本文關(guān)鍵詞：鎂合金車輪鍛造成形工藝及設(shè)備研究

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【摘要】：隨著人們對輕量化和環(huán)保要求的不斷提高以及能源日趨緊張,車輛輕量化發(fā)展已成為一個必然趨勢,鎂合金的密度僅為鋁合金的2/3,將成為未來車輪輕量化材料的發(fā)展方向。國外一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)采用塑性成形方法制作成功鎂合金車輪,但大部分車輪僅用于賽車中,并且選用價(jià)格昂貴的變形鎂合金,難以應(yīng)用于日常乘用車中,國內(nèi)研制能力較落后,以生產(chǎn)鑄造鎂車輪為主,難以滿足乘用車的使用要求,因此本文在總結(jié)國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究低成本、產(chǎn)品質(zhì)量高以及生產(chǎn)效率高的鎂合金車輪鍛造生產(chǎn)工藝,為車輪產(chǎn)品輕量化提供了理論及實(shí)用技術(shù)。本文綜合敘述了鎂及其合金的特點(diǎn),介紹了國內(nèi)外鎂合金成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其在車輪制造方面的研究及應(yīng)用概況,討論了鎂合金車輪優(yōu)點(diǎn)及存在的問題,闡述了本文選題的意義和主要內(nèi)容。選取幾種工業(yè)上常用的變形鎂合金進(jìn)行鍛造性能進(jìn)行研究,確定適合于車輪鍛造的鎂合金材料,針對選定材料進(jìn)行了高溫單向壓縮試驗(yàn),根據(jù)單向壓縮試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù),采用雙曲正弦方程建立了材料的本構(gòu)關(guān)系,得出該型號合金的本構(gòu)方程,然后對鎂合金鍛坯的旋壓性能進(jìn)行研究,并結(jié)合旋壓裂紋處的金相分析結(jié)果,分析了裂紋產(chǎn)生的原因。根據(jù)鎂合金鍛造及旋壓性能的研究結(jié)論,制定了適合于鎂合金車輪的鍛造成形新工藝,首次將“內(nèi)旋”成形方法引入車輪成形工藝中,該方法有效的降低了材料在變形過程中的應(yīng)變速率,有利于鎂合金的塑性變形,并針對“內(nèi)旋”工序設(shè)計(jì)了鎂合金車輪專用擴(kuò)旋液壓機(jī),可完成熱擴(kuò)口及內(nèi)旋兩個成形工序,為新工藝的順利進(jìn)行提供了裝備基礎(chǔ)。采用Deform-3DTM有限元模擬軟件,應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù),分別對鎂合金車輪預(yù)鍛、終鍛、擴(kuò)口以及內(nèi)旋工序進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真,分析了金屬流動規(guī)律,驗(yàn)證了工藝路線的可行性,并且總結(jié)了坯料尺寸、模具及坯料初始溫度、摩擦條件等工藝參數(shù)對鍛造成形過程的影響規(guī)律,獲得了較合理的成形工藝參數(shù),為后續(xù)鎂合金成形試驗(yàn)提供參考。根據(jù)制定的鎂合金車輪鍛造新工藝,參考有限元模擬得到的工藝參數(shù),進(jìn)行了預(yù)鍛、終鍛、熱擴(kuò)口以及內(nèi)旋工藝試驗(yàn),試制得到了成形情況良好的鎂合金車輪樣件,驗(yàn)證了工藝的可行性。通過對試制得到的鎂合金車輪產(chǎn)品進(jìn)行金相分析和力學(xué)性能測試,結(jié)果表明:經(jīng)過塑性變形鑄坯中原始粗大晶粒得到較大程度細(xì)化,材料的強(qiáng)度和塑性大幅度提高,輪轂的抗拉、屈服強(qiáng)度及延伸率相比鑄態(tài)試樣均有大幅度的提高,車輪產(chǎn)品順利通過了國家標(biāo)準(zhǔn)要求的彎曲疲勞、徑向疲勞及沖擊三大臺架試驗(yàn)檢測,并針對同款式的鎂合金及鋁合金車輪進(jìn)行裝車節(jié)能效果測試,節(jié)能效果顯著,為產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 AZ80 鍛造 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG319;TG315
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 鎂及鎂合金的特點(diǎn)11-12
• 1.2 鎂合金成形技術(shù)研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 鑄造鎂合金的研究及應(yīng)用進(jìn)展12-16
• 1.2.2 變形鎂合金的研究進(jìn)展16-19
• 1.3 鎂合金在車輪行業(yè)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3.1 國外鎂合金車輪應(yīng)用及研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3.2 國內(nèi)鎂合金車輪研究現(xiàn)狀21-24
