铝合金控制臂锻造工艺模拟研究
发布时间：2021-03-03 12:07
在汽车使用量持续增长和轻量化趋势不断增加的双重背景下,6000系铝合金因其具有优良的综合性能,被广泛应用于汽车零部件上,并逐渐从非结构件向结构件转化。控制臂是汽车悬架系统的关键零部件之一,对刚度、强度、使用寿命的要求很高。但由于铝合金复杂模锻件容易出现折叠、粗晶、过烧等缺陷,制约了铝合金锻件在汽车结构件上的广泛使用。本文采用有限元模拟和实验相结合的方法对铝合金控制臂的锻造成形工艺进行模拟分析,设计了合理的成形工艺,并成功制备了组织和力学性能合格的控制臂锻件。论文主要研究成果如下:根据控制臂的结构特点,设计了辊锻制坯与模锻成形相结合的复合成形锻造方法。对辊锻制坯工艺进行了合理的设计,采用两道次辊锻和椭圆—圆形型槽系。对锻造过程中的速度场、温度场、应力应变场进行了多场模拟和分析,验证了锻造工艺设计的合理性,利用所设计的工艺流程可以得到没有折叠、穿流等缺陷的锻件。分析了始锻温度、辊锻转速、模具预热温度、摩擦系数等工艺参数对辊锻件成形的影响,得到辊锻制坯过程最优工艺参数为:始锻温度530540℃,模具预热温度350℃,辊锻转速30r/min。研究了不同始锻温度对辊锻件金相...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车底盘悬挂控制臂系统
西安建筑科技大学硕士学位论文2但因其使用环境对力学性能的要求很高，从而对零件的成形工艺也提出了巨大的挑战，随着材料加工技术的不断成熟，力学性能的提高以及成本的降低，铝合金将会越来越多应用于结构件[23]。图1.1汽车底盘悬挂控制臂系统Fig.1.1Automotivechassissuspensioncontrolarmsystem控制臂的种类和形状多样化，如图1.2所示。除了轻量化效果之外，铝合金控制臂承受冲击的能力可以改善车辆的行驶性能，提高其使用安全性能。铝合金由于其优良的可锻性，再配合不同的生产工艺即可锻造出各种控制臂形状。图1.2铝合金控制臂种类Fig.1.2Aluminumalloycontrolarmtype当然，在保证安全性能的前提下，掌握轻质材料零部件的制造技术，亦是支持轻量化发展的关键之举。控制臂作为汽车底盘悬挂系统中最重要的安全保障零件之一，除了承受整个车身的重量，在行驶中还会受到外部动态扭矩的作用以及实时路况的考验，这使得控制臂制造的要求较为严格与精细，铝合金控制臂优化其成形技术一直以来是行业内人员不断研究探索的焦点之一[24]。锻造法相比于铸造等其它生产方法所生产的控制臂具有更优良的机械性能，因此锻造控制臂在商用车等中高端的车型中广泛被需求，同时也以其难以替代的优势逐渐被更多生产厂家所青睐。锻造铝合金控制臂产品的应用是汽车制造水平提高的重要标志，也是车辆实现减重节能，提高市场竞争力的有力措施。我国针对控制臂的研究，比国外一些发达国家国内起步较晚，但发展速度迅速，提高空间大，主要研究集中在工艺参数优化以及产品性能测试两方面，而通过模拟与工艺试验相对照将以上两方面结合讨论来优化产品，避免缺陷发生的研究较少。因此，本文将针对该部
西安建筑科技大学硕士学位论文9（3）利用有限元模拟，探究不同工艺参数对铝合金成形质量影响规律，确定铝合金最优锻造工艺参数。（4）研究不同始锻温度对辊锻件的金相组织的影响规律，通过现场实验对优化后的控制臂锻件做试制，对优化前后的锻件做组织和力学性能的对比分析。本课题研究的技术路线图如图1.3所示：图1.3技术路线图Fig.1.3Technicalroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]预腐蚀和交替腐蚀作用下航空铝合金多轴疲劳行为及寿命预测[J]. 陈亚军,刘辰辰,王付胜. 航空学报. 2019(04)
