מָבוֹא
עם התפתחות תעשיית הרכב, גם שוק קורות הפגיעה מסגסוגת אלומיניום צומח במהירות, אם כי עדיין קטן יחסית בגודלו הכולל. על פי תחזית של Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance עבור שוק קורות הפגיעה מסגסוגת אלומיניום הסיני, עד שנת 2025, הביקוש בשוק מוערך בכ-140,000 טון, כאשר גודל השוק צפוי להגיע ל-4.8 מיליארד יואן. עד שנת 2030, הביקוש בשוק צפוי להיות כ-220,000 טון, עם גודל שוק מוערך של 7.7 מיליארד יואן, וקצב צמיחה שנתי מצטבר של כ-13%. מגמת הפיתוח של משקל קל והצמיחה המהירה של דגמי רכב בינוניים-יקרים הם גורמים מניעים חשובים לפיתוח קורות פגיעה מסגסוגת אלומיניום בסין. סיכויי השוק של קורות פגיעה מסגסוגת אלומיניום לרכב מבטיחים.
עם ירידת העלויות והתקדמות הטכנולוגיה, קורות התנגשות קדמיות מסגסוגת אלומיניום ובתי הגנה מפני התנגשויות הופכות בהדרגה לנפוצות יותר. כיום, הן משמשות בדגמי רכב בינוניים עד יוקרתיים כמו אאודי A3, אאודי A4L, BMW סדרה 3, BMW X1, מרצדס-בנץ C260, הונדה CR-V, טויוטה RAV4, ביואיק ריגל וביואיק לה קרוס.
קורות פגיעה מסגסוגת אלומיניום מורכבות בעיקר מקורות רוחב, תיבות התנגשות, לוחות בסיס להרכבה ושרוולי וו גרירה, כפי שמוצג באיור 1.
איור 1: מכלול קורת פגיעה מסגסוגת אלומיניום
תיבת ההתנגשות היא קופסת מתכת הממוקמת בין קורת הפגיעה לשתי קורות אורכיות של הרכב, ומשמשת למעשה כמיכל לספיגת אנרגיה. אנרגיה זו מתייחסת לכוח הפגיעה. כאשר רכב חווה התנגשות, לקרן הפגיעה יש מידה מסוימת של יכולת ספיגת אנרגיה. עם זאת, אם האנרגיה עולה על קיבולת אלומת הפגיעה, היא תעביר את האנרגיה לתיבת ההתנגשות. תיבת ההתנגשות סופגת את כל כוח הפגיעה ומעוותת את עצמה, מה שמבטיח שהקורות האורכיות יישארו ללא נזק.
1 דרישות מוצר
1.1 המידות חייבות לעמוד בדרישות הסבילות של השרטוט, כפי שמוצג באיור 2.
1.3 דרישות ביצועים מכניים:
חוזק מתיחה: ≥215 מגה פסקל
חוזק תפוקה: ≥205 MPa
התארכות A50: ≥10%
1.4 ביצועי ריסוק תיבת התרסקות:
לאורך ציר ה-X של הרכב, תוך שימוש במשטח התנגשות גדול יותר מחתך הרוחב של המוצר, יש להעמיס במהירות של 100 מ"מ/דקה עד לריסוק, עם כמות דחיסה של 70%. האורך ההתחלתי של הפרופיל הוא 300 מ"מ. בצומת צלע החיזוק לדופן החיצונית, הסדקים צריכים להיות קטנים מ-15 מ"מ כדי להיחשב מקובלים. יש לוודא שהסדקים המותרים אינם פוגעים ביכולת ספיגת אנרגיית הריסוק של הפרופיל, ושלא יהיו סדקים משמעותיים באזורים אחרים לאחר הריסוק.
2 גישת פיתוח
כדי לעמוד בו זמנית בדרישות הביצועים המכניים וביצועי הריסוק, גישת הפיתוח היא כדלקמן:
השתמשו במוט 6063B עם הרכב סגסוגת ראשוני של Si 0.38-0.41% ו-Mg 0.53-0.60%.
בצעו מרווה באוויר ויישון מלאכותי כדי להשיג את מצב T6.
השתמשו בערפל + אוויר ובצעו טיפול הזדקנות יתר כדי להשיג את מצב T7.