• 1.4 鎂合金車輪優(yōu)點(diǎn)及存在問題[75-77]24-25
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容和意義25-27
• 第2章 鎂合金鍛造及旋壓性能研究27-50
• 2.1 鎂合金鍛造性能研究27-34
• 2.1.1 鍛造性能試驗(yàn)方案27-29
• 2.1.2 鍛造性能試驗(yàn)的工藝參數(shù)及設(shè)備29
• 2.1.3 鍛造性能試驗(yàn)結(jié)果及討論29-34
• 2.2 AZ80 鎂合金壓縮力學(xué)行為及本構(gòu)關(guān)系34-39
• 2.2.1 鎂合金熱壓縮實(shí)驗(yàn)34-36
• 2.2.2 AZ80 鎂合金本構(gòu)關(guān)系36-39
• 2.3 鎂合金旋壓性能研究39-44
• 2.3.1 旋壓性能試驗(yàn)方案40-41
• 2.3.2 旋壓性能試驗(yàn)工藝參數(shù)及設(shè)備41-42
• 2.3.3 旋壓性能試驗(yàn)結(jié)果及討論42-44
• 2.4 旋壓開裂行為研究44-49
• 2.4.1 旋壓裂紋形成44-45
• 2.4.2 旋壓裂紋產(chǎn)生原因45-49
• 2.5 本章小結(jié)49-50
• 第3章 鎂合金車輪成形工藝路線的制定50-63
• 3.1 鎂合金車輪成形工藝制定50-53
• 3.1.1 現(xiàn)有成形工藝介紹50-52
• 3.1.2 鎂合金車輪新工藝制定52-53
• 3.2 成形模具設(shè)計(jì)53-61
• 3.2.1 預(yù)鍛工序設(shè)計(jì)53-55
• 3.2.2 終鍛工序設(shè)計(jì)55-56
• 3.2.3 熱擴(kuò)口工序設(shè)計(jì)56-59
• 3.2.4 內(nèi)旋工序設(shè)計(jì)59-61
• 3.3 本章小結(jié)61-63
• 第4章 鎂合金車輪擴(kuò)旋液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63-74
• 4.1 鎂合金車輪擴(kuò)旋液壓機(jī)設(shè)計(jì)63-71
• 4.1.1 設(shè)備基本參數(shù)63-64
• 4.1.2 主液壓缸設(shè)計(jì)及校核64-67
• 4.1.3 橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)67-69
• 4.1.4 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)69-71
• 4.2 內(nèi)旋裝置設(shè)計(jì)71-73
• 4.3 本章小結(jié)73-74
• 第5章 鎂合金車輪成形過程數(shù)值模擬74-99
• 5.1 成形過程數(shù)值模擬74-91
• 5.1.1 預(yù)鍛工序數(shù)值模擬74-79
• 5.1.2 終鍛工序數(shù)值模擬79-83
• 5.1.3 擴(kuò)口工序數(shù)值模擬83-88
• 5.1.4 內(nèi)旋工序數(shù)值模擬88-91
• 5.2 坯料尺寸對成形過程的影響91-94
• 5.3 坯料及模具溫度對鍛造成形過程的影響94-97
• 5.3.1 坯料溫度的影響94-96
• 5.3.2 模具溫度的影響96-97
• 5.4 摩擦條件對成形過程的影響97-98
• 5.5 本章小結(jié)98-99
• 第6章 鎂合金車輪試驗(yàn)研究及性能測試99-123
• 6.1 鎂合金車輪成形實(shí)驗(yàn)99-105
• 6.1.1 試驗(yàn)設(shè)備99-100
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?/span>100-101
• 6.1.3 實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)101-102
• 6.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析102-105
• 6.2 鎂合金車輪金相組織分析105-107
• 6.3 鎂合金車輪力學(xué)性能檢測107-109
• 6.4 鎂合金車輪臺架試驗(yàn)檢測109-118
• 6.4.1 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)109-112
• 6.4.2 車輪徑向疲勞試驗(yàn)112-115
• 6.4.3 車輪沖擊強(qiáng)度臺架試驗(yàn)115-118
• 6.5 鎂合金車輪節(jié)能效果測試118-121
• 6.5.1 概述118-119
• 6.5.2 鎂合金車輪道路動力性測試119-121
• 6.5.3 鎂合金車輪節(jié)能效果測試121
• 6.6 本章小結(jié)121-123
• 結(jié)論123-125
• 參考文獻(xiàn)125-133
• 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果133-134
• 致謝134-135
• 作者簡介135

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：621698