高真空压铸汽车减震塔的热处理工艺研究
发布时间：2022-01-03 01:15
减震塔是安装在汽车减震器上的顶部金属结构件,用于吸收顶部冲击,同时承受来自减震器弹簧的作用力。在节能环保与车身轻量化的大趋势下,越来越多的新款车型开始采用铝合金材料来制造减震器。真空压铸技术因其自动化程度高、生产效率高、能近净成型高质量高性能复杂薄壁件的工艺特性,成为制作汽车用铝合金压铸件常用的一种快速成型工艺。但在实际生产中,汽车减震塔内部仍然存在孔洞缺陷,经常规T6热处理后产品的力学性能尤其是伸长率达不到实际的使用要求。本文以三板模高真空压铸AlSi10MnMg汽车减震塔为研究对象,对汽车减震塔原材料Al Si10Mn Mg中的析出相进行了分析,进一步了解了减震塔内部的显微组织特点,并分析了减震塔的力学性能;而后在此基础上研究了固溶、时效过程中工艺参数的变化对减震塔的组织及力学性能的影响。主要结论如下:对AlSi10MnMg合金中的富铁相深入分析,发现富铁相的形态与富铁相（Mn+Fe）/Si的比值有关。随着凝固的不断进行,α-Al15（Fe,Mn）3Si2相由二元共晶的汉字形转变为三元共晶的块状及颗粒状,相的尺寸逐渐...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)金属模铸造测温设备及(b)测温位置示意图
华南理工大学硕士学位论文14图2-2压铸单元示意图Fig.2-2Schematicdiagramofdiecastingunit在整个减震塔压铸单元中最核心的工序为压铸工序，压铸工艺的优良与否直接决定了产品质量的好坏。本文研究的减震塔采用的压铸工艺是中心进浇的三板模压铸工艺，图2-3所示为压铸过程的示意图。这种真空压铸工艺与MFT法类似，整个压铸过程包括浇注、慢压射、快压射、增压及脱模等几个阶段，具体的工艺参数见表2-2。铝液经浇注道注入压室中后，压射冲头以0.20m/s的速度推动铝液，当冲头推动经过浇注口后，真空系统开始工作。真空系统包括型腔真空回路及压室真空回路，与单纯的型腔真空回路相比，这种双真空回路模式可以提供更为强大的抽气能力，短时间内型腔内绝对真空度可达到20mbar的高真空程度。Dong[20]采用这种双真空回路制备的压铸拉伸试样气孔率只有0.08%。为确保模具的气密性，在分型面、顶出杆、定模活动板与动模固定板之间都采用了橡胶密封圈进行密封处理。抽真空结束后，快压射阶段开始，冲头以5m/s的速度推进，并施加200MPa的压力来进行增压以保证补缩。在增压阶段，通过液压控制动模端的挤压梢给压铸胚较厚区域施加额外的压力，以减少该部位的中心缩孔。这些区域由于距离水口位置较远，同时壁厚较厚使得冷却过程中易形成大的中心缩孔，而这些部位需通过固定螺套与车身连接，大尺寸的缩孔会减少减震塔与螺套之间的连接强度，造成产品失效。减震塔压铸毛胚的脱模需经过四个环节，分别是定模固定板与定模活动板的分离，定模活动板与动模的脱离，直浇注道与减震塔毛胚分离，顶出杆顶出减震塔毛坯。定模固定板与定模活动板的分离及定模活动板与动模的脱离的实现需通过一种独特的机械装置[67]来实现，这种机械装置可以确保定模活动板与定模固定板之?
