Perkenalan
Dengan perkembangan industri otomotif, pasar untuk balok dampak paduan aluminium juga tumbuh pesat, meskipun masih relatif kecil secara keseluruhan. Menurut perkiraan oleh Aliansi Inovasi Teknologi Ringan Otomotif untuk pasar balok dampak paduan aluminium Cina, pada tahun 2025, permintaan pasar diperkirakan sekitar 140.000 ton, dengan ukuran pasar yang diharapkan mencapai 4,8 miliar RMB. Pada tahun 2030, permintaan pasar diproyeksikan menjadi sekitar 220.000 ton, dengan perkiraan ukuran pasar 7,7 miliar RMB, dan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sekitar 13%. Tren perkembangan ringan dan pertumbuhan pesat model kendaraan kelas menengah ke atas merupakan faktor pendorong penting untuk pengembangan balok dampak paduan aluminium di Cina. Prospek pasar untuk kotak tabrakan balok dampak otomotif menjanjikan.
Seiring dengan penurunan biaya dan kemajuan teknologi, balok benturan depan dan kotak benturan berbahan paduan aluminium secara bertahap semakin umum digunakan. Saat ini, produk ini digunakan pada model kendaraan kelas menengah hingga atas seperti Audi A3, Audi A4L, BMW Seri 3, BMW X1, Mercedes-Benz C260, Honda CR-V, Toyota RAV4, Buick Regal, dan Buick LaCrosse.
Balok benturan paduan aluminium terutama terdiri dari balok silang benturan, kotak benturan, pelat dasar pemasangan, dan selongsong kait penarik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1: Perakitan Balok Dampak Paduan Aluminium
Kotak tabrakan adalah kotak logam yang terletak di antara balok tumbukan dan dua balok longitudinal kendaraan, yang pada dasarnya berfungsi sebagai wadah penyerap energi. Energi ini mengacu pada gaya tumbukan. Ketika kendaraan mengalami tabrakan, balok tumbukan memiliki kemampuan menyerap energi dalam jumlah tertentu. Namun, jika energi melebihi kapasitas balok tumbukan, ia akan mentransfer energi tersebut ke kotak tabrakan. Kotak tabrakan menyerap seluruh gaya tumbukan dan mengalami deformasi, memastikan balok longitudinal tetap utuh.
1 Persyaratan Produk
1.1 Dimensi harus mematuhi persyaratan toleransi gambar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
1.3 Persyaratan Kinerja Mekanis:
Kekuatan Tarik: ≥215 MPa
Kekuatan Hasil: ≥205 MPa
Perpanjangan A50: ≥10%
1.4 Kinerja Penghancuran Kotak Tabrakan:
Sepanjang sumbu X kendaraan, dengan menggunakan permukaan tumbukan yang lebih besar dari penampang produk, beban diberikan dengan kecepatan 100 mm/menit hingga hancur, dengan jumlah kompresi 70%. Panjang awal profil adalah 300 mm. Pada sambungan rusuk penguat dan dinding luar, retakan harus kurang dari 15 mm agar dapat diterima. Retakan yang diizinkan harus dipastikan tidak mengganggu kapasitas penyerapan energi hancur profil, dan tidak boleh ada retakan yang signifikan di area lain setelah hancur.
2 Pendekatan Pengembangan
Untuk memenuhi persyaratan kinerja mekanis dan kinerja penghancuran secara bersamaan, pendekatan pengembangannya adalah sebagai berikut:
Gunakan batang 6063B dengan komposisi paduan primer Si 0,38-0,41% dan Mg 0,53-0,60%.
Lakukan pendinginan udara dan penuaan buatan untuk mencapai kondisi T6.
Gunakan pendinginan kabut + udara dan lakukan perawatan penuaan berlebih untuk mencapai kondisi T7.
3 Produksi Percontohan
3.1 Kondisi Ekstrusi
Produksi dilakukan pada mesin pres ekstrusi 2000T dengan rasio ekstrusi 36. Material yang digunakan adalah batang aluminium homogen 6063B. Temperatur pemanasan batang aluminium adalah sebagai berikut: zona IV 450-zona III 470-zona II 490-zona I 500. Tekanan terobosan silinder utama sekitar 210 bar, dengan fase ekstrusi stabil memiliki tekanan ekstrusi mendekati 180 bar. Kecepatan poros ekstrusi adalah 2,5 mm/detik, dan kecepatan ekstrusi profil adalah 5,3 m/menit. Temperatur pada outlet ekstrusi adalah 500-540°C. Pendinginan dilakukan menggunakan pendingin udara dengan daya kipas kiri 100%, daya kipas tengah 100%, dan daya kipas kanan 50%. Laju pendinginan rata-rata di zona pendinginan mencapai 300-350°C/menit, dan suhu setelah keluar dari zona pendinginan adalah 60-180°C. Untuk pendinginan kabut + udara, laju pendinginan rata-rata di zona pemanasan mencapai 430-480°C/menit, dan suhu setelah keluar dari zona pendinginan adalah 50-70°C. Profil tidak menunjukkan pembengkokan yang signifikan.
3.2 Penuaan
Setelah proses penuaan T6 pada suhu 185°C selama 6 jam, kekerasan dan sifat mekanis material adalah sebagai berikut:
Menurut proses penuaan T7 pada suhu 210°C selama 6 jam dan 8 jam, kekerasan dan sifat mekanik material adalah sebagai berikut:
Berdasarkan data uji, metode pendinginan kabut + udara, dikombinasikan dengan proses penuaan 210°C/6 jam, memenuhi persyaratan untuk kinerja mekanis dan uji penghancuran. Dengan mempertimbangkan efektivitas biaya, metode pendinginan kabut + udara dan proses penuaan 210°C/6 jam dipilih untuk produksi guna memenuhi persyaratan produk.
3.3 Uji Penghancuran
Untuk batang kedua dan ketiga, ujung kepala dipotong 1,5 m, dan ujung ekor dipotong 1,2 m. Dua sampel masing-masing diambil dari bagian kepala, tengah, dan ekor, dengan panjang 300 mm. Uji penghancuran dilakukan setelah penuaan pada suhu 185°C/6 jam dan 210°C/6 jam dan 8 jam (data kinerja mekanis sebagaimana disebutkan di atas) pada mesin uji material universal. Pengujian dilakukan pada kecepatan pembebanan 100 mm/menit dengan jumlah kompresi 70%. Hasilnya adalah sebagai berikut: untuk pendinginan kabut + udara dengan proses penuaan 210°C/6 jam dan 8 jam, uji penghancuran memenuhi persyaratan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3-2, sementara sampel yang didinginkan dengan udara menunjukkan retak untuk semua proses penuaan.
Berdasarkan hasil uji penghancuran, pendinginan kabut + udara dengan proses penuaan 210°C/6 jam dan 8 jam memenuhi persyaratan pelanggan.
4 Kesimpulan
Optimalisasi proses pendinginan dan penuaan sangat penting untuk keberhasilan pengembangan produk dan menyediakan solusi proses yang ideal untuk produk kotak tabrakan.
Melalui pengujian yang ekstensif, telah ditetapkan bahwa kondisi material untuk produk kotak tabrakan haruslah 6063-T7, metode pendinginannya adalah kabut + pendinginan udara, dan proses penuaan pada suhu 210°C/6 jam merupakan pilihan terbaik untuk mengekstrusi batang aluminium dengan suhu berkisar 480-500°C, kecepatan poros ekstrusi 2,5 mm/detik, suhu cetakan ekstrusi 480°C, dan suhu keluaran ekstrusi 500-540°C.
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminum
Waktu posting: 07-Mei-2024