[2]6000系铝合金中的含Mn相[J]. 田洪雷,张金民. 热处理. 2019(01)
[3]我国汽车产业发展现状及建议[J]. 王洪涛. 合作经济与科技. 2019(03)
[4]汽车悬架铝合金控制臂的成形分析及工艺研究[J]. 王道勇,张文灿,刘军. 锻压技术. 2018(12)
[5]对我国汽车产业发展现状的认识与趋势判断[J]. 贾刚. 汽车工程师. 2018(12)
[6]2024铝合金航空薄壁型材热处理工艺研究[J]. 刘兆伟,朱莹莹,谭琳,王义斌,孙巍,李鹏伟. 有色金属加工. 2018(06)
[7]我国汽车产业发展现状与组织结构调整[J]. 罗卫华. 产业与科技论坛. 2018(24)
[8]2019,中国专用汽车产业将迎来新的业态[J]. 肖献法. 商用汽车. 2018(12)
[9]国内氢燃料电池汽车产业现状及发展前景[J]. 袁中,周定华,陈大华. 时代汽车. 2018(12)
[10]铝合金在汽车工业中的应用现状及展望[J]. 吴瑞涵. 中国金属通报. 2018(11)
博士论文
[1]7000系铝合金的非等温时效行为及其对力学性能的影响[D]. 刘炎.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]6082铝合金微观结构与疲劳行为研究[D]. 张海涛.大连理工大学 2018
[2]Zn、Mg含量对5000系铝合金组织性能的调控[D]. 张冲.江苏大学 2018
[3]热处理对6082锻造铝合金控制臂组织和力学性能的影响[D]. 孙宏伟.长春工业大学 2017
[4]基于ADAMS的悬架控制臂疲劳性能分析及轻量化多目标优化[D]. 陶兴龙.吉林大学 2017
[5]2014铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺研究[D]. 周洋.江苏科技大学 2017
[6]铝合金控制臂等温锻造工艺与微观组织数值模拟[D]. 曹甫.吉林大学 2016
[7]铝合金控制臂锻造工艺模拟研究[D]. 刘翊安.吉林大学 2014
[8]晶粒细化与热处理对6082铝合金管材组织与性能的影响[D]. 成乐.中南大学 2014
[9]汽车车身用5182铝合金板组织与性能研究[D]. 金滨辉.北京有色金属研究总院 2013
[10]汽车用铝合金控制臂锻造工艺研究[D]. 李忠磊.东北大学 2011
本文编号：3061236
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车底盘悬挂控制臂系统
西安建筑科技大学硕士学位论文2但因其使用环境对力学性能的要求很高，从而对零件的成形工艺也提出了巨大的挑战，随着材料加工技术的不断成熟，力学性能的提高以及成本的降低，铝合金将会越来越多应用于结构件[23]。图1.1汽车底盘悬挂控制臂系统Fig.1.1Automotivechassissuspensioncontrolarmsystem控制臂的种类和形状多样化，如图1.2所示。除了轻量化效果之外，铝合金控制臂承受冲击的能力可以改善车辆的行驶性能，提高其使用安全性能。铝合金由于其优良的可锻性，再配合不同的生产工艺即可锻造出各种控制臂形状。图1.2铝合金控制臂种类Fig.1.2Aluminumalloycontrolarmtype当然，在保证安全性能的前提下，掌握轻质材料零部件的制造技术，亦是支持轻量化发展的关键之举。控制臂作为汽车底盘悬挂系统中最重要的安全保障零件之一，除了承受整个车身的重量，在行驶中还会受到外部动态扭矩的作用以及实时路况的考验，这使得控制臂制造的要求较为严格与精细，铝合金控制臂优化其成形技术一直以来是行业内人员不断研究探索的焦点之一[24]。锻造法相比于铸造等其它生产方法所生产的控制臂具有更优良的机械性能，因此锻造控制臂在商用车等中高端的车型中广泛被需求，同时也以其难以替代的优势逐渐被更多生产厂家所青睐。锻造铝合金控制臂产品的应用是汽车制造水平提高的重要标志，也是车辆实现减重节能，提高市场竞争力的有力措施。我国针对控制臂的研究，比国外一些发达国家国内起步较晚，但发展速度迅速，提高空间大，主要研究集中在工艺参数优化以及产品性能测试两方面，而通过模拟与工艺试验相对照将以上两方面结合讨论来优化产品，避免缺陷发生的研究较少。因此，本文将针对该部
