การแนะนำ
ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมยานยนต์ ตลาดคานกระแทกโลหะผสมอะลูมิเนียมก็เติบโตอย่างรวดเร็วเช่นกัน แม้ว่าโดยรวมแล้วขนาดโดยรวมจะยังค่อนข้างเล็กก็ตาม ตามการคาดการณ์ของ Automotive Lightweight Technology Innovation Alliance สำหรับตลาดคานกระแทกโลหะผสมอะลูมิเนียมของจีน คาดว่าภายในปี 2025 ความต้องการของตลาดจะอยู่ที่ประมาณ 140,000 ตัน โดยขนาดตลาดคาดว่าจะถึง 4.8 พันล้านหยวน ภายในปี 2030 ความต้องการของตลาดคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 220,000 ตัน โดยขนาดตลาดคาดว่าจะอยู่ที่ 7.7 พันล้านหยวน และอัตราการเติบโตต่อปีแบบทบต้นประมาณ 13% แนวโน้มการพัฒนาของน้ำหนักเบาและการเติบโตอย่างรวดเร็วของรุ่นรถยนต์ระดับกลางถึงระดับสูงเป็นปัจจัยสำคัญที่ผลักดันการพัฒนาคานกระแทกโลหะผสมอะลูมิเนียมในจีน แนวโน้มตลาดสำหรับกล่องกันกระแทกคานกระแทกยานยนต์นั้นมีแนวโน้มที่ดี
เนื่องจากต้นทุนลดลงและเทคโนโลยีมีความก้าวหน้ามากขึ้น คานกันกระแทกด้านหน้าและกล่องกันกระแทกที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมจึงค่อยๆ ได้รับความนิยมมากขึ้น ปัจจุบัน คานกันกระแทกเหล่านี้ใช้ในรถยนต์รุ่นกลางถึงระดับสูง เช่น Audi A3, Audi A4L, BMW 3 series, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal และ Buick LaCrosse
คานกระแทกที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมประกอบด้วยคานขวางกระแทก กล่องกันกระแทก แผ่นฐานติดตั้ง และปลอกขอเกี่ยวลากจูง ดังแสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 1: ชุดคานกระแทกโลหะผสมอะลูมิเนียม
กล่องกันกระแทกคือกล่องโลหะที่ตั้งอยู่ระหว่างคานกระแทกกับคานตามยาวสองอันของรถยนต์ โดยทำหน้าที่เสมือนภาชนะดูดซับพลังงาน พลังงานนี้หมายถึงแรงกระแทก เมื่อรถยนต์เกิดการชน คานกระแทกจะมีความสามารถในการดูดซับพลังงานในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม หากพลังงานเกินกว่าความสามารถของคานกระแทก คานกระแทกจะถ่ายโอนพลังงานไปยังกล่องกันกระแทก กล่องกันกระแทกจะดูดซับแรงกระแทกทั้งหมดและเปลี่ยนรูปร่างตัวเอง ทำให้มั่นใจได้ว่าคานตามยาวจะไม่ได้รับความเสียหาย
1. ข้อกำหนดผลิตภัณฑ์
1.1 ขนาดต้องยึดตามข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนของภาพวาด ดังที่แสดงในรูปที่ 2
1.3 ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเชิงกล:
ความแข็งแรงแรงดึง: ≥215 MPa
ความแข็งแรงผลผลิต: ≥205 MPa
การยืดตัว A50: ≥10%
1.4 ประสิทธิภาพการบดของ Crash Box:
ตามแนวแกน X ของยานพาหนะ โดยใช้พื้นผิวการชนที่มีขนาดใหญ่กว่าหน้าตัดของผลิตภัณฑ์ โหลดด้วยความเร็ว 100 มม./นาที จนกว่าจะเกิดการบดอัด โดยมีปริมาณการบีบอัด 70% ความยาวเริ่มต้นของโปรไฟล์คือ 300 มม. ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างซี่โครงเสริมแรงและผนังด้านนอก รอยแตกร้าวควรมีขนาดน้อยกว่า 15 มม. จึงจะถือว่ายอมรับได้ ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่ารอยแตกร้าวที่อนุญาตนั้นจะไม่กระทบต่อความสามารถในการดูดซับพลังงานในการบดอัดของโปรไฟล์ และไม่ควรมีรอยแตกร้าวที่สำคัญในบริเวณอื่นๆ หลังจากการบดอัด
2 แนวทางการพัฒนา
เพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพเชิงกลและประสิทธิภาพการบดในเวลาเดียวกัน แนวทางการพัฒนามีดังนี้:
ใช้แท่งเหล็ก 6063B ที่มีส่วนผสมของโลหะผสมหลักคือ Si 0.38-0.41% และ Mg 0.53-0.60%
ดำเนินการดับอากาศและการบ่มเทียมเพื่อให้ได้สภาพ T6
ใช้การพ่นหมอก + การเป่าลม และทำการอบให้นานเกินกำหนดเพื่อให้ได้สภาพ T7
3 การผลิตนำร่อง
3.1 เงื่อนไขการอัดรีด
