A356铝合金汽车轮毂构件液固增压铸造成形研究
发布时间：2021-08-17 11:01
目前,国内铝合金汽车轮毂的生产工艺以重力铸造和低压铸造为主,两者各有优缺点,重力铸造成本低但铸件质量差,低压铸造铸件质量好但成本高。基于此,本研究基于传统重力铸造的基础上,提出一种液固增压铸造新工艺。此工艺在轮毂的关键位置引入了风压和机械压力,一方面减小了冒口比例,提高了轮毂的材料利用率;另一方面,在铝合金轮毂凝固过程中,外加的风压和机械压力可以起到强制补缩的作用,从而提高铸件质量。为了探究工艺参数对成形件的组织性能的影响,确立最优相关最优工艺参数,本文分别从A356铝合金轮毂液固增压铸造的数值模拟、A356铝合金轮毂液固增压铸造成形实验以及液固增压铸造铝合金轮毂热处理方面展开相关研究工作。首先,本文通过ProCAST软件模拟了液固增压A356铝合金轮毂的充型和凝固过程,初步分析了模拟过程中轮毂铸件的温度场、应力场和缺陷,同时确定了工艺参数的范围,为后续成形实验提供了依据。其次,本文通过多组正交实验,对比分析了不同工艺参数对于成形质量的影响。结果表明,在力学性能方面,其提升效果显著,以力学性能最优的试件14(T浇注=710℃,T上模=340℃...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011~2017年国内乘用车售后市场铝轮毂需求情况[3]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-图1-22011-2017年国内商用车售后市场铝轮毂需求情况[3]目前，汽车铝合金轮毂的制造工艺包括了传统的铸造法、锻造法和旋压法等[4-6]。其中，传统铸造法的重力铸造和低压铸造在国内的应用最为广泛，是目前国内轮毂制造商的两种主要生产工艺，这主要是因为两种生产工艺较为成熟，且低压铸造生产的轮毂质量相对较好，而重力铸造的生产成本较低。本次研究课题来源于国内外某知名汽车轮毂生产厂商。由于受到2019年经济影响，国内上游原材料的市场价格上涨明显，A356铝合金价格由2018年每吨1万3左右上涨到2019年的每吨1万4左右。除上述原因外，由于企业主要面对国外铝合金轮毂零售行业，因此关税增加更使得利润空间进一步压缩。为提高企业效益，本次课题专注于对传统的重力铸造进行改进，引入了风压和机械压力，既保留了传统重力铸造经济成本低的优点，而且在一定程度上改良了传统铝合金轮毂的综合力学性能。1.1.2研究的意义传统重力铸造工艺中，铝合金轮毂构件冒口部分占铝合金轮毂总重的30%~35%，而最终铝合金轮毂的实际材料利用率仅有30%~40%。因此，材料成本在铝合金生产过程中占据了很大一部分比例，根据企业提供的相关数据，铝合金的材料成本占轮毂生产总成本的60%以上。因此，降材料成本成为当前苏美达集团的一个棘手问题。对此，本次课题从提高材料利用率以及轮毂质量出发，在现有工艺上引入了风压和机械压力。通过引入的风压和机械压力提高了铝合金轮毂构件在铸造过程的补缩性能，这不仅降低了轮毂铸件冒口部分比重，而且提高了铝合金轮毂的质量；另一方面，本次课题对铝合金轮毂的热处理工艺参数进行了研究，探究了其工艺参数对铝合金轮毂组织和力学性能的影响，并通过正交分析得到了热处理的最优?
