论文部分内容阅读
在汽车行业朝轻量化发展的趋势下,以铝合金轮毂代替钢制轮毂在汽车制造中得到广泛的应用。其中,铸造铝合金轮毂以其价格相对低廉、外形美观等特点,已经在轿车行业得到普及。但是在大型客车等对轮毂性能有更高要求的商用车领域,铸造铝合金轮毂已经不能满足要求,则需采用生产工艺复杂,成本较高的锻造铝合金轮毂。半固态模锻作为一种近终成形技术,其制件性能与普通锻件相近,轻量化效果优于铸造件,而生产成本低于普通锻件。因此,将半固态模锻技术生产汽车铝合金轮毂具有重要的经济与环保意义。本文对半固态模锻成形技术、半固态数值模拟、A356铝合金等作了介绍,阐述了采用铝合金半固态模锻成形方法生产汽车轮毂的优势及发展前景。实验部分以工业纯铝等为原料,采用环缝式电磁搅拌法获得半固态浆料：应用FLOW-3D有限差分模拟平台,对铝合金轮毂半固态模锻过程进行模拟,得到不同条件下的轮毂充型和半固态浆料流动特点,进而进行半固态模锻实验以确定合适的成形工艺；最后研究了固溶时效热处理对组织和性能的影响,进行了验证实验。通过对半固态模锻数值模拟粘度模型的选择与建立,确定了A356半固态铝合金的粘度模型及其参数值,并导入有限差分软件FLOW-3D中。通过模拟不同工艺参数对半固态模锻的充型,得到了挤压速度、充填温度及模具温度对半固态模锻充型的影响,并计算模拟凝固时间得到了合理的保压时间。通过模拟对比分析,得出了一组优化后的数值模拟工艺参数。在半固态模锻成形中,影响其成形的主要工艺参数有：挤压速度、充填温度、模具温度、挤压压力及保压时间。实验对比发现,挤压速度的大小对铝合金半固态模锻轮毂的充型有重要影响,过低的挤压速度会导致轮辋充型不完整,过快的挤压速度会导致轮辋充型不平稳均匀；同样,充填温度的不同也对轮毂的充型有这不同的影响,过低的充填温度会导致无法完整充型,过高的充填温度使半固态浆料的粘度降低,浆料充填时易产生紊流而造成充型不整齐。通过对比实验验证了一组最佳的半固态轮毂模锻成形工艺参数,分别为：充填温度600℃,挤压速度5.0mm/s,模具温度300℃,模锻挤压压力2160kN,保压时间25s。对半固态模锻成形的A356铝合金轮毂进行了固溶时效热处理,工艺为：535℃固溶10h,80℃水淬3min,167℃时效6h。经此工艺处理得到的半固态轮毂模锻件热处理后的抗拉强度为322.7MPa,延伸率为7.17%。