乘用车转向节铝合金铸件金属型重力铸造缺陷成因及工艺优化研究
发布时间：2021-07-23 07:11
伴随着近几年汽车产业的迅猛发展,轻量化已成为汽车行业未来的重要技术趋势,同时更是汽车生产厂家以及国家汽车制造技术是否足够先进的关键标志。轻量化,主要指的是在乘用车安全性以及强度和行驶性能得到保证的基础上,使乘用车整车质量不断下降,动力性能获得提升,在降低汽车燃油耗能的同时,降低对空气和环境带来的污染。随着目前世界各国对节能减排需求和环境保护需求的不断加大,轻量化已经成为全球汽车发展的重要趋势。本文正是立足于轻量化轿车转向节,提高产品合格率、降低研发成本开展的。铝合金铸造转向节既要满足现代汽车轻量化要求,也要满足复杂工况下的强度要求特性现已经成为研究热门。本文的工作将铸造数值模拟、优化技术等引入铸造铝合金转向节的工艺开发过程,摆脱了对工程经验的依赖,减少了研发成本。同时深入研究了铝合金转向节原材料熔炼工艺、铸造成型及试验检测方法,并通过试验的方法进行了验证分析,取得了如下成果。将铸造过程归纳为熔液的充型.凝固物理现实。采用三个物理过程来描述铝合金铸件的铸造,即流动、传热与凝固。针对流体,通过将充入型腔的铝合金熔液简化为不可压缩流体,研究了液体流动过程的数学模型,特别针对型腔复杂性引入了湍...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
簧下轻量化产品各零件分布图
长春理工大学博士学位论文4图1.2全球铝土矿资源储量分布图中国铝土矿资源巨大的产出量，为铝合金作为乘用车轻量化材料提供了充足、强有力的资源支撑。1.1.3转向节工艺分类乘用车铝合金转向节的铸造工艺按照成型方式分为重力铸造、低压铸造、差压铸造、铸锻。按照模具形态可分为砂型铸造和金属型铸造。目前，在中国和欧洲比较流行的铝合金转向节毛坯的制造工艺为重力金属型铸造、低压金属型铸造、差压金属型铸造、铸锻（castforge）工艺。另外，配合铸造模具型腔抽真空，又衍生出真空铸造这一铸造方式，从高压铸造技术上衍生出来挤压铸造在转向节的制造工艺上也有少量应用。铝合金转向节常用的铸造方式如错误!书签自引用无效。所示。表1.5所示为各种制造方法下的转向节机械性能对比情况，图1.3为机械性能测试的取样部位。表1.4铝合金转向节常用铸造方式重力铸造低压铸造差压铸造铸锻无压力，金属液在重力作用下充型，凝固。在铸造机底部较低压力的压缩空气作用下，让金属液在反重力条件下充型，凝固。在铸造机上下同时充入较低压力的压缩空气，然后通过上部减压的方式，让金属液在反重力条件下充型，凝固。采用重力铸造方式预成型，然后重新加热后，进行锻造。零件内部为铸造组织，表面组织为锻造组织。
第1章绪论51.4不同铸造成型方式铝合金转向节的机械性能机械性能重力铸造低压铸造差压铸造铸锻抗拉强度（MPa）270±8305±7318±8298±5屈服强度（MPa）180±6237±3246±6224±6延伸率（δ%）6±27.8±1.89.6±29.3±2图1.3转向节机械性能测试取样部位图1.4铝合金A356铸造转向节疲劳寿命对比通过1.4的静态机械性能和图1.4的动态机械性能分析可以看出，目前静态机械性能最高的铸造方式是差压铸造，动态机械性能最好的铸造方式为铸锻。但由于目前在欧洲和国内还有大量的重力铸造设备在运行，在满足产品性能要求的情况下，考虑到制造成本，依然有非常多的铸造转向节采用重力铸造的方式进行生
【参考文献】：
期刊论文
[1]差压铸造铝合金汽车转向节的夹杂物分析[J]. 李鹏飞,杨弋涛. 特种铸造及有色合金. 2018(01)
[2]连铸结晶器插入钢带对连铸坯质量的影响[J]. 于林辉,张振山,Shevchenko Anthony,沈明钢,王一雍. 钢铁. 2015(11)
[3]铸造CAE技术的现状与未来发展趋势[J]. 杨力伟. 一重技术. 2015(03)
[4]铸造计算机模拟仿真技术现状及发展趋势[J]. 周建新. 铸造. 2012(10)
[5]Niyama判据对铸件缩孔缩松预测的适用性[J]. 潘利文,郑立静,张虎,高文理. 北京航空航天大学学报. 2011(12)
[6]Simulation of the continuous casting process in a mold of free-cutting steel 38MnVS based on a MiLE method[J]. Yun-jin Xia1,2),Fu-ming Wang1,2),Jin-long Wang1,2),and Guo-zhong Li3) 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2) Key Lab of the Ministry of Education of China for Ecologic and Recycle Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3) Jiangyin Xingcheng Iron and Steel Co.Ltd.,Jiangyin 214429,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2011(05)
[7]Simulation of mold filling and prediction of gas entrapment on practical high pressure die castings[J]. 赵海东,白砚飞,欧阳晓贤,董普云. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(11)
[8]铸造模拟软件JSCAST在挤压铸造中的应用[J]. 骆国建,罗继相,江玉华,陈云,冯福贵. 特种铸造及有色合金. 2008(01)
[9]40Cr汽车转向节锻造余热淬火工艺研究[J]. 郑玉春,吴玉程,刘玉,黄新民,张先彬,徐高来,汪伟,吴思胜. 热加工工艺. 2004(03)
[10]凝固模拟的可视化研究[J]. 刘烨,刘瑞祥,周建新,廖敦明. 铸造. 2000(06)
博士论文
