某轿车铝合金前副车架挤压铸造工艺研究

摘要

前副车架是汽车底盘上重要的安全部件之一。由于汽车制造业的快速发展和车辆减重减排的需求，汽车前副车架的主要材料已经从钢铁发展成铝合金，其主要成形工艺有:冲压焊接式、管梁式弯曲成形以及挤压铸造技术。其中，挤压铸造技术生产的前副车架的质量较轻。但是，挤压铸造所生产的铝合金前副车架，暂时还达不到某些高档车型的性能要求。
　　本文结合数值模拟和试验分析，以A356铝合金为材料对前副车架制造工艺进行研制。通过数值仿真、X光探伤、金相试验、拉伸试验等方法，研究了不同工艺参数对铝合金前副车架质量的影响，并通过优化的工艺参数获得性能优良的前副车架。同时，验证了数值模拟在现场制造时拥有指导作用，可以缩短开发周期、加快制造步伐。本文的主要内容包括:
　　(1)设计了前副车架间接挤压铸造工艺。
　　(2)采用有限元分析的方法，以压射比压、浇注温度、模具预热温度三个因素设计了三因素、三水平的正交试验。模拟结果表明:浇注温度对铸造充型影响最大，其次是压射比压和模具预热温度。得出最佳工艺参数是压射比压95MPa，浇注温度700℃，模具预热温度280℃。通过分析了这组工艺参数的模拟结果，得出最大缩孔为0.9595cm，铸造最大有效应力为185MPa。
　　(3)根据数值模拟的结果，进行不同工艺参数下的间接挤压铸造试验。研究了前副车架的显微组织及力学性能，验证了最优成形工艺参数:压射比压为95MPa，浇注温度为700℃，模具预热温度为280℃。最优工艺参数下，得到了细小和圆整的晶粒，枝晶间距小，组织更加均匀的显微组织，晶粒平均尺寸103μm，铸件T6热处理后的抗拉强度和延伸率分别达到了296MPa和9.8％。
　　(4)在间接挤压铸造过程中，随着比压、浇注温度的升高，铸件缩松缩孔等缺陷大量消失，组织得到细化，力学性能得到提升。但当压力、浇注温度升高到一定范围，铸件显微组织变得粗大，力学性能反而下降。当压射比压为95MPa，浇注温度为700℃，模具预热温度为280℃。前副车架铸件的力学性能达到最佳。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 挤压铸造的概述

1．2．1 挤压铸造分类

1．2．2 挤压铸造工艺优势

1．2．3 挤压铸造工艺参数

1．2．4 挤压铸造技术现状及其发展趋势

1．3 国内外前副车架制造工艺的现状

1．3．1 前副车架概述

1．3．2 前副车架现有制造工艺

1．4 本课题的研究意义与主要研究内容

1．4．1 本课题的研究意义

1．4．2 本课题的主要内容

第二章 前副车架挤压铸造工艺设计

2．1 前副车架工艺结构分析

2．2 挤压铸造工艺方案

2．2．1 内浇道位置的设计

2．2．2 分型面的设计

2．2．3 铸件三维图

2．2．4 主要工艺参数的确定

2．3 间接挤压铸造模具设计

2．3．1 模具整体结构设计

2．3．2 挤压铸造模具材料的选取

2．3．3 模具相关参数的计算

2．4 试验设备分析

2．5 本章小结

第三章 挤压铸造数值分析及参数优化

3．1 ProCAST模拟过程中关键参数设置

3．1．1 挤压铸造数值模拟方法

3．1．2 前处理参数设置

3．2 前副车架充型凝固过程仿真

3．2．1 充型过程模拟分析

3．2．2 凝固过程模拟分析

3．2．3 缺陷预测模拟分析

3．3 工艺参数的优化

3．3．1 正交试验法

3．3．2 试验结果和分析

3．4 本章小结

第四章 前副车架间接挤压铸造试验

4．1 试验准备

4．1．1 试验设备

4．1．2 试验材料

4．1．3 检测与分析

4．2 间接挤压铸造试验

4．3 不同工艺参数对充型的影响

4．4 不同工艺参数对微观组织的影响

4．5 不同工艺参数对力学性能的影响

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要科研成果