การผลิตดำเนินการบนเครื่องอัดรีด 2000T ที่มีอัตราการอัดรีด 36 วัสดุที่ใช้คือแท่งอลูมิเนียม 6063B ที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน อุณหภูมิในการให้ความร้อนของแท่งอลูมิเนียมมีดังนี้: โซน IV 450-III โซน 470-II โซน 490-1 โซน 500 แรงดันทะลุของกระบอกสูบหลักอยู่ที่ประมาณ 210 บาร์ โดยเฟสการอัดรีดที่เสถียรจะมีแรงดันการอัดรีดอยู่ที่ประมาณ 180 บาร์ ความเร็วเพลาการอัดรีดอยู่ที่ 2.5 มม./วินาที และความเร็วการอัดรีดโปรไฟล์อยู่ที่ 5.3 ม./นาที อุณหภูมิที่ทางออกการอัดรีดอยู่ที่ 500-540°C การดับจะทำโดยใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศโดยพัดลมซ้ายอยู่ที่ 100% พัดลมกลางอยู่ที่ 100% และพัดลมขวาอยู่ที่ 50% อัตราการระบายความร้อนเฉลี่ยภายในโซนการดับจะอยู่ที่ 300-350°C/นาที และอุณหภูมิหลังจากออกจากโซนการดับจะอยู่ที่ 60-180°C สำหรับการดับด้วยหมอก + อากาศ อัตราการระบายความร้อนเฉลี่ยภายในโซนทำความร้อนจะอยู่ที่ 430-480°C/นาที และอุณหภูมิหลังจากออกจากโซนการดับจะอยู่ที่ 50-70°C โปรไฟล์ไม่มีการดัดงออย่างมีนัยสำคัญ
3.2 การแก่ชรา
หลังจากผ่านกระบวนการทำให้เก่า T6 ที่อุณหภูมิ 185°C เป็นเวลา 6 ชั่วโมง ความแข็งและคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุจะเป็นดังต่อไปนี้:
เมื่อพิจารณาตามกระบวนการบ่ม T7 ที่อุณหภูมิ 210°C เป็นเวลา 6 ชั่วโมงและ 8 ชั่วโมง ความแข็งและคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุเป็นดังต่อไปนี้:
จากข้อมูลการทดสอบ วิธีการดับด้วยหมอก + อากาศ ร่วมกับกระบวนการบ่มที่อุณหภูมิ 210°C/6 ชั่วโมง ตอบสนองความต้องการทั้งด้านประสิทธิภาพเชิงกลและการทดสอบการบด เมื่อพิจารณาถึงความคุ้มทุน วิธีการดับด้วยหมอก + อากาศ และกระบวนการบ่มที่อุณหภูมิ 210°C/6 ชั่วโมง ได้รับการคัดเลือกสำหรับการผลิตเพื่อตอบสนองความต้องการของผลิตภัณฑ์
3.3 การทดสอบการบด
สำหรับแท่งที่สองและสาม ส่วนหัวถูกตัดออก 1.5 ม. และส่วนท้ายถูกตัดออก 1.2 ม. ตัวอย่างสองชิ้นถูกนำมาจากส่วนหัว ส่วนกลาง และส่วนท้าย โดยมีความยาว 300 มม. การทดสอบการบดจะดำเนินการหลังจากการบ่มที่อุณหภูมิ 185°C/6 ชั่วโมง และ 210°C/6 ชั่วโมง และ 8 ชั่วโมง (ข้อมูลประสิทธิภาพเชิงกลดังที่กล่าวไว้ข้างต้น) บนเครื่องทดสอบวัสดุสากล การทดสอบจะดำเนินการที่ความเร็วในการโหลด 100 มม./นาที โดยมีปริมาณการบีบอัด 70% ผลลัพธ์มีดังนี้: สำหรับการดับด้วยหมอก + อากาศด้วยกระบวนการบ่มที่อุณหภูมิ 210°C/6 ชั่วโมง และ 8 ชั่วโมง การทดสอบการบดเป็นไปตามข้อกำหนดดังที่แสดงในรูปที่ 3-2 ในขณะที่ตัวอย่างที่ดับด้วยอากาศจะแสดงรอยแตกร้าวสำหรับกระบวนการบ่มทั้งหมด
จากผลการทดสอบการบด การดับหมอก + อากาศด้วยกระบวนการบ่มที่ 210°C/6 ชั่วโมงและ 8 ชั่วโมง เป็นไปตามข้อกำหนดของลูกค้า
4 บทสรุป
การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการดับและการบ่มเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้ประสบความสำเร็จและยังมอบโซลูชันกระบวนการที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์ Crash Box อีกด้วย
จากการทดสอบอย่างละเอียดพบว่าสถานะวัสดุสำหรับผลิตภัณฑ์ Crash Box ควรเป็น 6063-T7 โดยวิธีการดับคือการพ่นหมอก + การระบายความร้อนด้วยอากาศ และกระบวนการบ่มที่อุณหภูมิ 210°C/6 ชั่วโมง ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการอัดรีดแท่งอะลูมิเนียมที่มีอุณหภูมิตั้งแต่ 480-500°C ความเร็วเพลาอัดรีด 2.5 มม./วินาที อุณหภูมิแม่พิมพ์อัดรีด 480°C และอุณหภูมิทางออกของอัดรีด 500-540°C
เรียบเรียงโดย เมย์ เจียง จาก MAT Aluminum
เวลาโพสต์ : 07-05-2024
