擠壓鑄造A356鋁合金重載車輪的模具設(shè)計(jì)

采用低壓鑄造a356鋁合金輪轂進(jìn)行試驗(yàn),在固溶時(shí)間和時(shí)效時(shí)間不變的條件下,對(duì)同一批次的輪轂毛坯進(jìn)行不同固溶溫度和時(shí)效溫度的分析。結(jié)果表明,輪轂在555℃固溶溫度下進(jìn)行連續(xù)熱處理將產(chǎn)生過燒,在545℃固溶+150℃時(shí)效和550℃固溶+150℃時(shí)效下得到的鑄件性能較好。

鋁合金輪轂作為汽車輕量化的重要零部件,對(duì)其成形工藝和性能提出了更高的要求。采用adstefan模擬軟件探索用液壓機(jī)加壓鑄造的方法制造a356鋁合金輪轂的最佳工藝。對(duì)比分析了不同模具溫度、澆鑄溫度對(duì)鑄件充型完整性的影響,并且預(yù)測(cè)了易發(fā)生缺陷的位置。結(jié)果表明450℃左右的模具溫度,650～700℃的澆鑄溫度有利于充型完整。

采用ug三維建模軟件完成鋁合金連桿的建模,分析了鋁合金連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。綜合不同擠壓鑄造加工工藝的特點(diǎn),采用雙重?cái)D壓鑄造工藝成形零件。介紹了兩種不同的擠壓鑄造模具結(jié)構(gòu)及其工作過程,并對(duì)兩種結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了比較。

選用正交試驗(yàn)法,研究了a356鋁合金近液相線半連續(xù)鑄造工藝參數(shù)的影響。指出冷卻強(qiáng)度是晶粒細(xì)化的最主要因素,極差為12.17,可信度達(dá)到99%,其次是鑄造速度與保溫時(shí)間。最佳工藝參數(shù)為:保溫溫度625℃,保溫時(shí)間10min,鑄造速度145mm/min,冷卻強(qiáng)度0.075m3/min水流量。其晶粒平均等積圓直徑為30.82μm;最小直徑9.75μm,最大直徑87.62μm。

在不同的應(yīng)力幅值下,測(cè)試了a356鑄造鋁合金的單軸疲勞壽命,對(duì)該合金的高周疲勞區(qū)、低周疲勞區(qū)以及過渡區(qū)進(jìn)行了劃分。分析了合金在循環(huán)加載過程中,應(yīng)變變化的特點(diǎn)。對(duì)疲勞試樣的斷口進(jìn)行了掃描電鏡觀察,闡述了疲勞斷裂的特點(diǎn)。edx能譜分析發(fā)現(xiàn)斷口中的夾雜物主要為鐵的氧化物和高硅顆粒,并在疲勞過程中被剝離。

鋁合金蓋體擠鑄成型后,鑄件留在上模,而通用液壓機(jī)無上頂件機(jī)構(gòu)。給出了擠壓鑄鋁合金蓋體的工藝參數(shù)和帶上頂件裝置的實(shí)用模具結(jié)構(gòu)。該模具在上模設(shè)一個(gè)用于頂件的小型活塞式副油缸,油缸活塞桿同上模的頂出機(jī)構(gòu)相連。油缸的上、下油孔分別通過高壓軟管與液壓機(jī)的常壓管路和控制管路連通,從而組成一個(gè)完整的上頂出裝置,解決了通用液壓機(jī)上擠壓鑄造鋁合金蓋體的上頂料問題。

擠壓鑄造技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展有重大意義，它是實(shí)現(xiàn)車輪行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)，可大大加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)重力鑄造和低壓鑄造后加工向更節(jié)能、高效的擠壓鑄造成型轉(zhuǎn)變，從而有效帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，有效縮小與國(guó)際同行業(yè)的差距。該項(xiàng)目不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，而且還能夠?yàn)槠囆袠I(yè)節(jié)能減排、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整提供新的戰(zhàn)略思路。

現(xiàn)今社會(huì),各種合金材料在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛,本文通過不同的細(xì)化方法和變質(zhì)方法探討細(xì)晶鋁錠熔煉的a356鋁合金組織與性能,為其在實(shí)踐中的應(yīng)用開辟思路。

