镶嵌活塞铁-铝结合层成型仿真与强度试验研究
发布时间：2021-10-25 23:08
活塞是车用内燃机的关键部件,直接与高温高压燃气接触,且在润滑条件相对较差的缸套内进行高速往复运动,活塞顶部的第一环槽磨损极为严重。在活塞第一环槽中镶嵌耐磨铸铁圈,能减少磨损,延长活塞的使用寿命,但是铁与铝的材料性能相差甚远,活塞来回往复的同时,铸铁圈和铝活塞基体会发生脱层分离,降低铁铝结合层的质量。本文通过对结合层的微观特征和力学性能的测试,结合ABAQUS二次开发模块USDFLD模拟铁-铝结合层的成型过程,旨在获得渗铝工艺参数对结合层形成厚度和强度的影响规律,为高质量镶嵌活塞铁铝耐磨层的制造提供理论依据。首先,通过对镶嵌活塞铁-铝结合区域的微观组织进行观测,得到铁铝结合区域的金相组织图;其次,选取渗铝温度、渗铝时间、渗铝液中Si微量元素的含量为渗铝工艺参数,采用三因素四水平的正交试验设计进行试验,研究不同的渗铝工艺参数对结合层强度的影响,试验结果显示,渗铝温度对结合层强度的影响最大。再次,根据金相试验获得的相场视图,在ABAQUS前处理模块中建立铁铝之间的二维模型,借助USDFLD二次开发对铁-铝结合层成型过程进行模拟仿真,获得了渗铝温度和渗铝时间对结合层厚度的变化规律。最后,运用响...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
镶嵌活塞的结构
温州大学硕士学位论文合物，其显微硬度为 HV600～900。（3）铝锌法：采用 72%铝和 28%锌作渗液，渗镀温度为 780～820℃，渗镀为 3～5min。本文镶嵌活塞的处理方式采用的是渗铝法，它为活塞浇注作好准备，渗铝质优劣直接影响铸铁圈毛坯浇注的质量。渗铝的主要工艺参数有渗铝合金配制时间、温度等。镶嵌活塞毛坯的浇注包括铸铁圈的正确迅速装模、浇注毛坯的工艺参数选择过程对铸铁圈与活塞铝合金本体的结合强度、毛坯的铸造废品率等因素有着的影响。
高标准的排放要求，结构发展多样化（如图1-3），成为国内众多活塞公司的佼佼者。图 1-3 江滨活塞产品结构发展趋势Figure 1-3 Development Trend of Jiangbin Piston Product Structure1.3.1 活塞和活塞环材料的研究现状国外学者对活塞材料的选择做了大量研究。Maleque M A[7]等通过数字逻辑(DL)方法对四种不同的活塞材料（灰铸铁、钛铝合金、20%SiC 增强铝铝铜合金基体复合材料和 WC-TiC 增强钛基复合材料）进行选择，并与基于知识的系统(KBS)进行比较。经过计算发现，在 DL 法中，使用缩放特性和加权因子测量性能指数(PI)。根据 PI 和每一种候选材料的相对成本得出了优值。在 KBS 中，使用 MATLAB 网络工具进行比较。与其他材料相比，20% SiC 增强铝铜合金复合材料的 PI 最高，可用于新一代汽车活塞的应用。Gmbh M[8]将美国 Federal-Mogul公司研发的新型活塞应用于功率为 93 千瓦/升的三涡轮增压柴油机
【参考文献】：
期刊论文
[1]双活塞转子内燃机结构设计与特性分析[J]. 宁海强,余世林,唐仁杰,黄河. 广西大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]活塞铸铁环槽加工方法的改善[J]. 刘相敬,张全冬,杨亮,徐伟以. 内燃机与配件. 2018(08)
[3]两种铝合金活塞材料磨损行为研究[J]. 白亚平,李建平,罗佳佳,郭永春. 铸造技术. 2018(04)
[4]活塞环组结构参数对柴油机漏气量和机油消耗的影响[J]. 雷基林,张大帅,邓晰文,毕玉华,周峰,杨永忠. 农业工程学报. 2018(05)
[5]镶圈内冷一体活塞的数值研究[J]. 刘瑞,邓立君,苏道胜,林志雷. 车用发动机. 2018(01)
[6]热处理对活塞用铝合金微观组织及力学性能的影响[J]. 强华,徐尊平. 热加工工艺. 2018(02)
[7]基于Box-Behnken法的曲柄结构优化设计[J]. 陈洪武,田铖,彭聪聪. 机械强度. 2017(05)
[8]提高镶环铝活塞奥氏体铸铁镶环与铝合金基体的黏结强度[J]. 孟现长,范吉超,俎训龙,王磊. 金属加工(热加工). 2017(17)
[9]活塞环用新型合金材料的组织结构分析[J]. 高风雷,周海涛,刘强,余玖明,杨子萱,唐玉冰. 热处理技术与装备. 2017(03)
[10]近终形连铸镍铜铸铁空心型材及其在耐磨镶圈上的应用[J]. 许旸,王海生,颜国君,梁周村,白柯. 铸造技术. 2017(03)
博士论文
[1]金属材料微观组织演变计算方法及在热成型中的应用[D]. 陈响军.湖南大学 2016
[2]TA15钛合金径轴向环轧全过程变形与组织演变[D]. 朱帅.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]铝—硅合金活塞铸铁环槽表面质量研究[D]. 倪天宝.山东大学 2017
[2]一种新型节能减排柴油机活塞的设计[D]. 张松.湖南科技大学 2017
[3]基于镶嵌工艺的铝合金压铸数值模拟及优化研究[D]. 梁运富.湖南大学 2017
[4]多元合金化高性能铝硅合金活塞的研究[D]. 武宏发.合肥工业大学 2017
