基于有限元分析的鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及差壓鑄造研究.pdf

1、本文以汽車及特種車輛鋁合金輪轂為應(yīng)用對(duì)象，在分析了差壓鑄造狀態(tài)下鋁合金熔體流動(dòng)及充型特性的基礎(chǔ)上，對(duì)鋁合金輪轂充型過程的演變進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)合差壓鑄造工藝特點(diǎn)和鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)形式，探討了其澆注系統(tǒng)和模具優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。對(duì)汽車和特種車輛鋁合金輪轂進(jìn)行了有限元計(jì)算，分別采用A356合金、ZL205A合金試制了汽車鋁合金輪轂、特種車輛鋁合金輪轂，并對(duì)試制的樣件進(jìn)行了理化檢驗(yàn)及性能測(cè)試。 本論文的研究結(jié)果表明：利用Magmasoft v

2、4.2軟件模擬差壓鑄造狀態(tài)下的溫度場、應(yīng)力場及即時(shí)觀察鋁合金熔體的流動(dòng)、相變過程，可為差壓鑄造工藝方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。采用合適的澆注系統(tǒng)及模具設(shè)計(jì)方案，是實(shí)現(xiàn)鋁合金輪轂差壓鑄造成形及提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵；采用差壓鑄造工藝與低壓鑄造工藝相比，ZL205A合金的抗拉強(qiáng)度、伸長率分別提高了10.2％、16.7％，ZL114A分別提高了6.7％、65％。對(duì)于差壓鑄造用鋁合金熔體，采用等離子精煉技術(shù)可減少鋁合金熔體中的氣體和夾雜，采

3、用Sr變質(zhì)技術(shù)可使共晶硅晶粒由粗大的針狀或板狀變?yōu)樾☆w粒狀。 有限元計(jì)算結(jié)果表明，汽車鋁合金輪轂在9800N載荷下的最大應(yīng)力為152MPa，低于其制造材料ZL101鋁合金的屈服強(qiáng)度（205MPa）。特種車輛鋁合金輪轂在127000N載荷下的最大應(yīng)力小于164MPa，低于其制造材料ZL205A合金的屈服強(qiáng)度（255MPa）。采用差壓鑄造工藝試制的汽車鋁合金輪轂和特種車輛鋁合金輪轂，內(nèi)部組織致密，晶粒細(xì)化，無氣孔、縮孔和疏松等缺陷。