مقدمة
مع تطور صناعة السيارات، يشهد سوق عوارض الصدمات المصنوعة من سبائك الألومنيوم نموًا سريعًا، وإن كان لا يزال صغيرًا نسبيًا من حيث الحجم الإجمالي. ووفقًا لتوقعات تحالف ابتكار تكنولوجيا السيارات خفيفة الوزن لسوق عوارض الصدمات المصنوعة من سبائك الألومنيوم في الصين، يُقدر الطلب على السوق بحلول عام 2025 بحوالي 140,000 طن، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 4.8 مليار يوان صيني. وبحلول عام 2030، من المتوقع أن يصل الطلب على السوق إلى حوالي 220,000 طن، مع تقدير حجم السوق بحوالي 7.7 مليار يوان صيني، ومعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 13٪. يُعد اتجاه تطوير تخفيف الوزن والنمو السريع لنماذج المركبات المتوسطة إلى الفاخرة من العوامل الدافعة المهمة لتطوير عوارض الصدمات المصنوعة من سبائك الألومنيوم في الصين. وتبدو آفاق سوق صناديق عوارض الصدمات للسيارات واعدة.
مع انخفاض التكاليف وتقدم التكنولوجيا، يزداد انتشار عوارض التصادم الأمامية وصناديق الحماية المصنوعة من سبائك الألومنيوم تدريجيًا. تُستخدم حاليًا في طرازات السيارات المتوسطة والفاخرة، مثل أودي A3، وأودي A4L، وبي إم دبليو الفئة الثالثة، وبي إم دبليو X1، ومرسيدس بنز C260، وهوندا CR-V، وتويوتا RAV4، وبيوك ريجال، وبيوك لاكروس.
تتكون عوارض التأثير المصنوعة من سبائك الألومنيوم بشكل أساسي من عوارض التأثير المتقاطعة، وصناديق الاصطدام، ولوحات القاعدة المتصاعدة، وأكمام خطاف السحب، كما هو موضح في الشكل 1.
الشكل 1: مجموعة شعاع التأثير المصنوع من سبائك الألومنيوم
صندوق الاصطدام هو صندوق معدني يقع بين شعاع التصادم وشعاعين طوليين للمركبة، ويعمل أساسًا كحاوية لامتصاص الطاقة. تشير هذه الطاقة إلى قوة الاصطدام. عند تعرض المركبة للاصطدام، يتمتع شعاع التصادم بقدرة معينة على امتصاص الطاقة. ومع ذلك، إذا تجاوزت الطاقة قدرة شعاع التصادم، فإنه ينقلها إلى صندوق الاصطدام. يمتص صندوق الاصطدام كل قوة الاصطدام ويتشوه، مما يضمن بقاء الشعاعين الطوليين سليمين.
1 متطلبات المنتج
1.1 يجب أن تتوافق الأبعاد مع متطلبات التسامح الواردة في الرسم، كما هو موضح في الشكل 2.
1.3 متطلبات الأداء الميكانيكي:
قوة الشد: ≥215 ميجا باسكال
قوة الخضوع: ≥205 ميجا باسكال
الاستطالة A50: ≥10%
1.4 أداء سحق صندوق التصادم:
على طول المحور السيني للمركبة، وباستخدام سطح تصادم أكبر من المقطع العرضي للمنتج، يتم تحميله بسرعة 100 مم/دقيقة حتى السحق، مع نسبة ضغط 70%. يبلغ الطول الأولي للقطاع 300 مم. عند تقاطع ضلع التسليح مع الجدار الخارجي، يجب أن تكون الشقوق أقل من 15 مم لتكون مقبولة. يجب التأكد من أن التشققات المسموح بها لا تؤثر على قدرة القطاع على امتصاص طاقة السحق، ويجب ألا تكون هناك شقوق كبيرة في مناطق أخرى بعد السحق.
2 نهج التنمية
لتلبية متطلبات الأداء الميكانيكي وأداء السحق في وقت واحد، فإن نهج التطوير هو كما يلي:
استخدم قضيب 6063B مع تركيبة سبيكة أساسية من Si 0.38-0.41% وMg 0.53-0.60%.
قم بإجراء إخماد الهواء والشيخوخة الاصطناعية للوصول إلى حالة T6.
استخدم تقنية إخماد الضباب + الهواء وقم بإجراء معالجة الشيخوخة الزائدة لتحقيق حالة T7.
