با مه و هوا استفاده کنید و عملیات پیرسازی را انجام دهید.
۳ تولید آزمایشی
۳.۱ شرایط اکستروژن
تولید با پرس اکستروژن 2000T با نسبت اکستروژن 36 انجام می‌شود. ماده مورد استفاده، میله آلومینیومی همگن‌شده 6063B است. دمای گرمایش میله آلومینیومی به شرح زیر است: ناحیه IV، ناحیه 450- ناحیه III، ناحیه 470- ناحیه II، ناحیه 490-1، ناحیه 500. فشار شکست سیلندر اصلی حدود 210 بار است و فاز اکستروژن پایدار دارای فشار اکستروژن نزدیک به 180 بار است. سرعت شفت اکستروژن 2.5 میلی‌متر بر ثانیه و سرعت اکستروژن پروفیل 5.3 متر بر دقیقه است. دما در خروجی اکستروژن 500-540 درجه سانتیگراد است. کوئنچ با استفاده از خنک‌کننده هوا با قدرت فن چپ 100٪، قدرت فن وسط 100٪ و قدرت فن راست 50٪ انجام می‌شود. میانگین سرعت خنک شدن در ناحیه کوئنچ به 300-350 درجه سانتیگراد در دقیقه می‌رسد و دما پس از خروج از ناحیه کوئنچ 60-180 درجه سانتیگراد است. برای کوئنچ مه + هوا، میانگین سرعت خنک شدن در ناحیه گرمایش به 430-480 درجه سانتیگراد در دقیقه می‌رسد و دما پس از خروج از ناحیه کوئنچ 50-70 درجه سانتیگراد است. پروفیل خمش قابل توجهی نشان نمی‌دهد.
۳.۲ پیری
پس از فرآیند پیرسازی T6 در دمای ۱۸۵ درجه سانتیگراد به مدت ۶ ساعت، سختی و خواص مکانیکی ماده به شرح زیر است:
طبق فرآیند پیرسازی T7 در دمای 210 درجه سانتیگراد به مدت 6 ساعت و 8 ساعت، سختی و خواص مکانیکی این ماده به شرح زیر است:
بر اساس داده‌های آزمایش، روش خنک‌سازی با مه + هوا، همراه با فرآیند پیرسازی با دمای ۲۱۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت، الزامات مربوط به عملکرد مکانیکی و آزمایش خردایش را برآورده می‌کند. با توجه به مقرون‌به‌صرفه بودن، روش خنک‌سازی با مه + هوا و فرآیند پیرسازی با دمای ۲۱۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت برای تولید انتخاب شدند تا الزامات محصول را برآورده کنند.
۳.۳ آزمایش خردایش
برای میله‌های دوم و سوم، انتهای سر به اندازه ۱.۵ متر و انتهای دم به اندازه ۱.۲ متر بریده شده است. دو نمونه از هر کدام از بخش‌های سر، وسط و دم، به طول ۳۰۰ میلی‌متر گرفته می‌شود. آزمایش‌های خردایش پس از پیرسازی در دماهای ۱۸۵ درجه سانتیگراد/۶ ساعت و ۲۱۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت و ۸ ساعت (داده‌های عملکرد مکانیکی همانطور که در بالا ذکر شد) روی یک دستگاه تست مواد جهانی انجام می‌شود. آزمایش‌ها با سرعت بارگذاری ۱۰۰ میلی‌متر در دقیقه با میزان فشرده‌سازی ۷۰٪ انجام می‌شوند. نتایج به شرح زیر است: برای سرد کردن با بخار + هوا با فرآیندهای پیرسازی ۲۱۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت و ۸ ساعت، آزمایش‌های خردایش الزامات را مطابق شکل ۳-۲ برآورده می‌کنند، در حالی که نمونه‌های سرد شده در هوا برای همه فرآیندهای پیرسازی ترک‌خوردگی نشان می‌دهند.
بر اساس نتایج آزمایش خردایش، کوئنچ مه‌پاشی + هوا با فرآیندهای پیرسازی ۲۱۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت و ۸ ساعت، الزامات مشتری را برآورده می‌کند.
۴ نتیجه‌گیری
بهینه‌سازی فرآیندهای کوئنچ و ایجینگ برای توسعه موفقیت‌آمیز محصول بسیار مهم است و یک راه‌حل فرآیندی ایده‌آل برای محصول جعبه‌ای مقاوم در برابر ضربه ارائه می‌دهد.
از طریق آزمایش‌های گسترده، مشخص شده است که حالت ماده برای محصول جعبه‌ی ضربه‌گیر باید 6063-T7 باشد، روش کوئنچ، خنک‌کاری مه‌آلود + هوا است و فرآیند پیرسازی در دمای 210 درجه سانتیگراد/6 ساعت بهترین انتخاب برای اکسترود کردن میله‌های آلومینیومی با دماهای بین 480 تا 500 درجه سانتیگراد، سرعت شفت اکستروژن 2.5 میلی‌متر بر ثانیه، دمای قالب اکستروژن 480 درجه سانتیگراد و دمای خروجی اکستروژن 500 تا 540 درجه سانتیگراد است.
ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT Aluminum
زمان ارسال: مه-07-2024