第二章实验材料与测试方法15图2-3三板模压铸过程示意图：(a)浇注；(b)慢压射阶段；(c)快压射阶段；(d)增压阶段；(e)(f)开模Fig.2-3Schematicofthree-platedie-castingprocess:(a)Metalpouring;(b)Slowshotstage;(c)Fastshotstage;(d)Intensificationstage;(e)(f)Moldopening三板模具最大的特点就是实现了中心进浇。中心进浇的方式确保铝液从型腔中心向四周扩散，充分利用了减震塔对称性的形状特点，减少了铝液的流动距离，从而可以制作尺寸更大，质量更高的零部件；同时这种设计可以减少模具的冲蚀，有利于提高模具寿命[68]。当然，相比于双板模具，三板模具更为复杂，增加了其制造难度及制造维护成本。表2-2压铸成形工艺参数Table2-2Processingparametersofdiecasting参数慢压射速度快压射速度水口速度增压压力真空度数值0.20m/s4m/s100m/s200MPa20mbar为了了解减震塔不同位置的组织及力学性能的差异，对减震塔进行取样分析，图2-4所示为减震塔取样部位示意图。用于组织分析的减震塔取样部位如图2-4(a)所示，选取了三个方向，它们都是从水口处开始延伸至减震塔边缘靠近溢流槽的部位，选取多个(a)(b)(c)(d)(e)(f)
【参考文献】：
期刊论文
[1]《铸造技术路线图》摘录 高压铸造[J]. 熊守美. 铸造设备与工艺. 2019(02)
[2]一种双中心进浇的三板压铸模具的应用[J]. 王悦民,丰亮,顾建华,姜先锋,杨迎风,王海蓉. 特种铸造及有色合金. 2019(04)
[3]铝合金压力铸造技术现状探讨[J]. 黎银华. 居舍. 2019(04)
[4]高真空压铸铝合金的研究进展[J]. 张俊超,钟鼓,邹纯,邱楚,陆萌萌,卢长德. 材料导报. 2018(S2)
[5]镁合金冷室压铸组织中压室预结晶组织的研究[J]. 吴孟武,李晓波,郭志鹏,熊守美. 特种铸造及有色合金. 2018(03)
[6]固溶处理对真空压铸件气孔及力学性能的影响[J]. 曹韩学,梁鹏,李真胜,贾从波. 热加工工艺. 2018(04)
[7]高真空压铸汽车底盘结构件的热处理[J]. 李四娣,安肇勇,黄明军,万里,黄志垣,常移迁. 特种铸造及有色合金. 2017(09)
[8]型腔真空度及热处理对AlSiMgMn压铸件性能的影响[J]. 张百在,刘学强,万里,汪学阳,黄志垣,徐飞跃. 特种铸造及有色合金. 2016(07)
[9]T5热处理对真空压铸铝合金力学性能的影响[J]. 韩辉辉,曹韩学,贾从波,梁鹏. 特种铸造及有色合金. 2016(06)
[10]Al-Si合金中富铁相形态及其影响因素研究进展[J]. 宋东福,王顺成,周楠,农登,郑开宏. 材料工程. 2016(05)
博士论文
[1]铝合金凝固—热处理全过程微观组织数值模拟及性能预测[D]. 陈瑞.清华大学 2017
硕士论文
[1]铝合金压铸件微观孔洞的三维特征及其对疲劳性能的影响[D]. 万谦.华南理工大学 2013
本文编号：3565265
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)金属模铸造测温设备及(b)测温位置示意图
华南理工大学硕士学位论文14图2-2压铸单元示意图Fig.2-2Schematicdiagramofdiecastingunit在整个减震塔压铸单元中最核心的工序为压铸工序，压铸工艺的优良与否直接决定了产品质量的好坏。本文研究的减震塔采用的压铸工艺是中心进浇的三板模压铸工艺，图2-3所示为压铸过程的示意图。这种真空压铸工艺与MFT法类似，整个压铸过程包括浇注、慢压射、快压射、增压及脱模等几个阶段，具体的工艺参数见表2-2。铝液经浇注道注入压室中后，压射冲头以0.20m/s的速度推动铝液，当冲头推动经过浇注口后，真空系统开始工作。真空系统包括型腔真空回路及压室真空回路，与单纯的型腔真空回路相比，这种双真空回路模式可以提供更为强大的抽气能力，短时间内型腔内绝对真空度可达到20mbar的高真空程度。Dong[20]采用这种双真空回路制备的压铸拉伸试样气孔率只有0.08%。为确保模具的气密性，在分型面、顶出杆、定模活动板与动模固定板之间都采用了橡胶密封圈进行密封处理。抽真空结束后，快压射阶段开始，冲头以5m/s的速度推进，并施加200MPa的压力来进行增压以保证补缩。在增压阶段，通过液压控制动模端的挤压梢给压铸胚较厚区域施加额外的压力，以减少该部位的中心缩孔。这些区域由于距离水口位置较远，同时壁厚较厚使得冷却过程中易形成大的中心缩孔，而这些部位需通过固定螺套与车身连接，大尺寸的缩孔会减少减震塔与螺套之间的连接强度，造成产品失效。减震塔压铸毛胚的脱模需经过四个环节，分别是定模固定板与定模活动板的分离，定模活动板与动模的脱离，直浇注道与减震塔毛胚分离，顶出杆顶出减震塔毛坯。定模固定板与定模活动板的分离及定模活动板与动模的脱离的实现需通过一种独特的机械装置[67]来实现，这种机械装置可以确保定模活动板与定模固定板之?