[5]活塞用高碳—石墨/铝复合材料性能检测及制备初探[D]. 谢祥辉.广东工业大学 2016
[6]超轻钛合金活塞整体结构设计研究[D]. 高艳菲.北京理工大学 2016
[7]活塞环用YH31合金铸铁的微观组织及性能研究[D]. 刘爱志.长安大学 2016
[8]基于火焰加热的活塞环槽临界温度有限元分析[D]. 杨博文.大连海事大学 2016
[9]复合隔热活塞气隙隔热机理研究及整体结构设计[D]. 赵冠华.北京理工大学 2016
[10]铝合金活塞销孔加工工艺优化研究[D]. 宫兆超.山东大学 2015
本文编号：3458339
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
镶嵌活塞的结构
温州大学硕士学位论文合物，其显微硬度为 HV600～900。（3）铝锌法：采用 72%铝和 28%锌作渗液，渗镀温度为 780～820℃，渗镀为 3～5min。本文镶嵌活塞的处理方式采用的是渗铝法，它为活塞浇注作好准备，渗铝质优劣直接影响铸铁圈毛坯浇注的质量。渗铝的主要工艺参数有渗铝合金配制时间、温度等。镶嵌活塞毛坯的浇注包括铸铁圈的正确迅速装模、浇注毛坯的工艺参数选择过程对铸铁圈与活塞铝合金本体的结合强度、毛坯的铸造废品率等因素有着的影响。
高标准的排放要求，结构发展多样化（如图1-3），成为国内众多活塞公司的佼佼者。图 1-3 江滨活塞产品结构发展趋势Figure 1-3 Development Trend of Jiangbin Piston Product Structure1.3.1 活塞和活塞环材料的研究现状国外学者对活塞材料的选择做了大量研究。Maleque M A[7]等通过数字逻辑(DL)方法对四种不同的活塞材料（灰铸铁、钛铝合金、20%SiC 增强铝铝铜合金基体复合材料和 WC-TiC 增强钛基复合材料）进行选择，并与基于知识的系统(KBS)进行比较。经过计算发现，在 DL 法中，使用缩放特性和加权因子测量性能指数(PI)。根据 PI 和每一种候选材料的相对成本得出了优值。在 KBS 中，使用 MATLAB 网络工具进行比较。与其他材料相比，20% SiC 增强铝铜合金复合材料的 PI 最高，可用于新一代汽车活塞的应用。Gmbh M[8]将美国 Federal-Mogul公司研发的新型活塞应用于功率为 93 千瓦/升的三涡轮增压柴油机
【参考文献】：
期刊论文
[1]双活塞转子内燃机结构设计与特性分析[J]. 宁海强,余世林,唐仁杰,黄河. 广西大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]活塞铸铁环槽加工方法的改善[J]. 刘相敬,张全冬,杨亮,徐伟以. 内燃机与配件. 2018(08)
[3]两种铝合金活塞材料磨损行为研究[J]. 白亚平,李建平,罗佳佳,郭永春. 铸造技术. 2018(04)
[4]活塞环组结构参数对柴油机漏气量和机油消耗的影响[J]. 雷基林,张大帅,邓晰文,毕玉华,周峰,杨永忠. 农业工程学报. 2018(05)
[5]镶圈内冷一体活塞的数值研究[J]. 刘瑞,邓立君,苏道胜,林志雷. 车用发动机. 2018(01)
[6]热处理对活塞用铝合金微观组织及力学性能的影响[J]. 强华,徐尊平. 热加工工艺. 2018(02)
[7]基于Box-Behnken法的曲柄结构优化设计[J]. 陈洪武,田铖,彭聪聪. 机械强度. 2017(05)
[8]提高镶环铝活塞奥氏体铸铁镶环与铝合金基体的黏结强度[J]. 孟现长,范吉超,俎训龙,王磊. 金属加工(热加工). 2017(17)
[9]活塞环用新型合金材料的组织结构分析[J]. 高风雷,周海涛,刘强,余玖明,杨子萱,唐玉冰. 热处理技术与装备. 2017(03)
[10]近终形连铸镍铜铸铁空心型材及其在耐磨镶圈上的应用[J]. 许旸,王海生,颜国君,梁周村,白柯. 铸造技术. 2017(03)
博士论文
[1]金属材料微观组织演变计算方法及在热成型中的应用[D]. 陈响军.湖南大学 2016
[2]TA15钛合金径轴向环轧全过程变形与组织演变[D]. 朱帅.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]铝—硅合金活塞铸铁环槽表面质量研究[D]. 倪天宝.山东大学 2017
[2]一种新型节能减排柴油机活塞的设计[D]. 张松.湖南科技大学 2017
[3]基于镶嵌工艺的铝合金压铸数值模拟及优化研究[D]. 梁运富.湖南大学 2017
[4]多元合金化高性能铝硅合金活塞的研究[D]. 武宏发.合肥工业大学 2017
[5]活塞用高碳—石墨/铝复合材料性能检测及制备初探[D]. 谢祥辉.广东工业大学 2016
[6]超轻钛合金活塞整体结构设计研究[D]. 高艳菲.北京理工大学 2016
[7]活塞环用YH31合金铸铁的微观组织及性能研究[D]. 刘爱志.长安大学 2016
[8]基于火焰加热的活塞环槽临界温度有限元分析[D]. 杨博文.大连海事大学 2016
[9]复合隔热活塞气隙隔热机理研究及整体结构设计[D]. 赵冠华.北京理工大学 2016
[10]铝合金活塞销孔加工工艺优化研究[D]. 宫兆超.山东大学 2015
本文编号：3458339
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