針對(duì)輪椅短車架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,運(yùn)用anycasting軟件模擬了流道尺寸對(duì)縮孔、縮松的影響。結(jié)果表明,擠壓鑄造流道設(shè)計(jì)對(duì)鑄件的補(bǔ)縮效果有重要影響,擠壓鑄造時(shí)合金液在補(bǔ)縮壓力下流經(jīng)澆道對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮,但對(duì)遠(yuǎn)離澆口的鑄件厚大部位因壓力傳遞的有效性受到限制。采用局部擠壓或冷卻水、激冷塊等措施來調(diào)節(jié)厚大部位的凝固順序,可以減少縮孔、縮松缺陷。

通過多層噴射沉積技術(shù)制備了大尺寸a356鋁合金管坯,采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、x射線衍射儀和拉伸試驗(yàn)機(jī)等分析了管坯的組織特征及后續(xù)軋制和熱處理對(duì)管坯組織與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:噴射沉積a356鋁合金管坯的組織細(xì)小,但含有少量孔隙,第二相主要為近球形共晶硅和短棒狀富鐵相;噴射沉積管坯為大量霧化熔滴粘結(jié)而成,通過適當(dāng)?shù)能堉坪蜔崽幚砜梢韵练e坯中的孔隙和原始粉體界面強(qiáng)度弱等缺陷,提高其力學(xué)性能。

本文分析了鋁合金汽車輪轂壓鑄件的工藝性，并從分型面、鑄型型腔尺寸和鑄型壁厚的確定，澆注排溢系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和壓鑄模的結(jié)構(gòu)等幾方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過對(duì)產(chǎn)品檢驗(yàn)，組織致密、成分均勻，晶粒細(xì)小，無疏松、縮孔等缺陷，車輪材料性能和型式試驗(yàn)指標(biāo)完全符合產(chǎn)品的技術(shù)要求。

本文分析了鋁合金汽車輪轂壓鑄件的工藝性，并從分型面、鑄型型腔尺寸和鑄型壁厚的確定，澆注排溢系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和壓鑄模的結(jié)構(gòu)等幾方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過對(duì)產(chǎn)品檢驗(yàn)，組織致密、成分均勻，晶粒細(xì)小，無疏松、縮孔等缺陷，車輪材料性能和型式試驗(yàn)指標(biāo)完全符合產(chǎn)品的技術(shù)要求。

截止2010年,我國(guó)轎車的鋁合金輪轂裝車率已接近70%,而且隨著個(gè)性化需求的增長(zhǎng),輪轂不僅作為整車的一個(gè)零部件而具有實(shí)用功能,更隨其表面處理技術(shù)的革新和造型的豐富,成為一種裝飾,進(jìn)而成為展現(xiàn)自我個(gè)性的平臺(tái)。鋁鎂合金車輪以其所具有的輕量化、美觀、良

針對(duì)某b5后橋a356鋁合金支承座臺(tái)架試驗(yàn)早期斷裂的問題,采用宏觀分析、化學(xué)成分分析和掃描電鏡斷口觀察等方法對(duì)支承座的斷裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:由于該支承座受到意外擠壓而造成其在加強(qiáng)筋處表面產(chǎn)生一較小的凹坑,由此形成的應(yīng)力集中使零件在隨后的臺(tái)架試驗(yàn)中很快在此處萌生裂紋源;同時(shí)由于該支承座在裂紋源附近存在大面積的疏松缺陷,使得已形成的裂紋源快速疲勞擴(kuò)展,直至最后斷裂。最后提出了改進(jìn)的措施。

2013年1月，由昆明市科技局主持，邀請(qǐng)有關(guān)專家組成驗(yàn)收專家組，對(duì)云鋁公司承擔(dān)的昆明市科技計(jì)劃項(xiàng)目“輪帶式鑄造a356鋁合金生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)”進(jìn)行了專項(xiàng)驗(yàn)收。驗(yàn)收專家組對(duì)照項(xiàng)目合同，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察，審閱了項(xiàng)目驗(yàn)收材料，經(jīng)質(zhì)詢后聽取了公司對(duì)項(xiàng)目實(shí)施情況的匯報(bào)，最終一致認(rèn)定項(xiàng)目完成了合同書中規(guī)定的研究開發(fā)內(nèi)容，同意該項(xiàng)目通過驗(yàn)收。