第二章实验材料与测试方法15图2-3三板模压铸过程示意图：(a)浇注；(b)慢压射阶段；(c)快压射阶段；(d)增压阶段；(e)(f)开模Fig.2-3Schematicofthree-platedie-castingprocess:(a)Metalpouring;(b)Slowshotstage;(c)Fastshotstage;(d)Intensificationstage;(e)(f)Moldopening三板模具最大的特点就是实现了中心进浇。中心进浇的方式确保铝液从型腔中心向四周扩散，充分利用了减震塔对称性的形状特点，减少了铝液的流动距离，从而可以制作尺寸更大，质量更高的零部件；同时这种设计可以减少模具的冲蚀，有利于提高模具寿命[68]。当然，相比于双板模具，三板模具更为复杂，增加了其制造难度及制造维护成本。表2-2压铸成形工艺参数Table2-2Processingparametersofdiecasting参数慢压射速度快压射速度水口速度增压压力真空度数值0.20m/s4m/s100m/s200MPa20mbar为了了解减震塔不同位置的组织及力学性能的差异，对减震塔进行取样分析，图2-4所示为减震塔取样部位示意图。用于组织分析的减震塔取样部位如图2-4(a)所示，选取了三个方向，它们都是从水口处开始延伸至减震塔边缘靠近溢流槽的部位，选取多个(a)(b)(c)(d)(e)(f)
【参考文献】：
期刊论文
[1]《铸造技术路线图》摘录 高压铸造[J]. 熊守美. 铸造设备与工艺. 2019(02)
[2]一种双中心进浇的三板压铸模具的应用[J]. 王悦民,丰亮,顾建华,姜先锋,杨迎风,王海蓉. 特种铸造及有色合金. 2019(04)
[3]铝合金压力铸造技术现状探讨[J]. 黎银华. 居舍. 2019(04)
[4]高真空压铸铝合金的研究进展[J]. 张俊超,钟鼓,邹纯,邱楚,陆萌萌,卢长德. 材料导报. 2018(S2)
[5]镁合金冷室压铸组织中压室预结晶组织的研究[J]. 吴孟武,李晓波,郭志鹏,熊守美. 特种铸造及有色合金. 2018(03)
[6]固溶处理对真空压铸件气孔及力学性能的影响[J]. 曹韩学,梁鹏,李真胜,贾从波. 热加工工艺. 2018(04)
[7]高真空压铸汽车底盘结构件的热处理[J]. 李四娣,安肇勇,黄明军,万里,黄志垣,常移迁. 特种铸造及有色合金. 2017(09)
[8]型腔真空度及热处理对AlSiMgMn压铸件性能的影响[J]. 张百在,刘学强,万里,汪学阳,黄志垣,徐飞跃. 特种铸造及有色合金. 2016(07)
[9]T5热处理对真空压铸铝合金力学性能的影响[J]. 韩辉辉,曹韩学,贾从波,梁鹏. 特种铸造及有色合金. 2016(06)
[10]Al-Si合金中富铁相形态及其影响因素研究进展[J]. 宋东福,王顺成,周楠,农登,郑开宏. 材料工程. 2016(05)
博士论文
[1]铝合金凝固—热处理全过程微观组织数值模拟及性能预测[D]. 陈瑞.清华大学 2017
硕士论文
[1]铝合金压铸件微观孔洞的三维特征及其对疲劳性能的影响[D]. 万谦.华南理工大学 2013
本文编号：3565265
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