Introducción
Con el desarrollo de la industria automotriz, el mercado de vigas de impacto de aleación de aluminio también está creciendo rápidamente, aunque todavía es relativamente pequeño en tamaño total. Según el pronóstico de la Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance para el mercado chino de vigas de impacto de aleación de aluminio, para 2025, se estima que la demanda del mercado será de alrededor de 140.000 toneladas, y se espera que el tamaño del mercado alcance los 4.800 millones de RMB. Para 2030, se prevé que la demanda del mercado sea de aproximadamente 220.000 toneladas, con un tamaño de mercado estimado de 7.700 millones de RMB y una tasa de crecimiento anual compuesta de alrededor del 13%. La tendencia de desarrollo del aligeramiento y el rápido crecimiento de los modelos de vehículos de gama media a alta son factores importantes para el desarrollo de vigas de impacto de aleación de aluminio en China. Las perspectivas de mercado para las cajas de choque con vigas de impacto para automóviles son prometedoras.
A medida que los costos disminuyen y la tecnología avanza, las vigas de impacto frontales y cajas de choque de aleación de aluminio se están generalizando gradualmente. Actualmente, se utilizan en modelos de vehículos de gama media a alta como Audi A3, Audi A4L, BMW Serie 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal y Buick LaCrosse.
Las vigas de impacto de aleación de aluminio se componen principalmente de vigas transversales de impacto, cajas de choque, placas base de montaje y manguitos de gancho de remolque, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1: Conjunto de viga de impacto de aleación de aluminio
La caja de choque es una caja metálica situada entre la viga de impacto y dos vigas longitudinales del vehículo y que sirve esencialmente como contenedor de absorción de energía. Esta energía se refiere a la fuerza del impacto. Cuando un vehículo sufre una colisión, el haz de impacto tiene un cierto grado de capacidad de absorción de energía. Sin embargo, si la energía excede la capacidad del haz de impacto, la transferirá a la caja de choque. La caja de choque absorbe toda la fuerza del impacto y se deforma, asegurando que las vigas longitudinales permanezcan intactas.
1 Requisitos del producto
1.1 Las dimensiones deben cumplir con los requisitos de tolerancia del dibujo, como se muestra en la Figura 2.
1.3 Requisitos de desempeño mecánico:
Resistencia a la tracción: ≥215 MPa
Límite elástico: ≥205 MPa
Elongación A50: ≥10%
1.4 Rendimiento de aplastamiento de la caja de choque:
A lo largo del eje X del vehículo, utilizando una superficie de colisión mayor que la sección transversal del producto, cargar a una velocidad de 100 mm/min hasta aplastarlo, con una cantidad de compresión del 70%. La longitud inicial del perfil es de 300 mm. En la unión de la nervadura de refuerzo y la pared exterior, las grietas deben tener menos de 15 mm para que se consideren aceptables. Se debe garantizar que las grietas permitidas no comprometan la capacidad de absorción de energía de trituración del perfil y que no se produzcan grietas importantes en otras zonas después del triturado.
2 Enfoque de desarrollo
Para cumplir simultáneamente con los requisitos de rendimiento mecánico y rendimiento de trituración, el enfoque de desarrollo es el siguiente:
Utilice una varilla 6063B con una composición de aleación primaria de Si 0,38-0,41 % y Mg 0,53-0,60 %.
Realice enfriamiento con aire y envejecimiento artificial para lograr la condición T6.
Emplee niebla + enfriamiento con aire y realice un tratamiento de envejecimiento excesivo para lograr la condición T7.
3 Producción piloto
3.1 Condiciones de extrusión
La producción se lleva a cabo en una prensa de extrusión de 2000T con una relación de extrusión de 36. El material utilizado es varilla de aluminio homogeneizado 6063B. Las temperaturas de calentamiento de la varilla de aluminio son las siguientes: IV zona 450-III zona 470-II zona 490-1 zona 500. La presión de ruptura del cilindro principal es de alrededor de 210 bar, teniendo la fase de extrusión estable una presión de extrusión cercana a 180 bar. . La velocidad del eje de extrusión es de 2,5 mm/s y la velocidad de extrusión del perfil es de 5,3 m/min. La temperatura a la salida de la extrusión es de 500-540°C. El enfriamiento se realiza mediante refrigeración por aire con la potencia del ventilador izquierdo al 100%, la potencia del ventilador central al 100% y la potencia del ventilador derecho al 50%. La velocidad de enfriamiento promedio dentro de la zona de enfriamiento alcanza 300-350°C/min, y la temperatura después de salir de la zona de enfriamiento es 60-180°C. Para el enfriamiento con niebla + aire, la velocidad de enfriamiento promedio dentro de la zona de calentamiento alcanza 430-480°C/min, y la temperatura después de salir de la zona de enfriamiento es 50-70°C. El perfil no presenta ninguna flexión significativa.
3.2 Envejecimiento
Tras el proceso de envejecimiento T6 a 185°C durante 6 horas, la dureza y propiedades mecánicas del material son las siguientes:
Según el proceso de envejecimiento T7 a 210°C durante 6 horas y 8 horas, la dureza y propiedades mecánicas del material son las siguientes:
Según los datos de las pruebas, el método de enfriamiento por niebla + aire, combinado con el proceso de envejecimiento a 210 °C/6 h, cumple con los requisitos tanto para el rendimiento mecánico como para las pruebas de trituración. Teniendo en cuenta la rentabilidad, se seleccionaron para la producción el método de enfriamiento por niebla + aire y el proceso de envejecimiento a 210 °C/6 h para cumplir con los requisitos del producto.
3.3 Prueba de aplastamiento
Para la segunda y tercera varilla, el extremo de la cabeza se corta 1,5 m y el extremo de la cola se corta 1,2 m. Se toman dos muestras de cada una de las secciones de cabeza, media y cola, con una longitud de 300 mm. Las pruebas de aplastamiento se llevan a cabo después del envejecimiento a 185°C/6 h y 210°C/6 h y 8 h (datos de rendimiento mecánico como se mencionó anteriormente) en una máquina universal de prueba de materiales. Las pruebas se realizan a una velocidad de carga de 100 mm/min con una cantidad de compresión del 70%. Los resultados son los siguientes: para el enfriamiento con niebla + aire con los procesos de envejecimiento a 210 °C/6 h y 8 h, las pruebas de trituración cumplen con los requisitos, como se muestra en la Figura 3-2, mientras que las muestras enfriadas con aire exhiben agrietamiento para todos los procesos de envejecimiento. .
Según los resultados de la prueba de trituración, el enfriamiento con niebla + aire con los procesos de envejecimiento a 210 °C/6 h y 8 h cumplen con los requisitos del cliente.
4 Conclusión
La optimización de los procesos de enfriamiento y envejecimiento es crucial para el desarrollo exitoso del producto y proporciona una solución de proceso ideal para el producto Crash Box.
A través de pruebas exhaustivas, se ha determinado que el estado del material para el producto de la caja de choque debe ser 6063-T7, el método de enfriamiento es niebla + enfriamiento por aire y el proceso de envejecimiento a 210 °C/6 h es la mejor opción para extruir varillas de aluminio. con temperaturas que oscilan entre 480 y 500 °C, velocidad del eje de extrusión de 2,5 mm/s, temperatura del troquel de extrusión de 480 °C y temperatura de salida de extrusión de 500 a 540 °C.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 07-may-2024