本文分析了低壓整體式鋁合金輪轂的低壓鑄造工藝性,并從鑄型分型面、鑄型型腔尺寸和鑄型壁厚的確定,鑄型排氣系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等幾方面介紹了該產(chǎn)品模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

針對(duì)變速箱箱體的結(jié)構(gòu)及其成形工藝進(jìn)行了分析,制定了間接擠壓鑄造工藝方案。在用立式擠壓鑄造機(jī)scv-2000生產(chǎn)的鑄件上發(fā)現(xiàn)冷夾層和縮孔、縮松缺陷。經(jīng)過模具優(yōu)化設(shè)計(jì),采用帶有集渣腔的澆口套和局部加強(qiáng)型芯,消除了內(nèi)澆口附近箱壁上的冷夾層和縮孔、縮松等缺陷。微觀組織和力學(xué)性能檢測(cè)得知,其抗拉強(qiáng)度為317mpa,伸長(zhǎng)率為6.1%,硬度(hbs)為99,滿足使用要求。x射線探傷結(jié)果表明,鑄件組織致密,無氣孔、縮孔、縮松等缺陷。

1輪轂?zāi)＞呓Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)輪轂?zāi)＞哂?個(gè)主要部件(頂模、底模、邊模),要求精度高,加工、裝配、調(diào)整的難度大。汽車輪轂類模具的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是把握工裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和如何將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于輪轂?zāi)＞吖ぱb設(shè)計(jì)中,以保證車間的加工進(jìn)度及保證模具制造的質(zhì)量。利用

采用低壓鑄造的方法,通過兩種不同的冷卻工藝制備出了a356鋁合金輪轂。論文主要研究了兩種不同冷卻工藝下,所制輪轂的缺陷分布、缺陷種類和缺陷比率,以及缺陷比率對(duì)輪轂力學(xué)性能的影響,并分析了二次枝晶間距對(duì)輪轂力學(xué)性能的影響。研究表明,完全水冷工藝(同時(shí)凝固)所制輪轂缺陷較為嚴(yán)重,幾乎在輪轂各個(gè)部位均生成了縮松或夾雜,但由于完全水冷工藝使合金較快的冷卻,所制備合金的晶粒十分細(xì)小,這使得合金的力學(xué)性能比順序凝固工藝所制樣品更為優(yōu)良。

將鋁合金車輪分為正面、輪輞、輪輻背腔及輪心背腔等設(shè)計(jì)區(qū)域,詳細(xì)闡述了車輪各部位進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的要求.在鑄造鋁合金車輪的設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)根據(jù)車輪不同部位的特點(diǎn)有針對(duì)性地使用相應(yīng)的輕量化設(shè)計(jì)方法.根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)踐,采用這些方法可以有效縮短輕量化設(shè)計(jì)周期,滿足車輪輕量化的要求.

采用橢圓旋扭管反復(fù)凝熔法制備半固態(tài)a356鋁合金漿料。結(jié)果表明:橢圓旋鈕管反復(fù)凝熔技術(shù)具有旋扭強(qiáng)制對(duì)流促進(jìn)初生晶核游離、自攪拌加強(qiáng)熔體剪切、反復(fù)凝熔促進(jìn)形核的作用,可使初生α晶核演變?yōu)榍蛐位蚪蛐尉Я?。橢圓管長(zhǎng)短軸比、旋扭強(qiáng)度以及凝熔頻率對(duì)半固態(tài)漿料的微觀組織有顯著影響。隨著長(zhǎng)短軸比、旋扭強(qiáng)度和凝熔頻率的增大,晶粒細(xì)化和圓整效果顯著提高;但長(zhǎng)短軸比過大,容易堵塞流道;當(dāng)旋扭強(qiáng)度超過13.5(°)/cm時(shí),晶粒細(xì)化和圓整效果沒有明顯提高;當(dāng)凝熔頻率超過40μm-1時(shí),晶粒細(xì)化作用不再增強(qiáng),圓整度反而降低。在橢圓長(zhǎng)短軸比為1.8-1、旋扭強(qiáng)度為13.5(°)/cm、凝熔頻率為40μm-1的條件下可制得晶粒直徑細(xì)小、形狀圓整的半固態(tài)漿料。

在生產(chǎn)鋁合金型材時(shí),薄壁懸臂梁擠壓模具在使用過程中常出現(xiàn)斷裂,造成報(bào)廢。通過技術(shù)改造,企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益