基于數(shù)值模擬的負(fù)重輪擠壓鑄造工藝研究.pdf

1、科技時代的到來，使高精度、輕量化和高性能的武器裝備成為各個國家發(fā)展的重點。而負(fù)重輪是裝甲車輛行走系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，直接影響著整個裝甲車的重量和性能。使用鋁合金替代原有鋼質(zhì)材料可大大減輕裝甲車重量，實現(xiàn)輕量化，提高裝甲車作戰(zhàn)機動性。
　　壓鑄、模鍛和擠壓鑄造工藝是目前負(fù)重輪生產(chǎn)的主要方法。其中，擠壓鑄造是一種介于鑄鍛之間綜合了鑄鍛加工優(yōu)點、少切削或無切削的近終形成型技術(shù)，適合于補縮困難、壁厚不均勻的鑄件。該工藝一次成型獲得晶粒細小、組

2、織均勻、力學(xué)性能優(yōu)良的鑄件且機加工量小、節(jié)省材料，不僅能保證產(chǎn)品的使用性能，而且具有良好的經(jīng)濟性能。因此，在負(fù)重輪的生產(chǎn)工藝中，首選擠壓鑄造。
　　在學(xué)習(xí)掌握擠壓鑄造工藝原理及特點、凝固過程的傳熱學(xué)規(guī)律以及壓力下凝固過程的力學(xué)成形過程等相關(guān)知識后，采用ProCAST三維模擬軟件，成功的模擬出負(fù)重輪擠壓鑄造工藝的凝固過程，得到了不同壓力下的溫度場變化和縮松、縮孔缺陷的預(yù)測結(jié)果。在結(jié)合國內(nèi)擠壓鑄造設(shè)備情況和鑄件補縮特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)模

3、擬結(jié)果改進了工藝方案并優(yōu)化模具設(shè)計。本文主要有以下結(jié)論:
　　(1)根據(jù)凝固傳熱學(xué)的基本理論，建立負(fù)重輪的溫度場數(shù)學(xué)傳熱模型并給出求解，成功應(yīng)運于溫度場模擬，進而預(yù)測缺陷。
　　(2)不同比壓下的溫度場模擬結(jié)果表明:負(fù)重輪在壓力下由表到里逐漸凝固，但各部位的凝固速度有明顯區(qū)別。負(fù)重輪比較厚大的拐角部位，凝固最慢;而負(fù)重輪的表面，凝固最快。負(fù)重輪的凝固速度隨壓力的增大而加快。
　　(3)負(fù)重輪的凝固時間隨壓力的增大而減小

4、。
　　(4)在研究壓力對縮松、縮孔的影響時，發(fā)現(xiàn)壓力的增大可以有效的減少縮孔和縮松，而當(dāng)壓力增大到100MPa后縮松和縮孔消失。
　　(5)擠壓鑄造加載方式，由常規(guī)簡單加壓調(diào)整為復(fù)合加壓。對復(fù)合加壓的擠壓鑄造工藝數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)較低的壓力下縮松縮孔就大大減少甚至消失。實驗驗證，復(fù)合加壓的負(fù)重輪件，抗拉強度和伸長率已達標(biāo)，即力學(xué)性能已符合科研項目的要求。
　　(6)文中在補縮量為4mm的復(fù)合加壓擠壓鑄造工藝中，采用澆注溫