مقدمة
مع تطور صناعة السيارات، ينمو سوق عوارض الصدم المصنوعة من سبائك الألومنيوم بسرعة أيضًا، وإن كان لا يزال صغيرًا نسبيًا في الحجم الإجمالي. وفقًا لتوقعات تحالف الابتكار التكنولوجي للسيارات خفيفة الوزن لسوق عوارض الصدمات المصنوعة من سبائك الألومنيوم الصينية، بحلول عام 2025، يقدر الطلب في السوق بحوالي 140 ألف طن، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 4.8 مليار يوان صيني. بحلول عام 2030، من المتوقع أن يصل الطلب في السوق إلى حوالي 220 ألف طن، مع حجم سوق يقدر بـ 7.7 مليار يوان صيني، ومعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 13%. يعد اتجاه تطوير الوزن الخفيف والنمو السريع لنماذج المركبات المتوسطة إلى المتطورة من العوامل الدافعة المهمة لتطوير عوارض الصدمات المصنوعة من سبائك الألومنيوم في الصين. إن آفاق السوق لصناديق تصادم شعاع السيارات واعدة.
مع انخفاض التكاليف والتقدم التكنولوجي، أصبحت العوارض الأمامية وصناديق الصدمات المصنوعة من سبائك الألومنيوم أكثر انتشارًا تدريجيًا. حاليًا، يتم استخدامها في طرازات السيارات المتوسطة إلى الراقية مثل Audi A3 وAudi A4L وBMW 3 series وBMW X1 وMercedes-Benz C260 وHonda CR-V وToyota RAV4 وBuick Regal وBuick LaCrosse.
تتكون العوارض الصدمية المصنوعة من سبائك الألومنيوم بشكل أساسي من العوارض المتقاطعة، وصناديق الصدمات، وألواح القاعدة المتصاعدة، وأكمام خطاف القطر، كما هو موضح في الشكل 1.
الشكل 1: مجموعة شعاع تأثير سبائك الألومنيوم
صندوق الاصطدام عبارة عن صندوق معدني يقع بين شعاع الاصطدام والعارضتين الطوليتين للمركبة، ويعمل بشكل أساسي كحاوية لامتصاص الطاقة. تشير هذه الطاقة إلى قوة التأثير. عندما تتعرض السيارة لحادث تصادم، يتمتع شعاع التأثير بدرجة معينة من القدرة على امتصاص الطاقة. ومع ذلك، إذا تجاوزت الطاقة قدرة شعاع الاصطدام، فسوف يتم نقل الطاقة إلى صندوق التصادم. يمتص صندوق الصدمات كل قوة الاصطدام ويشوه نفسه، مما يضمن بقاء العوارض الطولية سليمة.
1 متطلبات المنتج
1.1 يجب أن تلتزم الأبعاد بمتطلبات التسامح في الرسم، كما هو موضح في الشكل 2.
1.3 متطلبات الأداء الميكانيكي:
قوة الشد: ≥215 ميجا باسكال
قوة الخضوع: ≥205 ميجا باسكال
استطالة A50: ≥10%
1.4 أداء سحق صندوق الأعطال:
على طول المحور X للمركبة، باستخدام سطح تصادم أكبر من المقطع العرضي للمنتج، يتم التحميل بسرعة 100 مم/دقيقة حتى يتم التكسير، مع كمية ضغط تبلغ 70%. الطول الأولي للملف الشخصي هو 300 ملم. عند تقاطع ضلع التسليح والجدار الخارجي يجب أن تكون الشقوق أقل من 15 ملم لتكون مقبولة. يجب التأكد من أن التشقق المسموح به لا يؤثر على قدرة التكسير على امتصاص الطاقة، ويجب ألا يكون هناك تشققات كبيرة في المناطق الأخرى بعد التكسير.
2 نهج التنمية
لتلبية متطلبات الأداء الميكانيكي وأداء التكسير في نفس الوقت، يكون نهج التطوير كما يلي:
استخدم قضيب 6063B بتركيبة سبيكة أساسية Si 0.38-0.41% وMg 0.53-0.60%.
إجراء تبريد الهواء والتعمير الاصطناعي لتحقيق حالة T6.
استخدم الرذاذ + تبريد الهواء وقم بإجراء معالجة الشيخوخة الزائدة لتحقيق حالة T7.
