6061合金半固態(tài)觸變模鍛成形工藝研究.pdf

1、在汽車(chē)輕量化的發(fā)展趨勢(shì)下，鑄造鋁合金輪轂以其價(jià)格相對(duì)低廉、性能優(yōu)良、外形美觀等特點(diǎn)，已經(jīng)在轎車(chē)行業(yè)得到普及。但是在跑車(chē)等對(duì)輪轂性能有特殊要求的領(lǐng)域則需采用鍛造鋁合金輪轂，鑄造鋁合金輪轂已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。但鍛造鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高。半固態(tài)模鍛作為一種近終成形技術(shù)，其制件性能與普通鍛件相近，輕量化效果優(yōu)于鑄造件，而生產(chǎn)成本低于普通鍛件。因此，將其應(yīng)用于汽車(chē)輪轂的生產(chǎn)具有重要的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保意義。
　　本文對(duì)半固態(tài)成形技術(shù)、有限

2、元模擬、6061合金等作了介紹，闡述了采用6061合金半固態(tài)模鍛成形方法生產(chǎn)汽車(chē)輪轂的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展前景。實(shí)驗(yàn)部分以工業(yè)純鋁等為原料，采用電磁半連續(xù)鑄造法獲得半固態(tài)坯料;研究鑄錠組織特點(diǎn)，并進(jìn)行二次加熱實(shí)驗(yàn)，分析淬火組織，確定最佳二次加熱工藝;應(yīng)用DEFORM-3D有限元模擬平臺(tái)，對(duì)6061合金輪轂半固態(tài)模鍛過(guò)程進(jìn)行模擬，得到不同條件下的金屬流動(dòng)特點(diǎn)，溫度、應(yīng)變和應(yīng)力場(chǎng)的分布特點(diǎn)及模具載荷的變化規(guī)律，進(jìn)而確定合適的成形工藝;最后采用正交實(shí)驗(yàn)

3、法研究了固溶溫度、固溶時(shí)間、時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間對(duì)成形件組織和性能的影響，得到最優(yōu)熱處理工藝并進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。主要結(jié)果如下:
　　(1)采用電磁半連續(xù)鑄造法制得6061合金半固態(tài)鑄錠表面質(zhì)量良好，組織分布均勻，呈近球形薔薇狀;邊部、中部、心部的平均等積圓直徑分別達(dá)到了64.0μm，84.1μm，80.5μm，最小圓度達(dá)到1.5;所得合金的固液相線(xiàn)分別為580.34℃和658.70℃，650℃下的液相率為53.08％;
　　(2

4、)在630℃保溫5～10min所得二次加熱淬火組織變化明顯，為均勻的多邊形等軸晶;650℃保溫5min也可獲得類(lèi)似組織，晶粒有所長(zhǎng)大，但此溫度下具有較高的液相率，適于模鍛成形;
　　(3)有限元模擬研究表明，壓下速度為25mm/s時(shí)，局部區(qū)域在充填和愈合的最后階段溫度低于固相線(xiàn)，形成折疊和充填不足缺陷的可能性較大;所得最佳成形工藝為:模具工作溫度400℃，以50mm/s速度壓下，終鍛時(shí)刻上模垂直方向載荷為382kN;
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5、4)材料強(qiáng)度隨固溶溫度的升高和固溶時(shí)間的增長(zhǎng)均有明顯的提高;隨時(shí)效溫度的升高，也有一定提高;在時(shí)效時(shí)間超過(guò)10h后強(qiáng)度有下降趨勢(shì)，出現(xiàn)了過(guò)時(shí)效現(xiàn)象;延伸率隨固溶溫度的升高先下降后上升，變化明顯;隨固溶時(shí)間的增長(zhǎng)而提高，但是隨著時(shí)效溫度的升高及時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)均出現(xiàn)了明顯的降低;
　　(5)6061合金半固態(tài)觸變模鍛成形件的熱處理強(qiáng)化相主要為Mg2Si相;隨著固溶溫度的升高和固溶時(shí)間的增加，Mg2Si相在基體內(nèi)逐漸彌散分布，沿晶界出現(xiàn)