CN111547000A - 一种铝合金整体式吸能盒及其成分和生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车吸能盒技术领域，更具体地说，涉及一种铝合金整体式吸能盒及其成分和生产工艺。本发明所述的铝合金整体式吸能盒，由铝合金材料整体成型制成，按重量计其组分为：Si：0.42±0.025％、Fe：<0.17％、Cu：0.01‑0.06％、Mn：<0.1％、Mg：0.56±0.025％、Zn：<0.05％、Ti：0.015‑0.04％、Cr：<0.1％、Al：余量。与现有技术相比，本发明通过对铝合金材质、吸能盒结构、吸能盒的制造工艺等多方面进行综合深度优化，制造出一种铝合金整体式吸能盒，该吸能相较于现有的常规吸能盒在压溃时能够吸收更多的能量，且压溃效果好不开裂。

Description

一种铝合金整体式吸能盒及其成分和生产工艺
技术领域
本发明属于汽车吸能盒技术领域，更具体地说，涉及一种铝合金整体式吸能盒及其成分和生产工艺。
背景技术
汽车碰撞安全越来越受到重视。汽车车身的吸能能力对车内乘客的保护作用也越来越重要。在目前的汽车设计中，通常是采用安装在汽车前部和尾部的保险杠系统来保证车厢结构框架在低速碰撞下不受严重破坏，从而保证车内成员以及汽车主体结构本身的安全。为了尽可能的吸收撞击的动能，在现在的保险杠系统设计中，往往会加入一个变形组件，即碰撞吸能盒。
现使用的吸能盒，其吸能效果仍有待进一步提升。在本发明的实现过程中，我们发现限制现有吸能盒充分吸收碰撞能量的原因主要包括：（1）吸能盒的材料选择和结构设计不合理，不仅导致吸能盒无法按照预想的方式进行压溃或者变形，而且导致吸能盒的结构刚度和强度偏低；（2）吸能盒的加工方式不合理，目前较为普遍的是采用冲压钣金焊接的方式来加工和制造吸能盒，这类吸能盒的结构缺乏整体性且局部应力较为集中，影响压溃效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种铝合金整体式吸能盒。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种铝合金整体式吸能盒，由铝合金材料整体成型制成，按重量计其组分为：
Si：0.42±0.025％
Fe：<0.17％
Cu：0.01-0.06％
Mn：<0.1％
Mg：0.56±0.025％
Zn：<0.05％
Ti：0.015-0.04％
Cr：<0.1％
Al：余量。
本发明进一步的优选方案是，吸能盒的截面呈矩形，包括矩形边框和内部的吸能筋；矩形边框由第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边依次连接构成；第一侧边和第三侧边之间连接有一对吸能筋，分别记为第一吸能筋和第二吸能筋，第一吸能筋与第二吸能筋均垂直于第一侧边，且第一吸能筋与第二侧边的间距等于第二吸能筋与四侧边的间距；第一吸能筋的中点与第二吸能筋中点之间连接有第三吸能筋。
本发明进一步的优选方案是，第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边的连接处均为圆角过渡，第一吸能筋与矩形边框的连接处为圆角过渡，第二吸能筋与矩形边框的连接处为圆角过渡，第三吸能筋与第一吸能筋的连接处为圆角过渡，第三吸能筋与第二吸能筋为圆角过渡。
本发明进一步的优选方案是，矩形边框与吸能筋的壁厚均相同，且任一处的圆角过渡的内径均大于壁厚。
本发明进一步的优选方案是，所述吸能盒由铝合金棒材在挤压模具中挤压成型然后经时效处理制造而成。
本发明进一步的优选方案是，挤压工艺参数为：模温470±10℃，锭温445-455℃，盛锭筒温度415±10℃，挤速1.0-1.5mm/s；时效处理工艺参数为：205℃/2h+205℃/1.5h。
本发明进一步的优选方案是，所述挤压模具的上模工作带和下模工作带的长度均在吸能盒壁厚的2-4倍范围内。
本发明进一步的优选方案是，所述挤压模具的上模工作带和下模工作带的长度均为吸能盒壁厚的3倍。
有益效果：与现有技术相比，本发明通过对铝合金材质、吸能盒结构、吸能盒的制造工艺等多方面进行综合深度优化，制造出一种铝合金整体式吸能盒，该吸能相较于现有的常规吸能盒在压溃时能够吸收更多的能量，且压溃效果好不开裂。
附图说明
图1为本发明吸能盒的截面示意图；
图2为实施例1的压溃测试示意图；
图3为对比例1的压溃测试示意图。
图中，第一侧边1、第二侧边2、第三侧边3、第四侧边4、第一吸能筋5、第二吸能筋6、第三吸能筋7。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步阐明本发明，实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
一种铝合金整体式吸能盒，由铝合金材料整体成型制成，按重量计其组分为：
Si：0.42±0.025％
Fe：<0.17％
Cu：0.01-0.06％
Mn：<0.1％
Mg：0.56±0.025％
Zn：<0.05％
Ti：0.015-0.04％
Cr：<0.1％
Al：余量。