3 الإنتاج التجريبي
3.1 شروط النتوء
يتم الإنتاج على مكبس بثق 2000T مع نسبة بثق 36. المادة المستخدمة هي قضيب ألومنيوم متجانس 6063B. درجات حرارة تسخين قضيب الألومنيوم هي كما يلي: المنطقة IV 450-III المنطقة 470-II المنطقة 490-1 المنطقة 500. يبلغ ضغط اختراق الأسطوانة الرئيسية حوالي 210 بار، مع مرحلة البثق المستقرة التي تحتوي على ضغط بثق قريب من 180 بار . سرعة عمود البثق هي 2.5 مم/ثانية، وسرعة بثق الملف الشخصي هي 5.3 م/دقيقة. درجة الحرارة عند مخرج البثق هي 500-540 درجة مئوية. يتم التبريد باستخدام تبريد الهواء مع قوة المروحة اليسرى بنسبة 100%، وقوة المروحة الوسطى بنسبة 100%، وطاقة المروحة اليمنى بنسبة 50%. متوسط معدل التبريد داخل منطقة التبريد يصل إلى 300-350 درجة مئوية/دقيقة، ودرجة الحرارة بعد الخروج من منطقة التبريد هي 60-180 درجة مئوية. بالنسبة لتبريد الضباب والهواء، يصل متوسط معدل التبريد داخل منطقة التسخين إلى 430-480 درجة مئوية/دقيقة، وتكون درجة الحرارة بعد الخروج من منطقة التبريد 50-70 درجة مئوية. لا يُظهر الملف الشخصي أي انحناء كبير.
3.2 الشيخوخة
بعد عملية التعتيق T6 عند 185 درجة مئوية لمدة 6 ساعات، تكون صلابة المادة وخواصها الميكانيكية كما يلي:
وفقًا لعملية التعتيق T7 عند 210 درجة مئوية لمدة 6 ساعات و8 ساعات، فإن صلابة المادة وخواصها الميكانيكية هي كما يلي:
على أساس بيانات الاختبار، فإن طريقة التبريد بالضباب + الهواء، مع عملية التعتيق بـ 210 درجة مئوية/ 6 ساعات، تلبي متطلبات كل من الأداء الميكانيكي واختبار السحق. مع الأخذ في الاعتبار فعالية التكلفة، تم اختيار طريقة التبريد بالرذاذ + الهواء وعملية التعتيق عند 210 درجة مئوية/6 ساعات للإنتاج لتلبية متطلبات المنتج.
3.3 اختبار التكسير
بالنسبة للقضبان الثانية والثالثة، يتم قطع نهاية الرأس بمقدار 1.5 متر، ويتم قطع نهاية الذيل بمقدار 1.2 متر. تم أخذ عينتين من كل من الرأس والوسط والذيل بطول 300 ملم. يتم إجراء اختبارات التكسير بعد التعتيق عند 185 درجة مئوية/6 ساعات و210 درجة مئوية/6 ساعات و8 ساعات (بيانات الأداء الميكانيكي كما هو مذكور أعلاه) على آلة اختبار المواد العامة. تم إجراء الاختبارات بسرعة تحميل 100 ملم/دقيقة مع نسبة ضغط 70%. النتائج هي كما يلي: بالنسبة لتبريد الضباب + الهواء مع عمليتي التعتيق بدرجة حرارة 210 درجة مئوية/6 ساعات و8 ساعات، تفي اختبارات التكسير بالمتطلبات، كما هو موضح في الشكل 3-2، بينما تظهر العينات المروية بالهواء تكسيرًا لجميع عمليات التقادم .
بناءً على نتائج اختبار التكسير، فإن التبريد بالضباب + الهواء مع عمليات التعتيق بـ 210 درجة مئوية/6 ساعات و8 ساعات يلبي متطلبات العميل.
4 الاستنتاج
يعد تحسين عمليات التبريد والتعمير أمرًا بالغ الأهمية لنجاح تطوير المنتج ويوفر حلاً مثاليًا للعملية لمنتج صندوق الأعطال.
من خلال الاختبارات المكثفة، تم تحديد أن الحالة المادية لمنتج صندوق التصادم يجب أن تكون 6063-T7، وطريقة التبريد هي الرذاذ + تبريد الهواء، وعملية التعتيق عند 210 درجة مئوية/6 ساعات هي الخيار الأفضل لبثق قضبان الألومنيوم. مع درجات حرارة تتراوح بين 480-500 درجة مئوية، وسرعة عمود البثق 2.5 مم/ثانية، ودرجة حرارة قالب البثق 480 درجة مئوية، ودرجة حرارة مخرج البثق 500-540 درجة مئوية.
حرره ماي جيانغ من MAT Aluminium
وقت النشر: 07 مايو 2024