3 הפקת פיילוט
3.1 תנאי שחול
הייצור מתבצע במכבש שיחול 2000T עם יחס שיחול של 36. החומר בו נעשה שימוש הוא מוט אלומיניום הומוגני 6063B. טמפרטורות החימום של מוט האלומיניום הן כדלקמן: אזור IV 450-III אזור 470-II אזור 490-1 אזור 500. לחץ הפריצה של הצילינדר הראשי הוא כ-210 בר, כאשר בשלב השיחול היציב לחץ שיחול קרוב ל-180 בר. מהירות ציר השיחול היא 2.5 מ"מ/שנייה, ומהירות שיחול הפרופיל היא 5.3 מטר/דקה. הטמפרטורה ביציאת השיחול היא 500-540°C. הקירור מתבצע באמצעות קירור אוויר כאשר עוצמת המאוורר השמאלי היא 100%, עוצמת המאוורר האמצעי היא 100% ועוצמת המאוורר הימני היא 50%. קצב הקירור הממוצע באזור הקירור מגיע ל-300-350°C/דקה, והטמפרטורה לאחר היציאה מאזור הקירור היא 60-180°C. עבור כיבוי באמצעות ערפל ואוויר, קצב הקירור הממוצע באזור החימום מגיע ל-430-480 מעלות צלזיוס/דקה, והטמפרטורה לאחר היציאה מאזור הכיבוי היא 50-70 מעלות צלזיוס. הפרופיל אינו מציג כיפוף משמעותי.
3.2 הזדקנות
לאחר תהליך הזדקנות T6 ב-185 מעלות צלזיוס למשך 6 שעות, קשיות החומר ותכונותיו המכניות הן כדלקמן:
על פי תהליך ההזדקנות T7 בטמפרטורה של 210 מעלות צלזיוס למשך 6 שעות ו-8 שעות, קשיות החומר ותכונותיו המכניות הן כדלקמן:
בהתבסס על נתוני הבדיקה, שיטת הכיבוי באוויר ובערפל, בשילוב עם תהליך היישון של 210°C/6 שעות, עומדת בדרישות הן לביצועים מכניים והן לבדיקות ריסוק. בהתחשב בעלות-תועלת, נבחרו שיטת הכיבוי באוויר ובערפל ותהליך היישון של 210°C/6 שעות לייצור כדי לעמוד בדרישות המוצר.
3.3 מבחן ריסוק
עבור המוטות השני והשלישי, קצה הראש נחתך ב-1.5 מטר, וקצה הזנב נחתך ב-1.2 מטר. שתי דגימות כל אחת נלקחות מהחלקים הראש, האמצעי והזנב, באורך של 300 מ"מ. בדיקות ריסוק נערכות לאחר הזדקנות ב-185°C/6 שעות ו-210°C/6 שעות ו-8 שעות (נתוני ביצועים מכניים כפי שהוזכרו לעיל) במכונת בדיקת חומרים אוניברסלית. הבדיקות נערכות במהירות טעינה של 100 מ"מ/דקה עם כמות דחיסה של 70%. התוצאות הן כדלקמן: עבור כיבוי ערפל + אוויר עם תהליכי הזדקנות של 210°C/6 שעות ו-8 שעות, בדיקות הריסוק עומדות בדרישות, כפי שמוצג באיור 3-2, בעוד שהדגימות שעברו כיבוי אוויר מציגות סדקים בכל תהליכי ההזדקנות.
בהתבסס על תוצאות מבחן הריסוק, כיבוי ערפל ואוויר עם תהליכי יישון של 210°C/6 שעות ו-8 שעות עומד בדרישות הלקוח.
4 סיכום
אופטימיזציה של תהליכי קפיאה והזדקנות היא קריטית לפיתוח מוצלח של המוצר ומספקת פתרון תהליך אידיאלי עבור מוצר קופסת ההתרסקות.
באמצעות בדיקות מקיפות, נקבע כי מצב החומר של מוצר קופסת ההתרסקות צריך להיות 6063-T7, שיטת ההקפאה היא ערפל + קירור אוויר, ותהליך ההזדקנות ב-210°C/6 שעות הוא הבחירה הטובה ביותר לייצור מוטות אלומיניום בטמפרטורות הנעות בין 480-500°C, מהירות פיר שיחול של 2.5 מ"מ/שנייה, טמפרטורת תבנית שיחול של 480°C וטמפרטורת יציאת שיחול של 500-540°C.
נערך על ידי מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminum
זמן פרסום: 7 במאי 2024
