汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)擠壓鑄造成形技術(shù)的研究
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《華南理工大學(xué)》 2011年
汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)擠壓鑄造成形技術(shù)的研究
歐陽曉賢
【摘要】：為了提高燃油使用效率,減少二氧化碳排放,汽車面臨著輕量化的迫切需求,使用輕合金零部件是汽車輕量化的重要途徑之一。轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車重要安全結(jié)構(gòu)件,國外鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)已有報(bào)道,而在國內(nèi)的相關(guān)研究開發(fā)仍處于空白。擠壓鑄造是一種結(jié)合了鍛造與鑄造特點(diǎn)的近凈成形工藝。本文研究了利用擠壓鑄造成形方法研制汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)零件的成形技術(shù)。 首先根據(jù)目標(biāo)球墨鑄鐵轉(zhuǎn)向節(jié)的特征與功能,基于擠壓鑄造工藝原則,進(jìn)行了擠壓鑄造轉(zhuǎn)向節(jié)局部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。使用JSCAST軟件對轉(zhuǎn)向節(jié)零件鑄造充型和凝固過程進(jìn)行模擬,通過對充型速度、凝固順序等分析,預(yù)測了可能發(fā)生的收縮缺陷。進(jìn)一步優(yōu)化了目標(biāo)擠壓鑄造轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)。然后,根據(jù)所確定的擠壓鑄造轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu),以及實(shí)驗(yàn)所用的2500kN擠壓鑄造機(jī)的參數(shù),完成了擠壓鑄造轉(zhuǎn)向節(jié)模具的設(shè)計(jì),并預(yù)留了水冷通道,為工藝試制優(yōu)化提供保證;選用H13鋼為模具材料,完成了轉(zhuǎn)向節(jié)模具的加工制造。 采用Al-Si-Mg合金進(jìn)行了轉(zhuǎn)向節(jié)擠壓鑄造的試制。得到了外觀完整、表面質(zhì)量良好、無澆不足和熱裂等缺陷的鑄件。微觀組織分析表明,鑄態(tài)下共晶Si粒子主要為長針狀或纖維狀,長寬比值較大;T6熱處理后,Si粒子形狀圓整,呈球狀或顆粒狀,長寬比值明顯減小;由于料餅處鄰近擠壓沖頭,在擠壓力作用下,合金液與模具壁緊密接觸,晶粒尺寸細(xì)小,二次枝晶間距僅有11. 32μm。在鑄件的熱處理中,由于固溶處理過程Si粒子形貌改善,以及時(shí)效處理的彌散強(qiáng)化作用,T6熱處理后鑄件抗拉強(qiáng)度和伸長率顯著提高,平均值分別為253.44MPa和10.55%。拉伸斷口SEM分析顯示,T6熱處理后斷口韌窩數(shù)量、深度及均勻度均提高,表明鑄件韌性好。研究表明,在沒有明顯孔洞缺陷時(shí),Al-Si-Mg合金鑄件的抗拉強(qiáng)度主要取決于鑄件基體組織,而其伸長率主要受Si粒子形貌影響。 進(jìn)一步采用Al-Cu-Mn合金試制了擠壓鑄造轉(zhuǎn)向節(jié),分析了鑄件中Cu元素含量的宏觀分布、微觀組織、力學(xué)性能、拉伸斷口。結(jié)果表明,導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)鑄件與材料力學(xué)性能相比偏低的主要原因是:Al-Cu系合金結(jié)晶溫度范圍寬,屬于“糊狀凝固”特性,鑄件中容易存在嚴(yán)重的宏觀偏析;合金枝晶發(fā)達(dá),枝晶間液相流動補(bǔ)縮困難,鑄件枝晶間存在明顯的孔洞缺陷,因此,鑄件力學(xué)性能不高。研究表明,Al-Cu-Mn合金的擠壓鑄造,需要使用更大的擠壓比壓,進(jìn)行強(qiáng)制補(bǔ)縮。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：U463.46
【目錄】：
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3 趙德穎;復(fù)雜枝杈類轉(zhuǎn)向節(jié)精密成形數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2009年
4 吳振昕;基于總成結(jié)構(gòu)的車輛動力學(xué)實(shí)時(shí)仿真方法的研究[D];吉林大學(xué);2007年
中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 李立友;轉(zhuǎn)向節(jié)振動疲勞壽命分析[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年
2 劉學(xué)智;礦用自卸車轉(zhuǎn)向節(jié)的可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2013年
3 楊熠;雙橫臂懸架轉(zhuǎn)向節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)及疲勞壽命研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2011年
4 楊建華;山東光岳轉(zhuǎn)向節(jié)總廠營銷戰(zhàn)略研究[D];大連理工大學(xué);2003年
5 陳書聰;汽車零部件可靠性道路模擬檢測試驗(yàn)研究[D];華南理工大學(xué);2013年
6 王澤文;汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造成形模擬與試驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2010年
7 趙德穎 ;轎車轉(zhuǎn)向節(jié)閉塞擠壓精密成形新工藝研究[D];燕山大學(xué);2003年
8 毛向陽;斯太爾轉(zhuǎn)向節(jié)有限元分析與制造工藝研究[D];山東大學(xué);2007年
9 王麗麗;轎車轉(zhuǎn)向節(jié)成形新工藝研究[D];燕山大學(xué);2005年
10 和進(jìn)軍;基于FSAE整車動力學(xué)仿真的轉(zhuǎn)向節(jié)CAE分析研究[D];湖南大學(xué);2008年
本文關(guān)鍵詞：汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)擠壓鑄造成形技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
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