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-艺参数，以提升本轮毂产品在当前汽车铝合金轮毂市场的竞争力。1.2铝合金轮毂的制造工艺1.2.1液态模锻液态模锻又称为挤压铸造，是一种锻铸结合的工艺方法[7-8]。其工艺流程见图1-3，主要包括了金属精炼、熔化，金属液的定量浇注，模具的加压以及保压，顶出模锻件等4部分。图1-3液态模锻的工艺流程示意图(a)熔化；(b)浇注；(c)加压；(d)顶出；与传统的铸造方法相比，金属液在成形过程中受到较大压力，因此金属液在凝固过程中能够得到较好的补缩，从而在一定程度上减少了因补缩不足而造成的缩松缩孔等缺陷。而且还使得铸件晶粒细化、加快凝固冷却速度，并产生微小的塑性变形，极大提高了铸件的力学性能。与传统的锻造方法相比，其流动性好，能够生产较为复杂的零件。WEIL[9]等人研究了ZL103合金的液态模锻工艺，通过对其模具温度、冲头下压速度、液锻比压等工艺参数的探讨，有效提升了其成形性能和力学性能；邓腾[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车铝合金轮毂的应用和分析[J]. 徐一展. 河南建材. 2019(01)
[2]铝合金车轮热处理过烧研究[J]. 邱立宝,程书建,郭晓晓. 热加工工艺. 2018(14)
[3]铝合金车轮轮毂旋压成形实验研究[J]. 玄令祥,徐恒秋. 科技与创新. 2018(11)
[4]铝合金轮毂加压铸造技术研究[J]. 潘小雨,董琦. 汽车科技. 2018(03)
[5]低压铸造A356铝合金轮毂热处理温度研究[J]. 李玉升. 特种铸造及有色合金. 2018(05)
[6]铸造铝合金轮毂的热处理工艺与组织性能研究[J]. 陈希韩,敖兵. 铸造技术. 2018(05)
[7]铝合金轮毂旋压成型的数值模拟仿真[J]. 孔德才. 科技经济导刊. 2018(14)
[8]汽车铝合金轮毂的成型工艺[J]. 李丰. 科学技术创新. 2018(11)
[9]轻合金汽车轮毂的生产方法[J]. 杨磊,康泰,聂晓朋. 科技资讯. 2017(26)
[10]热处理对A356铝合金组织与性能的影响分析[J]. 朱文婧. 工程技术研究. 2017(05)
博士论文
[1]基于有限差分法的铸造热应力数值模拟[D]. 王跃平.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]A356铸造铝合金液态模锻成形工艺研究[D]. 邓腾.哈尔滨工业大学 2019
[2]A356铝合金轮毂的旋压成形工艺研究[D]. 谭学菊.燕山大学 2018
[3]铝合金轮毂低压铸造数值分析及模具设计研究[D]. 李宁.天津理工大学 2018
[4]不同热处理条件下A356铝合金轮毂组织和性能的研究[D]. 闫俊梅.燕山大学 2017
[5]铝合金轮毂强力铸造工艺研究[D]. 胡孟达.燕山大学 2017
[6]A356铝合金轮毂冲击失效实验研究[D]. 何宇栋.燕山大学 2016
[7]低压铸造铝合金轮毂的数值模拟与工艺优化[D]. 聂伟钢.燕山大学 2014
[8]铝合金薄壁件熔模精密铸造研究[D]. 纪小虎.合肥工业大学 2013
[9]铝合金汽车轮毂低压铸造过程的数值模拟及工艺优化[D]. 苏大为.江苏大学 2008
[10]A356铸造铝合金热处理强化工艺研究[D]. 饶晓晓.华中科技大学 2007
本文编号：3347639
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011~2017年国内乘用车售后市场铝轮毂需求情况[3]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-图1-22011-2017年国内商用车售后市场铝轮毂需求情况[3]目前，汽车铝合金轮毂的制造工艺包括了传统的铸造法、锻造法和旋压法等[4-6]。其中，传统铸造法的重力铸造和低压铸造在国内的应用最为广泛，是目前国内轮毂制造商的两种主要生产工艺，这主要是因为两种生产工艺较为成熟，且低压铸造生产的轮毂质量相对较好，而重力铸造的生产成本较低。本次研究课题来源于国内外某知名汽车轮毂生产厂商。由于受到2019年经济影响，国内上游原材料的市场价格上涨明显，A356铝合金价格由2018年每吨1万3左右上涨到2019年的每吨1万4左右。除上述原因外，由于企业主要面对国外铝合金轮毂零售行业，因此关税增加更使得利润空间进一步压缩。为提高企业效益，本次课题专注于对传统的重力铸造进行改进，引入了风压和机械压力，既保留了传统重力铸造经济成本低的优点，而且在一定程度上改良了传统铝合金轮毂的综合力学性能。1.1.2研究的意义传统重力铸造工艺中，铝合金轮毂构件冒口部分占铝合金轮毂总重的30%~35%，而最终铝合金轮毂的实际材料利用率仅有30%~40%。因此，材料成本在铝合金生产过程中占据了很大一部分比例，根据企业提供的相关数据，铝合金的材料成本占轮毂生产总成本的60%以上。因此，降材料成本成为当前苏美达集团的一个棘手问题。对此，本次课题从提高材料利用率以及轮毂质量出发，在现有工艺上引入了风压和机械压力。通过引入的风压和机械压力提高了铝合金轮毂构件在铸造过程的补缩性能，这不仅降低了轮毂铸件冒口部分比重，而且提高了铝合金轮毂的质量；另一方面，本次课题对铝合金轮毂的热处理工艺参数进行了研究，探究了其工艺参数对铝合金轮毂组织和力学性能的影响，并通过正交分析得到了热处理的最优?
