低压铸造铝合金车轮主要缺陷分析与控制

发布时间：2017-08-11 17:30

  本文关键词：低压铸造铝合金车轮主要缺陷分析与控制

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【摘要】：低压铸造在铝合金车轮的生产方式中占据着主导地位,中信戴卡股份有限公司90%的车轮采用低压铸造方式。低压铸造有着诸多重力铸造等其他铸造方式所没有的优点,但铸造中的缺陷对车轮产品的质量以及成本都是重大的挑战。中信戴卡股份有限公司每年因铸造缺陷报废的车轮占报废总数的90%以上,所以对铝合金车轮低压铸造缺陷进行研究显得意义重大。本文对低压铸造过程中容易出现的铸造缺陷进行了分析,找到了缺陷的形成机理及其危害,在此基础上提出了防治缺陷的措施,为生产过程提供了参考。为了找到铸造缺陷对产品质量的危害,结合生产实际,对中信戴卡股份有限公司生产的02111C01轮型进行了13°冲击试验,并对其失效的原因进行了分析,找到了缩松和气孔的缺陷是致其发生失效的主要原因;对00211C01轮型和02211C01轮型进行了弯曲疲劳实验,并进行失效分析,发现00211C01轮型轮心区域冷却速度过低,导致部分区域硅变质不好,从而导致性能较差;02211C01轮型存在少量缩松缺陷,失效的原因主要是车轮结构问题;缩孔缩松铸造缺陷的存在,降低了产品的延伸率,使得抗疲劳性能下降。为了对车轮结构和工艺进行优化,利用UG NX软件建立车轮的三维物理模型,采用Pro CAST软件对车轮的低压铸造过程进行了模拟研究,并结合模拟结果优化了车轮结构和冷却工艺参数。研究结果表明:轮辐和轮辋的连接部位以及轮缘部位是低压铸造过程中热节较容易出现的部位,容易出现缩孔缩松缺陷。在车轮结构设计中要尽量保证车轮的横截面从轮心到轮辋保持逐渐减小的趋势;在容易出现热节的部位要单独设置冷却措施,增强冷却效果,防止出现缩松缩孔缺陷。该课题的成果对铸造缺陷的防治以及车轮的结构设计和冷却工艺设计都有着很好的指导意义。
【关键词】：铝合金 车轮 铸造缺陷 铸造模拟 低压铸造
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG245;TG249.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 铝合金车轮的发展10-11
• 1.3 铝合金车轮低压铸造11-15
• 1.3.1 铝合金材料11-13
• 1.3.2 低压铸造13-14
• 1.3.3 铝合金车轮的低压铸造过程14-15
• 1.4 铝合金低压铸造的研究现状15-17
• 1.4.1 铝合金车轮低压铸造缺陷15-16
• 1.4.2 铝合金车轮低压铸造模拟研究16-17
• 1.5 本课题的研究内容和方法17-18
• 第2章 铝合金车轮低压铸造缺陷分析18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 裂纹18-20
• 2.2.1 裂纹缺陷形成机理18-19
• 2.2.2 裂纹缺陷形成的影响因素19-20
• 2.2.3 改进措施20
• 2.3 缩孔缩松20-23
• 2.3.1 形成机理21-22
• 2.3.2 缩孔缩松的危害22
• 2.3.3 研究方法22-23
• 2.3.4 控制方法23
• 2.4 微孔23-27
• 2.4.1 形成机理23-25
• 2.4.2 气孔的危害25
• 2.4.3 气孔实例25-27
• 2.4.4 气孔的控制和改善措施27
• 2.5 氧化膜夹带27-30
• 2.5.1 形成机理及危害27-30
• 2.5.2 控制和改善方法30
• 2.6 外来夹杂物30-32
• 2.7 有害铁相元素32-33
• 2.8 共晶硅偏析33-34
• 2.9 本章小结34-35
• 第3章 铸造缺陷对车轮冲击和弯曲疲劳失效的影响35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 试验原理及方法35-37
• 3.2.1 13°冲击试验35-36
• 3.2.2 弯曲疲劳试验36-37
• 3.3 02111C01轮型 13°冲击试验失效分析37-40
• 3.4 弯曲疲劳试验40-46
• 3.4.100211C01轮型弯曲疲劳失效分析40-44
• 3.4.202211C01轮型弯曲疲劳失效分析44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 A356铝合金车轮低压铸造模拟研究48-67
• 4.1 铸造模拟48-51
• 4.2 模拟软件介绍51-52
• 4.3 控制方程52-54
• 4.3.1 流动控制方程52-53
• 4.3.2 能量方程53
• 4.3.3 传热方程53-54
• 4.4 模拟过程54-57
• 4.5 模拟结果与分析57-60
• 4.6 车轮结构优化60-63
• 4.7 铸造过程中冷却工艺参数优化63-66
• 4.8 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

【参考文献】

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本文编号：657369