西安建筑科技大学硕士学位论文9（3）利用有限元模拟，探究不同工艺参数对铝合金成形质量影响规律，确定铝合金最优锻造工艺参数。（4）研究不同始锻温度对辊锻件的金相组织的影响规律，通过现场实验对优化后的控制臂锻件做试制，对优化前后的锻件做组织和力学性能的对比分析。本课题研究的技术路线图如图1.3所示：图1.3技术路线图Fig.1.3Technicalroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]预腐蚀和交替腐蚀作用下航空铝合金多轴疲劳行为及寿命预测[J]. 陈亚军,刘辰辰,王付胜. 航空学报. 2019(04)
[2]6000系铝合金中的含Mn相[J]. 田洪雷,张金民. 热处理. 2019(01)
[3]我国汽车产业发展现状及建议[J]. 王洪涛. 合作经济与科技. 2019(03)
[4]汽车悬架铝合金控制臂的成形分析及工艺研究[J]. 王道勇,张文灿,刘军. 锻压技术. 2018(12)
[5]对我国汽车产业发展现状的认识与趋势判断[J]. 贾刚. 汽车工程师. 2018(12)
[6]2024铝合金航空薄壁型材热处理工艺研究[J]. 刘兆伟,朱莹莹,谭琳,王义斌,孙巍,李鹏伟. 有色金属加工. 2018(06)
[7]我国汽车产业发展现状与组织结构调整[J]. 罗卫华. 产业与科技论坛. 2018(24)
[8]2019,中国专用汽车产业将迎来新的业态[J]. 肖献法. 商用汽车. 2018(12)
[9]国内氢燃料电池汽车产业现状及发展前景[J]. 袁中,周定华,陈大华. 时代汽车. 2018(12)
[10]铝合金在汽车工业中的应用现状及展望[J]. 吴瑞涵. 中国金属通报. 2018(11)
博士论文
[1]7000系铝合金的非等温时效行为及其对力学性能的影响[D]. 刘炎.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]6082铝合金微观结构与疲劳行为研究[D]. 张海涛.大连理工大学 2018
[2]Zn、Mg含量对5000系铝合金组织性能的调控[D]. 张冲.江苏大学 2018
[3]热处理对6082锻造铝合金控制臂组织和力学性能的影响[D]. 孙宏伟.长春工业大学 2017
[4]基于ADAMS的悬架控制臂疲劳性能分析及轻量化多目标优化[D]. 陶兴龙.吉林大学 2017
[5]2014铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺研究[D]. 周洋.江苏科技大学 2017
[6]铝合金控制臂等温锻造工艺与微观组织数值模拟[D]. 曹甫.吉林大学 2016
[7]铝合金控制臂锻造工艺模拟研究[D]. 刘翊安.吉林大学 2014
[8]晶粒细化与热处理对6082铝合金管材组织与性能的影响[D]. 成乐.中南大学 2014
[9]汽车车身用5182铝合金板组织与性能研究[D]. 金滨辉.北京有色金属研究总院 2013
[10]汽车用铝合金控制臂锻造工艺研究[D]. 李忠磊.东北大学 2011
本文编号：3061236
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