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-艺参数，以提升本轮毂产品在当前汽车铝合金轮毂市场的竞争力。1.2铝合金轮毂的制造工艺1.2.1液态模锻液态模锻又称为挤压铸造，是一种锻铸结合的工艺方法[7-8]。其工艺流程见图1-3，主要包括了金属精炼、熔化，金属液的定量浇注，模具的加压以及保压，顶出模锻件等4部分。图1-3液态模锻的工艺流程示意图(a)熔化；(b)浇注；(c)加压；(d)顶出；与传统的铸造方法相比，金属液在成形过程中受到较大压力，因此金属液在凝固过程中能够得到较好的补缩，从而在一定程度上减少了因补缩不足而造成的缩松缩孔等缺陷。而且还使得铸件晶粒细化、加快凝固冷却速度，并产生微小的塑性变形，极大提高了铸件的力学性能。与传统的锻造方法相比，其流动性好，能够生产较为复杂的零件。WEIL[9]等人研究了ZL103合金的液态模锻工艺，通过对其模具温度、冲头下压速度、液锻比压等工艺参数的探讨，有效提升了其成形性能和力学性能；邓腾[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车铝合金轮毂的应用和分析[J]. 徐一展. 河南建材. 2019(01)
[2]铝合金车轮热处理过烧研究[J]. 邱立宝,程书建,郭晓晓. 热加工工艺. 2018(14)
[3]铝合金车轮轮毂旋压成形实验研究[J]. 玄令祥,徐恒秋. 科技与创新. 2018(11)
[4]铝合金轮毂加压铸造技术研究[J]. 潘小雨,董琦. 汽车科技. 2018(03)
[5]低压铸造A356铝合金轮毂热处理温度研究[J]. 李玉升. 特种铸造及有色合金. 2018(05)
[6]铸造铝合金轮毂的热处理工艺与组织性能研究[J]. 陈希韩,敖兵. 铸造技术. 2018(05)
[7]铝合金轮毂旋压成型的数值模拟仿真[J]. 孔德才. 科技经济导刊. 2018(14)
[8]汽车铝合金轮毂的成型工艺[J]. 李丰. 科学技术创新. 2018(11)
[9]轻合金汽车轮毂的生产方法[J]. 杨磊,康泰,聂晓朋. 科技资讯. 2017(26)
[10]热处理对A356铝合金组织与性能的影响分析[J]. 朱文婧. 工程技术研究. 2017(05)
博士论文
[1]基于有限差分法的铸造热应力数值模拟[D]. 王跃平.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]A356铸造铝合金液态模锻成形工艺研究[D]. 邓腾.哈尔滨工业大学 2019
[2]A356铝合金轮毂的旋压成形工艺研究[D]. 谭学菊.燕山大学 2018
[3]铝合金轮毂低压铸造数值分析及模具设计研究[D]. 李宁.天津理工大学 2018
[4]不同热处理条件下A356铝合金轮毂组织和性能的研究[D]. 闫俊梅.燕山大学 2017
[5]铝合金轮毂强力铸造工艺研究[D]. 胡孟达.燕山大学 2017
[6]A356铝合金轮毂冲击失效实验研究[D]. 何宇栋.燕山大学 2016
[7]低压铸造铝合金轮毂的数值模拟与工艺优化[D]. 聂伟钢.燕山大学 2014
[8]铝合金薄壁件熔模精密铸造研究[D]. 纪小虎.合肥工业大学 2013
[9]铝合金汽车轮毂低压铸造过程的数值模拟及工艺优化[D]. 苏大为.江苏大学 2008
[10]A356铸造铝合金热处理强化工艺研究[D]. 饶晓晓.华中科技大学 2007
本文编号：3347639
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