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镁合金轮毂挤压工艺研究

作　者: 殷银银
导　师: 杨永顺
学　校: 河南科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镁合金轮毂热压缩实验挤压和胀形工艺数值模拟工艺优化成形实验力学性能
分类号: U463.343
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着自然资源匮乏、环保要求的日趋严格,轻量化发展成为车辆行业的发展趋势。镁合金以其资源丰富、轻质、良好的机械性能,已经在车辆的部分零部件上得到广泛应用。目前铝合金已在轿车轮毂上得到普遍应用,与之相比,镁合金材料应用于汽车轮毂更有其优势:可以减轻汽车质量,减少油耗;具有较高的弹性模量,减震性能好,用作轮毂时更适合在高低不平的路面行驶。轮毂起到承载车重、传递动力的作用,力学性能要求较高,但镁合金室温下塑性差,塑性成形困难,压铸成型过程中又容易产生缩孔、疏松等缺陷,降低了零件的机械性能,导致镁合金轮毂在汽车上的应用受到限制。本文提出挤压和胀形工艺来成形镁合金轮毂,通过塑性变形改善制品组织结构,提高镁合金的力学性能,进而取代铝合金应用到汽车轮毂上。首先进行铸态AZ80A镁合金的热压缩实验,研究变形温度、应变速率对AZ80A镁合金流变应力的影响,得到最佳的变形温度和变形速度。根据镁合金热压缩实验得到的真实应力-真实应变数据,建立镁合金热变形的流变应力模型。借助该模型,使用DEFORM-3D软件对镁合金轮毂不同挤压工艺成形过程进行数值模拟研究,分析金属流动规律,验证挤压工艺的可行性,最后根据模拟结果对轮毂成形进行工艺优化。设计加工出挤压及胀形模具,进行轮毂成形实验。确定主要成形工艺参数:挤压温度380~410℃、金属流动速度0.15mm·s-1(挤压速度可根据变形程度计算)、胀形温度200~250℃。通过试验成形出镁合金轮毂产品,对成形的轮毂产品进行拉伸试验,检测轮毂不同部位的力学性能。结果表明:塑性变形对镁合金性能有较大的强化作用,轮毂最大抗拉强度、拉伸屈服强度及延伸率明显优于铸态试样,能满足汽车轮毂的使用要求。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-17
  1.1 引言  8
  1.2 镁及镁合金的发展概况  8-9
  1.3 镁及镁合金的特点  9-10
  1.4 镁合金构件成形方法  10-13
    1.4.1 铸造成型  10-11
    1.4.2 塑性成形  11-13
  1.5 镁合金的应用  13-14
  1.6 课题研究的内容与意义  14-17
    1.6.1 汽车轮毂发展历程  14
    1.6.2 镁合金轮毂优点及存在问题  14-15
    1.6.3 本课题的主要研究内容和意义  15-17
第2章镁合金热压缩试验  17-26
  2.1 实验  17-18
    2.1.1 实验目的及方案  17
    2.1.2 实验设备  17
    2.1.3 试样材料及尺寸  17
    2.1.4 压缩试验方法  17-18
  2.2 温度对流变应力的影响  18-19
  2.3 应变速率对流变应力的影响  19-21
  2.4 镁合金流动应力方程的建立  21-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章轮毂成形工艺分析及数值模拟研究  26-45
  3.1 工艺分析  26
  3.2 工艺路线  26-28
    3.2.1 挤压方式的选择  27-28
    3.2.2 轮辋扩口方式的选择  28
  3.3 DEFORM-3D 简介  28-30
  3.4 数值模拟前处理  30-32
    3.4.1 轮毂几何模型的建立  30
    3.4.2 网格划分及重划规则  30-31
    3.4.3 镁合金材料模型的建立  31
    3.4.4 模拟参数的设定  31-32
  3.5 工艺路线1 挤压数值模拟  32-35
    3.5.1 挤压模拟设置  32-33
    3.5.2 挤压模拟结果分析  33-35
  3.6 工艺路线2 挤压数值模拟  35-44
    3.6.1 正挤压模拟设置  35-36
    3.6.2 正挤压数值模拟结果  36-39
    3.6.3 复合挤压模拟设置  39-40
    3.6.4 复合挤压数值模拟结果  40-44
  3.7 本章小结  44-45
第4章轮毂挤压及胀形实验  45-56
  4.1 实验条件  45-46
  4.2 正挤压试验  46-48
    4.2.1 工艺参数  46-47
    4.2.2 正挤压模具设计  47
    4.2.3 实验结果  47-48
  4.3 复合挤压  48-50
    4.3.1 工艺参数  48
    4.3.2 复合挤压模具设计  48-49
    4.3.3 实验结果  49-50
  4.4 挤压工艺优化  50
  4.5 胀形实验  50-52
    4.5.1 工艺参数  50-51
    4.5.2 胀形模具设计  51-52
    4.5.3 实验结果  52
  4.6 力学性能检测  52-56
    4.6.1 检测设备  52-53
    4.6.2 拉伸试样处理  53
    4.6.3 检测结果  53-54
    4.6.4 断口形貌  54-56
第5章结论  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间的研究成果  61

镁合金轮毂挤压工艺研究

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