本实施例中，吸能盒的截面呈矩形，包括矩形边框和内部的吸能筋；矩形边框由第一侧边1、第二侧边2、第三侧边3和第四侧边4依次连接构成；第一侧边1和第三侧边3之间连接有一对吸能筋，分别记为第一吸能筋5和第二吸能筋6，第一吸能筋5与第二吸能筋6均垂直于第一侧边1，且第一吸能筋5与第二侧边2的间距等于第二吸能筋6与四侧边4的间距；第一吸能筋5的中点与第二吸能筋6中点之间连接有第三吸能筋7。
本实施例中，第一侧边1、第二侧边2、第三侧边3和第四侧边4的连接处均为圆角过渡，第一吸能筋5与矩形边框的连接处为圆角过渡，第二吸能筋6与矩形边框的连接处为圆角过渡，第三吸能筋7与第一吸能筋5的连接处为圆角过渡，第三吸能筋7与第二吸能筋6为圆角过渡。
本实施例中，矩形边框与吸能筋的壁厚均相同，且任一处的圆角过渡的内径均大于壁厚。
本实施例中，所述吸能盒由铝合金棒材在挤压模具中挤压成型然后经时效处理制造而成。
本实施例中，挤压工艺参数为：模温控制在470±10℃范围内，锭温控制在445-455℃范围内，盛锭筒温度控制在415±10℃范围内，挤速控制在1.0-1.5mm/s范围内；时效处理工艺参数为：205℃/2h+205℃/1.5h。
本实施例中，所述挤压模具的上模工作带和下模工作带的长度均为吸能盒壁厚的3倍。
本实施例的压溃测试结果如图2所示，机械性能测试结果为，Rm：232Mpa，Rp0.2：206Mpa，A%：12.6%。
对比例1
在实施例1的基础上，仅将铝合金成分改变为普通6063合金的成分，其他部分已实施例1完全相同。
本对比例中所选用的6063合金具体包括以下组分：Si：0.45±0.03％，Fe<0.17％，Cu<0.1％，Mn<0.1％，Mg：0.56±0.03％，Zn：<0.05％，Ti：<0.1％，Cr：<0.05％。
本对比例的压溃测试结果如图3所示，机械性能测试结果为，Rm：227Mpa，Rp0.2：194Mpa，A%：11.8%。
对比结果显示，本发明所述的吸能盒，能够克服普通吸能盒压溃开裂的情况，压溃后的材料呈折迭状，吸能效果更优。此外，本发明所述的吸能盒，其使用的铝合金材料具有更优机械性能，在抗拉强度、屈服强度、延伸率等方面相较于普通铝合金材料都具有不同程度的提升。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铝合金整体式吸能盒，其特征在于：由铝合金材料整体成型制成，按重量计其组分为：
Si：0.42±0.025％
Fe：<0.17％
Cu：0.01-0.06％
Mn：<0.1％
Mg：0.56±0.025％
Zn：<0.05％
Ti：0.015-0.04％
Cr：<0.1％
Al：余量。
2.根据权利要求1所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：所述吸能盒的截面呈矩形，包括矩形边框和内部的吸能筋；所述矩形边框由第一侧边（1）、第二侧边（2）、第三侧边（3）和第四侧边（4）依次连接构成；所述第一侧边（1）和第三侧边（3）之间连接有一对吸能筋，分别记为第一吸能筋（5）和第二吸能筋（6），所述第一吸能筋（5）与所述第二吸能筋（6）均垂直于所述第一侧边（1），且所述第一吸能筋（5）与所述第二侧边（2）的间距等于所述第二吸能筋（6）与所述四侧边（4）的间距；所述第一吸能筋（5）的中点与所述第二吸能筋（6）中点之间连接有第三吸能筋（7）。
3.根据权利要求2所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：所述第一侧边（1）、第二侧边（2）、第三侧边（3）和第四侧边（4）的连接处均为圆角过渡，所述第一吸能筋（5）与矩形边框的连接处为圆角过渡，所述第二吸能筋（6）与矩形边框的连接处为圆角过渡，所述第三吸能筋（7）与所述第一吸能筋（5）的连接处为圆角过渡，所述第三吸能筋（7）与所述第二吸能筋（6）为圆角过渡。
4.根据权利要求3所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：所述矩形边框与所述吸能筋的壁厚均相同，且任一处所述的圆角过渡的内径均大于壁厚。
5.根据权利要求1所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：所述吸能盒由铝合金棒材在挤压模具中挤压成型然后经时效处理制造而成。
6.根据权利要求5所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：挤压工艺参数为：模温470±10℃，锭温445-455℃，盛锭筒温度415±10℃，挤速1.0-1.5mm/s；时效处理工艺参数为：205℃/2h+205℃/1.5h。
7.根据权利要求5所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：所述挤压模具的上模工作带和下模工作带的长度均在吸能盒壁厚的2-4倍范围内。
8.根据权利要求6所述的铝合金整体式吸能盒，其特征在于：所述挤压模具的上模工作带和下模工作带的长度均为吸能盒壁厚的3倍。
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