本文關(guān)鍵詞：高速鐵路鋁合金棘輪低壓鑄造工藝及性能研究

  更多相關(guān)文章： 棘輪 低壓鑄造 數(shù)值模擬 鑄造缺陷 熱處理

【摘要】：棘輪是高速鐵路接觸網(wǎng)上十分關(guān)鍵的構(gòu)件,采用低壓金屬型鑄造工藝進行生產(chǎn)可使產(chǎn)品的力學性能以及動態(tài)疲勞性能滿足需要。但是由于棘輪外形結(jié)構(gòu)壁厚不均,輪廓較為復(fù)雜,在實際生產(chǎn)過程出現(xiàn)缺陷問題較多,極大降低了產(chǎn)品質(zhì)量以及鐵路運輸?shù)陌踩�。本文以低壓金屬型鑄造的ZL114A鋁合金棘輪為研究對象,通過優(yōu)化低壓鑄造工藝和熱處理工藝,獲得了高性能棘輪鑄件。利用三維造型軟件完成了對棘輪鑄件的三維建模,運用數(shù)值模擬軟件Pro CAST對低壓金屬型鑄造充型過程和凝固過程進行模擬,預(yù)測了棘輪中可能出現(xiàn)的縮孔、縮松的具體位置,并分析了引發(fā)這些缺陷的原因。數(shù)值模擬結(jié)果顯示:整個低壓鑄造過程未出現(xiàn)金屬液紊流現(xiàn)象,說明充型過程平穩(wěn),有效避免了氧化夾雜缺陷。但是由于棘輪結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜、薄厚分布不均,凝固過程溫度梯度分布紊亂,在棘輪的厚大部位形成了縮孔、縮松等缺陷,通過無損探傷檢驗和顯微組織觀察驗證了模擬結(jié)果的準確性。選擇對鑄型中心分流錐進行水冷,上模中心高溫區(qū)進行氣冷,下模整體氣冷,以平衡模具溫度場,基本解決了低壓金屬型鑄造工藝過程中產(chǎn)生的縮孔、縮松等缺陷問題。根據(jù)對低壓鑄造工藝充型及凝固過程數(shù)值模擬的結(jié)果,合理設(shè)計了模具冷卻工藝,以及金屬型分型和抽芯工藝,并對金屬型的脫模力進行了校核計算,合理設(shè)計了脫模機構(gòu),最終完成了棘輪的鑄造模具的制造。并使用設(shè)計的模具澆注獲得外形尺寸合格的鑄件。對鋁合金棘輪熱處理工藝進行了優(yōu)化。最終確定熱處理工藝:固溶溫度為535±5℃,時間8h;淬火溫度為60℃,時間2h;時效溫度為160±5℃,時間3h。熱處理后試樣抗拉強度達到320MPa,延伸率為5.4%,能夠滿足目前國內(nèi)ZL114A合金低壓鑄造棘輪力學性能標準。按照高速鐵路標準,對熱處理后的棘輪進行了疲勞實驗。試制鑄件在高精度動態(tài)疲勞試驗時,在標準要求的2×104次以內(nèi),本體運轉(zhuǎn)正常,無任何裂紋和變形,實驗結(jié)果滿足標準要求。
【關(guān)鍵詞】：棘輪 低壓鑄造 數(shù)值模擬 鑄造缺陷 熱處理
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U225;TG292
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 低壓鑄造的國內(nèi)外發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3 鑄造數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀16-21
• 1.4 鋁合金熱處理強化及性能21-23
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容23-24
• 第2章 實驗材料與研究方法24-32
• 2.1 棘輪所用鋁合金24
• 2.2 實驗方案24-28
• 2.2.1 熔煉與澆注工藝24-27
• 2.2.2 熱處理工藝27-28
• 2.3 低壓鑄造充型與凝固階段數(shù)學模型28-30
• 2.3.1 低壓鑄造充型階段數(shù)學模型28-29
• 2.3.2 鑄件凝固過程溫度場數(shù)學模型29-30
• 2.4 分析測試方法30-32
• 2.4.1 拉伸性能測試30-31
• 2.4.2 硬度測試31
• 2.4.3 顯微組織觀察分析31-32
• 第3章 鋁合金棘輪低壓鑄造工藝數(shù)值模擬及優(yōu)化32-43
• 3.1 鑄件低壓鑄造工藝參數(shù)設(shè)計32-35
• 3.1.1 澆注過程中升液階段工藝參數(shù)的確定32-33
• 3.1.2 澆注過程中充型及保壓階段參數(shù)的確定33-35
• 3.1.3 澆注溫度和鑄型溫度的確定35
• 3.2 棘輪低壓金屬型鑄造工藝模擬參數(shù)設(shè)置35-38
• 3.3 棘輪低壓金屬型鑄造工藝模擬結(jié)果及分析38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第4章 鋁合金棘輪的鑄造與熱處理工藝43-60
• 4.1 引言43
• 4.2 棘輪低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)設(shè)計43-49
• 4.3 棘輪的低壓澆注49-51
• 4.4 熱處理及合金力學性能研究51-55
• 4.4.1 固溶時間對ZL114A力學性能的影響51-52
• 4.4.2 淬火處理對ZL114A力學性能的影響52-54
• 4.4.3 時效時間對ZL114A力學性能的影響54-55
• 4.5 熱處理態(tài)顯微組織分析55-56
• 4.6 鑄造鋁合金棘輪的疲勞性能56-58
• 4.7 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67-68
• 個人簡歷68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙志剛;施得運;;汽車鑄件低壓鑄造的臨界加壓速度數(shù)值模擬研究[J];熱加工工藝;2011年23期

2 何韶;;2.0L汽油發(fā)動機缸蓋低壓鑄造的工藝研究[J];機電工程技術(shù);2011年05期

3 孫起立;;特大型鋁合金導體金屬型低壓鑄造工藝的探討[J];特種鑄造及有色合金;2010年09期

4 劉道春;;鋁合金輪轂奔向汽車的未來[J];有色金屬加工;2010年02期

5 米國發(fā);趙大為;董翠粉;;薄壁鋁合金鑄件低壓鑄造的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化[J];熱加工工藝;2008年23期

6 陳宗民;;汽車殼體低壓鑄造工藝與模具設(shè)計[J];熱加工工藝;2008年01期

7 劉金祥;左正興;廖日東;;氣缸蓋鑄件凝固過程數(shù)值模擬及縮松縮孔預(yù)測[J];鑄造技術(shù);2007年02期

8 史自力;中國汽車鋁輪轂行業(yè)發(fā)展前景分析[J];經(jīng)濟經(jīng)緯;2004年03期

9 鄔京利,季代杰,姜俊英;低壓鑄造工藝參數(shù)的選擇[J];中國鑄造裝備與技術(shù);2002年05期

10 吳戰(zhàn)越,王賞,宋德宏,趙志良;淺析低壓鑄造的工藝特點[J];煤礦機械;2002年03期

，

本文編號：659711