Sissejuhatus
Autotööstuse arenguga kasvab kiiresti ka alumiiniumisulamist lööktalade turg, ehkki üldiselt on see siiski suhteliselt väike. Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance'i prognoosi kohaselt Hiina alumiiniumisulamist lööktalade turu järele on 2025. aastaks hinnanguliselt umbes 140 000 tonni ja turu maht peaks ulatuma 4,8 miljardi RMB-ni. 2030. aastaks prognoositakse turu nõudluse järele umbes 220 000 tonni, turu maht peaks olema 7,7 miljardit RMB ja aastane kasvumäär umbes 13%. Kergekaalulisuse arengutrend ja kesk- ja tippklassi sõidukimudelite kiire kasv on Hiinas alumiiniumisulamist lööktalade arendamise olulised liikumapanevad tegurid. Autotööstuse lööktalade põrkekastide turuväljavaated on paljulubavad.
Kulude vähenedes ja tehnoloogia arenedes muutuvad alumiiniumisulamist esilöögitalad ja kokkupõrkekastid järk-järgult laialdasemaks. Praegu kasutatakse neid keskmise ja kõrgema hinnaklassi sõidukimudelites, nagu Audi A3, Audi A4L, BMW 3. seeria, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal ja Buick LaCrosse.
Alumiiniumisulamist lööktalad koosnevad peamiselt löögipõiktaladest, põrkekastidest, kinnitusplaatidest ja haakekonksu hülssidest, nagu on näidatud joonisel 1.
Joonis 1: Alumiiniumisulamist lööktala komplekt
Löögikast on metallkast, mis asub löögikiire ja sõiduki kahe pikisuunalise tala vahel ning toimib sisuliselt energiat neelava konteinerina. See energia viitab löögijõule. Kui sõiduk põrkab kokku, on löögikiirel teatud määral energiat neelav võime. Kui energia aga ületab löögikiire mahutavuse, kandub see energia üle löögikastile. Löögikast neelab kogu löögijõu ja deformeerub, tagades pikisuunaliste talade kahjustamata jäämise.
1 Toote nõuded
1.1 Mõõtmed peavad vastama joonise tolerantsinõuetele, nagu on näidatud joonisel 2.
1.3 Mehaanilised jõudlusnõuded:
Tõmbetugevus: ≥215 MPa
Saagispiir: ≥205 MPa
Venivus A50: ≥10%
1.4 Purustuskasti purustusjõudlus:
Sõiduki X-telje suunas, kasutades toote ristlõikest suuremat kokkupõrkepinda, koormatakse kiirusega 100 mm/min kuni purustamiseni, kusjuures kokkusurumise määr on 70%. Profiili algpikkus on 300 mm. Armatuurribi ja välisseina ühenduskohas peavad praod olema alla 15 mm, et neid loetaks vastuvõetavaks. Tuleb tagada, et lubatud praod ei kahjusta profiili purustusenergia neeldumisvõimet ning pärast purustamist ei tohiks teistes piirkondades olulisi pragusid tekkida.
2 Arendusmeetod
Mehaanilise jõudluse ja purustusomaduste samaaegseks täitmiseks on arendusmeetod järgmine:
Kasutage 6063B varda, mille primaarseulami koostis on Si 0,38–0,41% ja Mg 0,53–0,60%.
T6 seisundi saavutamiseks teostage õhu kustutamine ja kunstlik vanandamine.
T7 seisundi saavutamiseks kasutage udu + õhu summutamist ning tehke ülevananemistöötlus.
3 pilootprojekti
3.1 Ekstrusioonitingimused
Tootmine toimub 2000T ekstrusioonpressil, mille ekstrusioonisuhe on 36. Kasutatav materjal on homogeniseeritud alumiiniumvarras 6063B. Alumiiniumvarda kuumutustemperatuurid on järgmised: IV tsoon 450-III tsoon 470-II tsoon 490-1 tsoon 500. Peasilindri läbilöögirõhk on umbes 210 baari, stabiilse ekstrusioonifaasi ekstrusioonirõhk on ligikaudu 180 baari. Ekstrusioonivõlli kiirus on 2,5 mm/s ja profiili ekstrusioonikiirus on 5,3 m/min. Temperatuur ekstrusiooni väljundis on 500–540 °C. Karastamine toimub õhkjahutuse abil, kusjuures vasakpoolse ventilaatori võimsus on 100%, keskmise ventilaatori võimsus 100% ja parempoolse ventilaatori võimsus 50%. Keskmine jahutuskiirus karastustsoonis ulatub 300–350 °C/min-ni ja temperatuur pärast karastustsoonist väljumist on 60–180 °C. Udu ja õhu karastamise korral ulatub keskmine jahutuskiirus kuumutustsoonis 430–480 °C/min ja temperatuur pärast karastustsoonist väljumist on 50–70 °C. Profiil ei paindu märkimisväärselt.
3.2 Vananemine
Pärast 6-tunnist T6 vanandamisprotsessi temperatuuril 185 °C on materjali kõvadus ja mehaanilised omadused järgmised:
T7 vanandamisprotsessi kohaselt temperatuuril 210 °C 6 tunni ja 8 tunni jooksul on materjali kõvadus ja mehaanilised omadused järgmised:
Katseandmete põhjal vastab udu + õhu karastamise meetod koos 210 °C/6 h vanandamise protsessiga nii mehaanilise jõudluse kui ka purustuskatsete nõuetele. Kulutõhusust arvestades valiti tootmiseks udu + õhu karastamise meetod ja 210 °C/6 h vanandamise protsess, et see vastaks toote nõuetele.
3.3 Purustuskatse
Teise ja kolmanda varda puhul lõigatakse ülemine ots 1,5 m ja ülemine ots 1,2 m ulatuses ära. Pea-, kesk- ja ülemisest osast võetakse kaks proovi pikkusega 300 mm. Purustuskatsed viiakse läbi pärast vanandamist temperatuuril 185 °C/6 h ning 210 °C/6 h ja 8 h (mehaanilised omadused nagu eespool mainitud) universaalsel materjalikatse masinal. Katsed viiakse läbi laadimiskiirusel 100 mm/min ja kokkusurumise ulatuses 70%. Tulemused on järgmised: udu + õhkjahutuse puhul temperatuuril 210 °C/6 h ja 8 h vanandamisprotsessidega vastavad purustuskatsed nõuetele, nagu on näidatud joonisel 3-2, samas kui õhkjahutusega proovid näitavad pragunemist kõigi vanandamisprotsesside korral.
Purustustestide tulemuste põhjal vastavad kliendi nõuetele 210 °C/6h ja 8h vanandamise protsessidega udu + õhkjahutus.
4 Kokkuvõte
Karastamis- ja vanandamisprotsesside optimeerimine on toote eduka arendamise seisukohalt ülioluline ning pakub ideaalset protsessilahendust kokkupõrkekasti toote jaoks.
Põhjalike katsete abil on kindlaks tehtud, et kokkupõrkekasti materjaliks peaks olema 6063-T7, karastusmeetodiks on udu + õhkjahutus ning vanandusprotsess temperatuuril 210 °C/6 tundi on parim valik alumiiniumvardade ekstrudeerimiseks temperatuurivahemikus 480–500 °C, ekstrusioonivõlli kiirusel 2,5 mm/s, ekstrusioonivormi temperatuuril 480 °C ja ekstrusiooni väljundtemperatuuril 500–540 °C.
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 07.05.2024