3 الإنتاج التجريبي
3.1 ظروف البثق
يتم الإنتاج باستخدام مكبس بثق بقوة 2000 طن، بنسبة بثق 36. المادة المستخدمة هي قضيب ألومنيوم متجانس 6063B. درجات حرارة تسخين قضيب الألومنيوم هي كما يلي: المنطقة الرابعة 450، المنطقة الثالثة 470، المنطقة الثانية 490، المنطقة الأولى 500. يبلغ ضغط اختراق الأسطوانة الرئيسية حوالي 210 بار، ويصل ضغط البثق في مرحلة البثق المستقرة إلى ما يقارب 180 بار. تبلغ سرعة عمود البثق 2.5 مم/ثانية، وسرعة بثق المقطع 5.3 متر/دقيقة. تتراوح درجة حرارة مخرج البثق بين 500 و540 درجة مئوية. تتم عملية التبريد باستخدام تبريد هوائي، حيث تكون طاقة المروحة اليسرى 100%، وطاقة المروحة الوسطى 100%، وطاقة المروحة اليمنى 50%. يصل متوسط معدل التبريد داخل منطقة التبريد إلى 300-350 درجة مئوية/دقيقة، وتتراوح درجة الحرارة بعد الخروج من منطقة التبريد بين 60 و180 درجة مئوية. أما في التبريد بالضباب والهواء، فيصل متوسط معدل التبريد داخل منطقة التسخين إلى 430-480 درجة مئوية/دقيقة، وتتراوح درجة الحرارة بعد الخروج من منطقة التبريد بين 50 و70 درجة مئوية. لا يُظهر التصميم أي انحناء ملحوظ.
3.2 الشيخوخة
بعد عملية الشيخوخة T6 عند 185 درجة مئوية لمدة 6 ساعات، تكون صلابة المادة وخصائصها الميكانيكية على النحو التالي:
وفقًا لعملية الشيخوخة T7 عند 210 درجة مئوية لمدة 6 ساعات و8 ساعات، تكون صلابة المادة وخصائصها الميكانيكية كما يلي:
بناءً على بيانات الاختبار، فإن طريقة التبريد بالضباب والهواء، بالإضافة إلى عملية التعتيق عند درجة حرارة 210 درجة مئوية/6 ساعات، تُلبي متطلبات كل من الأداء الميكانيكي واختبار السحق. ونظرًا لفعالية التكلفة، تم اختيار طريقة التبريد بالضباب والهواء وعملية التعتيق عند درجة حرارة 210 درجة مئوية/6 ساعات للإنتاج لتلبية متطلبات المنتج.
3.3 اختبار السحق
بالنسبة للقضيبين الثاني والثالث، يُقطع طرف الرأس بمقدار 1.5 متر، وطرف الذيل بمقدار 1.2 متر. تُؤخذ عينتان من كل من أقسام الرأس والوسط والذيل، بطول 300 مم. تُجرى اختبارات التكسير بعد التعتيق عند 185 درجة مئوية/6 ساعات و210 درجة مئوية/6 ساعات و8 ساعات (بيانات الأداء الميكانيكي كما ذُكر سابقًا) على آلة اختبار مواد شاملة. تُجرى الاختبارات بسرعة تحميل 100 مم/دقيقة وبنسبة ضغط 70%. النتائج كما يلي: بالنسبة لعملية إخماد الضباب + الهواء مع عمليتي التعتيق عند 210 درجة مئوية/6 ساعات و8 ساعات، تُلبي اختبارات التكسير المتطلبات، كما هو موضح في الشكل 3-2، بينما تُظهر العينات المُخمدة بالهواء تشققات في جميع عمليات التعتيق.
بناءً على نتائج اختبار التكسير، فإن عملية التبريد بالضباب + الهواء مع عمليات الشيخوخة 210 درجة مئوية / 6 ساعات و 8 ساعات تلبي متطلبات العملاء.
4 الخاتمة
يعد تحسين عمليات التبريد والشيخوخة أمرًا بالغ الأهمية للتطوير الناجح للمنتج ويوفر حلاً مثاليًا للعملية لمنتج صندوق الأعطال.
من خلال الاختبارات المكثفة، تم تحديد أن الحالة المادية لمنتج صندوق الاصطدام يجب أن تكون 6063-T7، وطريقة الإخماد هي الضباب + تبريد الهواء، وعملية الشيخوخة عند 210 درجة مئوية / 6 ساعات هي الخيار الأفضل لبثق قضبان الألومنيوم مع درجات حرارة تتراوح من 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.
تم تحريره بواسطة ماي جيانج من MAT Aluminum
وقت النشر: ٧ مايو ٢٠٢٤
