導入
自動車産業の発展に伴い、全体のサイズはまだ比較的小さいにもかかわらず、アルミニウム合金インパクトビームの市場も急速に成長しています。自動車軽量技術革新同盟による中国アルミニウム合金インパクトビーム市場の予測によると、2025年までに市場需要は約14万トン、市場規模は48億元に達すると予想されている。 2030年までに市場需要は約22万トン、推定市場規模は77億元、年平均成長率は約13％と予測されています。軽量化の開発傾向と中高級車モデルの急速な成長は、中国におけるアルミニウム合金インパクトビームの開発の重要な推進要因となっています。自動車用インパクトビームクラッシュボックスの市場見通しは有望です。
コストの削減と技術の進歩に伴い、アルミニウム合金製のフロント インパクト ビームとクラッシュ ボックスが徐々に普及してきています。現在、アウディ A3、アウディ A4L、BMW 3 シリーズ、BMW X1、メルセデス・ベンツ C260、ホンダ CR-V、トヨタ RAV4、ビュイック リーガル、ビュイック ラクロスなどの中高級車モデルに採用されています。
アルミニウム合金製インパクトビームは、図1に示すように、主にインパクトクロスビーム、クラッシュボックス、取り付けベースプレート、および牽引フックスリーブで構成されています。
図 1: アルミニウム合金インパクト ビーム アセンブリ
クラッシュ ボックスは、車両の衝撃ビームと 2 本の縦ビームの間に位置する金属製のボックスで、本質的にエネルギー吸収容器として機能します。このエネルギーは衝撃の力を指します。車両が衝突した場合、インパクトビームはある程度のエネルギー吸収能力を持っています。ただし、エネルギーがインパクト ビームの容量を超えると、エネルギーがクラッシュ ボックスに伝達されます。クラッシュ ボックスはすべての衝撃力を吸収して変形し、縦方向のビームが損傷しないようにします。
1 製品要件
1.1 図 2 に示すように、寸法は図面の公差要件に準拠する必要があります。
1.3 機械的性能要件:
引張強さ: ≥215 MPa
降伏強度: ≥205 MPa
伸び A50: ≥10%
1.4 クラッシュボックスの破砕性能:
車両のX軸に沿って、製品断面より大きい衝突面を使用し、100mm/分の速度で破砕まで荷重を70%の圧縮量で負荷します。プロファイルの初期の長さは 300 mm です。補強リブと外壁の接合部での亀裂は 15 mm 未満であれば許容されます。許容される亀裂がプロファイルの破砕エネルギー吸収能力を損なうことがないこと、および破砕後に他の領域に重大な亀裂があってはいけないことを確認する必要があります。
2 開発アプローチ
機械性能と破砕性能の要求を同時に満たすための開発アプローチは次のとおりです。
主合金組成がSi 0.38～0.41%、Mg 0.53～0.60%の6063Bロッドを使用してください。
空気焼入れと人工時効を行い、T6状態にします。
ミスト＋空気焼入れを採用し、過時効処理を施しT7状態にします。
3 パイロット制作
3.1 押出条件
製造は、押出比 36 の 2000T 押出プレスで行われます。使用される材料は、均質化されたアルミニウム棒 6063B です。アルミニウム棒の加熱温度は次のとおりです: IV ゾーン 450-III ゾーン 470-II ゾーン 490-1 ゾーン 500。メインシリンダーの破過圧力は約 210 bar で、安定した押出段階の押出圧力は 180 bar に近くなります。 。押出シャフト速度は２．５ｍｍ／秒、異形押出速度は５．３ｍ／分である。押出出口の温度は500～540℃です。冷却は、左側のファン出力が 100%、中央のファン出力が 100%、右側のファン出力が 50% の空冷を使用して行われます。焼入れゾーン内の平均冷却速度は300～350℃/分に達し、焼入れゾーンを出た後の温度は60～180℃になります。ミスト＋空気焼入れの場合、加熱ゾーン内の平均冷却速度は430～480℃/分に達し、焼入れゾーンを出た後の温度は50～70℃になります。プロファイルには大きな曲がりはありません。
3.2 老化
185°C で 6 時間の T6 時効処理後の材料の硬度と機械的特性は次のとおりです。
210°C で 6 時間および 8 時間の T7 時効処理によると、材料の硬度と機械的特性は次のとおりです。
試験データに基づいて、ミスト + 空気焼入れ法と 210°C/6 時間の時効処理を組み合わせることで、機械的性能と圧砕試験の両方の要件を満たしています。コストパフォーマンスを考慮し、製品の要求に合わせてミスト＋エア焼入れ法、210℃/6h時効処理を採用しました。
3.3 破砕試験
２本目と３本目は先端を１．５ｍ、最後尾を１．２ｍカットします。頭部、中間部、尾部から長さ 300 mm のサンプルを 2 つずつ採取します。破砕試験は、万能材料試験機で 185°C/6 時間および 210°C/6 時間および 8 時間でエージングした後 (機械的性能データは上記の通り) 行われます。試験は荷重速度 100 mm/min、圧縮量 70% で実施します。結果は次のとおりです。210°C/6 時間および 8 時間の時効プロセスによるミスト + 空気焼入れでは、図 3-2 に示すように、破砕試験は要件を満たしていますが、空気急冷サンプルはすべての時効プロセスで亀裂を示しました。 。
破砕試験結果に基づき、ミスト＋空気焼入れ、210℃/6h、8h時効処理でお客様のご要望に応えます。
4 結論
焼入れおよび時効プロセスの最適化は、製品の開発を成功させるために非常に重要であり、クラッシュ ボックス製品に理想的なプロセス ソリューションを提供します。
広範なテストを通じて、クラッシュボックス製品の材料状態は6063-T7であるべきであり、焼入れ方法はミスト+空冷であり、210°C/6hの時効プロセスがアルミニウム棒の押出には最適であることが判明しました。温度範囲は４８０〜５００℃、押出シャフト速度は２．５ｍｍ／秒、押出ダイ温度は４８０℃、押出出口温度は５００〜５４０℃である。
MAT Aluminium の May Jiang が編集
投稿時刻: 2024 年 5 月 7 日
