ZL205A铝合金汽车空调器摇盘液态模锻工艺研究

摘要

本文以 ZL205A铝合金液态模锻的空调器摇盘件为研究对象，针对浇注温度、压力和模具温度三个工艺参数，应用ProCAST进行数值模拟，分析其对温度场、应力场的影响，预测了缩松、缩孔和热裂纹等缺陷的位置。通过实验验证了模拟结果的准确性，并考察工艺参数对合金组织和力学性能的影响。
　　数值模拟研究表明，制件的温度分布不均，与模具接触的金属液先凝固，后由表及里逐层凝固。制件中的缩松、缩孔等缺陷主要受压力的影响较大。压力为60MPa，模具温度为300℃时，浇注温度为720℃~740℃时，产生缩松缩孔的可能性比较小。浇注温度为740℃，模具温度为300℃时，当压力从20MPa增加到80MPa，缩松缩孔等缺陷逐渐消失。压力为60MPa，模具温度为300℃时，浇注温度为740℃时，热裂的倾向最低。在一定条件下，压力的增加会减缓热裂纹敏感性。因此，匹配的压力、浇注温度和模具温度分别为60MPa以上，740℃和300℃。
　　实验研究表明，压力为60MPa，模具温度为300℃时，组织中晶粒尺寸随浇注温度的增加呈现先减小后增大的变化规律，在740℃，ZL205A合金的晶粒最小，力学性能最高。浇注温度为740℃，模具温度为300℃时，当压力从60MPa增加到100MPa，晶粒尺寸从45.5μm降到32.3μm，进一步增加压力，晶粒尺寸的下降幅度有限。合金的力学性能随压力的增加表现出相似的变化规律。
　　实验进一步指出：最佳的浇注温度为740℃，合适的压力为100MPa，与之匹配的金属模具温度为300℃。这与数值模拟的结果比较吻合。此条件下，成形制件表面光洁，晶粒的尺寸较小而且分布均匀，合金的力学性能最高，对应的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为506MPa、477.3MPa和12.7％，达到摇盘件的性能标准。

目录

ZL205A 铝合金汽车空调器摇盘 液态模锻工艺研究

RESEARCH ON SQUEEZE CASTING OF ZL205A ALUMINUM ALLOY AIR-CONDITIONER SWAYING OF AUTOMOBILE

摘 要

Abstract

第 1 章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 液态模锻技术的发展

1.3 铝合金液态模锻件的组织和性能研究

1.4 液态模锻的凝固过程的数值模拟

1.5 液态模锻过程中热裂分析

1.6 本文的研究内容

第 2 章 材料的制备与实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 模具设计

2.4 成形工艺

2.5 热处理工艺

2.6 性能测试

第 3 章 摇盘件凝固过程的数值模拟

3.1 引言

3.2 ProCAST 软件与 Pro/E 软件的接口形式

3.3 数值模拟结果与分析

3.4 制件成型过程中的缺陷与分析

3.5 本章小结

第 4 章 工艺参数对制件组织和力学性能的影响

4.1 引言

4.2 浇注温度对液态模锻件组织与性能的影响

4.3 压力对液态模锻件组织与性能的影响

4.4 模具温度对液态模锻件组织与性能的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致 谢