本文關(guān)鍵詞：摩托車鎂合金曲軸箱右蓋的工藝研究

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【摘要】：鎂合金是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料,具有比強度高、阻尼減振性和鑄造工藝性好等特點,是當(dāng)前最具潛力的輕量化材料之一。摩托車作為低廉便利的交通工具,輕量化和節(jié)能減排是其技術(shù)進步的重要方向。曲軸箱是摩托車傳動系統(tǒng)的重要部件,一般為鋁合金壓鑄件,用鎂合金替代之不僅可以減重約1/3,而且可以利用鎂合金優(yōu)良的阻尼減振性能減少振動和噪聲,從而提高摩托車的駕乘舒適性。本研究結(jié)合某企業(yè)鎂合金曲軸箱產(chǎn)品開發(fā)的工程需求,以開發(fā)AZ91-1.5Si-0.4Ca鎂合金材料的曲軸箱右蓋壓鑄工藝為目標,重點開展了如下兩方面的研究工作:首先,設(shè)計并制備不同壁厚的板狀壓鑄試樣,通過數(shù)值模擬獲得不同壁厚板的凝固速率,采用XRF、XRD、OM、SEM/EDS、萬能材料試驗機等手段對其顯微組織、常溫及中溫力學(xué)性能和斷口形貌進行對比研究,探明凝固速率對壓鑄態(tài)AZ91-1.5Si-0.4Ca組織和性能的影響,為通過控制壓鑄件壁厚及凝固速率來調(diào)控其組織性能提供理論依據(jù);然后,在對曲軸箱右蓋進行工藝結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際生產(chǎn)情況并結(jié)合上述研究結(jié)果,采用正交實驗和數(shù)值模擬方法,對零件的壓鑄工藝進行了設(shè)計和優(yōu)化,并通過樣件生產(chǎn)驗證了優(yōu)化后的工藝參數(shù)。主要研究結(jié)果及結(jié)論如下:(1)在壓鑄態(tài)AZ91-1.5Si-0.4Ca合金中,Si主要以Mg2Si的形式存在,且存在先共晶初生Mg2Si相和共晶Mg2Si兩種形態(tài);Ca主要以固溶形式存在。(2)隨著壓鑄試樣壁厚減小,凝固速率增加,兩種合金的均呈現(xiàn)出一定的晶粒細化趨勢,AZ91-1.5Si-0.4Ca中的Mg2Si相由粗大的多邊形及漢字狀向細小的多邊形顆粒狀短棒狀轉(zhuǎn)變。(3)當(dāng)壁厚低于2.5mm時,AZ91-1.5Si-0.4Ca的中溫強度高于AZ91;當(dāng)壁厚低于3mm時,AZ91-1.5Si-0.4Ca的常溫強度高于AZ91。(4)隨著壓鑄試樣壁厚減小,凝固速率增加,兩種合金試樣的常溫和180oC力學(xué)性能增加,AZ91-1.5Si-0.4Ca常溫和高溫強度受凝固速率影響大于AZ91,伸長率受凝固速率影響則小于AZ91;而且在等凝固速率條件下,AZ91-1.5Si-0.4Ca的常溫和中溫伸長率低于AZ91,斷裂形式更傾向于與脆性斷裂。(5)當(dāng)凝固速率大于等于29.2741時,可保證Mg2Si相以細小的多邊形顆粒狀短棒狀分布,提高合金的常溫和高溫力學(xué)性能。(6)在曲軸箱右蓋的壓鑄工藝數(shù)值模擬中,慢射速度越大,充型時間越短,金屬液越不平穩(wěn),易造成卷氣、夾雜等缺陷;模具溫度越高,凝固時間越長;慢壓射速度越大,凝固速率越大。慢、快壓射速度,澆注溫度和模具溫度四個因素對壓鑄缺陷的影響程度相近,缺陷出現(xiàn)在薄厚壁相連的厚壁處。(7)通過調(diào)控壓鑄工藝參數(shù)難以獲得需要的凝固速率,對曲軸箱右蓋螺紋孔處添加水冷管道,能夠提高螺紋孔及其附近殼體的凝固速率,達到改善該處凝固組織,提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
【關(guān)鍵詞】：AZ91-1.5Si-0.4Ca 壓鑄 凝固速率 曲軸箱右蓋 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U483
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 鎂合金的特點10-11
• 1.3 鎂合金件的應(yīng)用與發(fā)展11-14
• 1.4 摩托車用鎂合金曲軸箱蓋研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 中溫鎂合金研究與進展15-18
• 1.5.1 鎂合金強化途徑15
• 1.5.2 添加元素對鎂合金中溫性能的影響15-18
• 1.6 壓鑄過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀及發(fā)展18-19
• 1.6.1 壓鑄模擬主要內(nèi)容18
• 1.6.2 壓鑄數(shù)值模擬研究與應(yīng)用現(xiàn)狀18-19
• 1.7 課題研究內(nèi)容、目的及意義19-22
• 2.實驗方法與分析測試手段22-30
• 2.1 實驗方案22-23
• 2.2 實驗合金23-24
• 2.3 合金的制備24-27
• 2.3.1 壓鑄試樣及其數(shù)值模擬24-25
• 2.3.2 合金原材料25
• 2.3.3 合金熔煉及壓鑄25-27
• 2.4 性能測試27-28
• 2.5 微觀分析28-29
• 2.5.1 合金成分分析28
• 2.5.2 顯微組織分析28
• 2.5.3 X射線衍射分析28
• 2.5.4 拉伸斷口分析28-29
• 2.6 曲軸箱右蓋數(shù)值模擬及優(yōu)化29
• 2.7 樣件試生產(chǎn)29
• 2.8 本章小結(jié)29-30
• 3 凝固速率對合金組織和性能的影響30-43
• 3.1 數(shù)值模擬結(jié)果30
• 3.2 合金成分30-31
• 3.3 顯微組織31-36
• 3.3.1 光學(xué)顯微組織31-32
• 3.3.2 XRD結(jié)果32-33
• 3.3.3 SEM和EDS結(jié)果33-36
• 3.4 拉伸試驗結(jié)果與分析36-39
• 3.5 結(jié)果及討論39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 4 曲軸箱右蓋數(shù)值模擬及優(yōu)化43-59
• 4.1 曲軸箱右蓋結(jié)構(gòu)分析43-44
• 4.2 數(shù)學(xué)模型建立44-46
• 4.2.1 壓鑄充型過程的數(shù)值模擬44-45
• 4.2.2 壓鑄凝固過程的數(shù)值模擬45
• 4.2.3 壓鑄凝固過程的縮孔縮松預(yù)測45-46
• 4.3 模擬前處理和工藝參數(shù)設(shè)置46-47
• 4.3.1 模擬前處理46
• 4.3.2 工藝參數(shù)設(shè)置46-47
• 4.4 模擬計算47
• 4.5 數(shù)值模擬及結(jié)果分析47-54
• 4.5.1 充型過程數(shù)值模擬48-50
• 4.5.2 凝固過程數(shù)值模擬50-53
• 4.5.3 正交實驗結(jié)果處理53-54
• 4.6 優(yōu)化方案54-57
• 4.7 本章小結(jié)57-59
• 5 樣件試生產(chǎn)59-61
• 6 結(jié)論61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻65-70
• 附錄 A. 作者在攻讀碩士期間發(fā)表的論文目錄70

【參考文獻】

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本文編號：942844