[1]轿车悬架零部件性能匹配与轻量化多目标优化方法研究[D]. 蒋荣超.吉林大学 2016
[2]白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D]. 王传青.吉林大学 2016
硕士论文
[1]压铸微孔缩松问题的预测与判据研究[D]. 刘群策.西南交通大学 2009
[2]铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测[D]. 郭庆.河北工业大学 2002
本文编号：3298864
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
簧下轻量化产品各零件分布图
长春理工大学博士学位论文4图1.2全球铝土矿资源储量分布图中国铝土矿资源巨大的产出量，为铝合金作为乘用车轻量化材料提供了充足、强有力的资源支撑。1.1.3转向节工艺分类乘用车铝合金转向节的铸造工艺按照成型方式分为重力铸造、低压铸造、差压铸造、铸锻。按照模具形态可分为砂型铸造和金属型铸造。目前，在中国和欧洲比较流行的铝合金转向节毛坯的制造工艺为重力金属型铸造、低压金属型铸造、差压金属型铸造、铸锻（castforge）工艺。另外，配合铸造模具型腔抽真空，又衍生出真空铸造这一铸造方式，从高压铸造技术上衍生出来挤压铸造在转向节的制造工艺上也有少量应用。铝合金转向节常用的铸造方式如错误!书签自引用无效。所示。表1.5所示为各种制造方法下的转向节机械性能对比情况，图1.3为机械性能测试的取样部位。表1.4铝合金转向节常用铸造方式重力铸造低压铸造差压铸造铸锻无压力，金属液在重力作用下充型，凝固。在铸造机底部较低压力的压缩空气作用下，让金属液在反重力条件下充型，凝固。在铸造机上下同时充入较低压力的压缩空气，然后通过上部减压的方式，让金属液在反重力条件下充型，凝固。采用重力铸造方式预成型，然后重新加热后，进行锻造。零件内部为铸造组织，表面组织为锻造组织。
第1章绪论51.4不同铸造成型方式铝合金转向节的机械性能机械性能重力铸造低压铸造差压铸造铸锻抗拉强度（MPa）270±8305±7318±8298±5屈服强度（MPa）180±6237±3246±6224±6延伸率（δ%）6±27.8±1.89.6±29.3±2图1.3转向节机械性能测试取样部位图1.4铝合金A356铸造转向节疲劳寿命对比通过1.4的静态机械性能和图1.4的动态机械性能分析可以看出，目前静态机械性能最高的铸造方式是差压铸造，动态机械性能最好的铸造方式为铸锻。但由于目前在欧洲和国内还有大量的重力铸造设备在运行，在满足产品性能要求的情况下，考虑到制造成本，依然有非常多的铸造转向节采用重力铸造的方式进行生
【参考文献】：
期刊论文
[1]差压铸造铝合金汽车转向节的夹杂物分析[J]. 李鹏飞,杨弋涛. 特种铸造及有色合金. 2018(01)
[2]连铸结晶器插入钢带对连铸坯质量的影响[J]. 于林辉,张振山,Shevchenko Anthony,沈明钢,王一雍. 钢铁. 2015(11)
[3]铸造CAE技术的现状与未来发展趋势[J]. 杨力伟. 一重技术. 2015(03)
[4]铸造计算机模拟仿真技术现状及发展趋势[J]. 周建新. 铸造. 2012(10)
[5]Niyama判据对铸件缩孔缩松预测的适用性[J]. 潘利文,郑立静,张虎,高文理. 北京航空航天大学学报. 2011(12)
[6]Simulation of the continuous casting process in a mold of free-cutting steel 38MnVS based on a MiLE method[J]. Yun-jin Xia1,2),Fu-ming Wang1,2),Jin-long Wang1,2),and Guo-zhong Li3) 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2) Key Lab of the Ministry of Education of China for Ecologic and Recycle Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3) Jiangyin Xingcheng Iron and Steel Co.Ltd.,Jiangyin 214429,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2011(05)
[7]Simulation of mold filling and prediction of gas entrapment on practical high pressure die castings[J]. 赵海东,白砚飞,欧阳晓贤,董普云. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(11)
[8]铸造模拟软件JSCAST在挤压铸造中的应用[J]. 骆国建,罗继相,江玉华,陈云,冯福贵. 特种铸造及有色合金. 2008(01)
[9]40Cr汽车转向节锻造余热淬火工艺研究[J]. 郑玉春,吴玉程,刘玉,黄新民,张先彬,徐高来,汪伟,吴思胜. 热加工工艺. 2004(03)
[10]凝固模拟的可视化研究[J]. 刘烨,刘瑞祥,周建新,廖敦明. 铸造. 2000(06)
博士论文
[1]轿车悬架零部件性能匹配与轻量化多目标优化方法研究[D]. 蒋荣超.吉林大学 2016
[2]白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D]. 王传青.吉林大学 2016
硕士论文
[1]压铸微孔缩松问题的预测与判据研究[D]. 刘群策.西南交通大学 2009
[2]铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测[D]. 郭庆.河北工业大学 2002
本文编号：3298864
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3298864.html
