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轿车底盘铝合金后副车架的高真空压铸技术开发与研究

作　者: 林海
导　师: 万里
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 轿车轻量化高真空压铸铝镁合金后副车架力学性能
分类号: TG249.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

基于低碳经济及汽车行业的竞争日趋激烈,轿车轻量化技术是汽车工业可持续发展的必然方向。其中汽车底盘悬架关键零部件的轻量化及其成形技术是当前国内外重点开发的前沿领域之一。为配合广汽集团国产自主品牌轿车的开发,本文针对该车中的底盘后副车架零件,首次在国内研发了具有自主知识产权的轿车底盘后副车架用高强韧压铸铝合金及其高真空压铸成形技术,满足了自主品牌轿车的开发需求。本课题对于提升我国汽车零部件的制造技术水平,特别是压铸工业的技术水平,促进我国汽车行业的发展,有着非常重要的理论和实际意义。本文设计并优化了铝合金后副车架的高真空压铸工艺。采用FLOW-3D数值模拟软件分析了铝合金后副车架在不同工艺下的压铸充型过程,优化出了合理的浇注系统及排气/溢流系统。设计并制作了高真空压铸用模具密封结构,在使用自主研发的高真空压铸控制系统及真空截止阀时,模具型腔的真空度可在1s内达到91kPa以上。以Al-Mg合金为基础,研究了Mg、Si、Mg /Si比值、Ti、Cu、Be等微量元素对后副车架随铸试样力学性能的影响,获得了适用于后副车架高真空压铸技术的新型高强韧压铸铝合金,其化学成分约为Mg 5.6%,Si 1.78%,Cu 0.0142%,Ti 0.182%,Be 0.0035%。研究了高真空压射工艺参数如模具型腔真空度、抽真空时间、压射速度及高速切换点位置等对铸件内部质量及力学性能的影响。试验结果表明:该铝合金轿车底盘后副车架在最佳高真空压铸工艺参数:抽真空启动/停止位置分别为110mm和700mm;冲头慢压射速度0.19m/s,快压射速度5.8m/s;高速切换点240mm;型腔真空度91kPa以上时,铸件外观成形良好,组织致密,无缩孔气孔缺陷。铸件本体抗拉强度达240MPa以上、屈服强度达145MPa以上、延伸率达6%以上。最后针对后副车架压铸生产中常出现的典型缺陷如冷隔、裂纹、气孔、缩孔、粘模拉伤等,分析了它们的特征、形成机理、影响因素,并提出了防止措施和解决方案,取得了良好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题研究的来源、目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-13
  1.3 课题研究的内容  13-15
2 后副车架压铸工艺设计及优化  15-32
  2.1 浇注系统设计  16-18
  2.2 后副车架压铸模浇注系统CAE 分析  18-21
  2.3 排气/溢流系统设计  21-25
  2.4 模具密封系统设计  25-28
  2.5 模具温度控制系统设计  28-29
  2.6 压铸机的选用  29-31
  2.7 本章小结  31-32
3 后副车架压射工艺参数优化  32-55
  3.1 后副车架铝合金材料的熔化及铝液处理  32-35
  3.2 压铸用高真空装置  35-39
  3.3 后副车架高真空压铸成形工艺流程及试验方法  39-40
  3.4 铸件品质检测  40-43
  3.5 压射工艺参数对铸件性能的影响  43-54
  3.6 本章小结  54-55
4 合金成分对后副车架随铸试样力学性能的影响  55-64
  4.1 后副车架随铸试样的组织分析  55-56
  4.2 硅和镁的含量对随铸试样力学性能的影响  56-60
  4.3 其他元素对随铸试样力学性能的影响  60-63
  4.4 本章小结  63-64
5 后副车架压铸缺陷分析及对策  64-77
  5.1 解决压铸件缺陷的思路  64-65
  5.2 气孔  65-66
  5.3 缩孔  66-69
  5.4 裂纹  69-71
  5.5 冷隔  71-72
  5.6 粘模拉伤  72-74
  5.7 条纹  74-76
  5.8 本章小结  76-77
6 总结与展望  77-80
  6.1 总结  77-78
  6.2 尚待进一步研究的内容及展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
附录Ⅰ 攻读学位期间发表论文目录  84-85
附录Ⅱ 2009 中国国际铸件博览会优质铸件金奖获奖证书  85-86
附录Ⅲ 中国广东省高要市科学技术奖一等奖获奖证书  86-87
附录Ⅳ 专利申请受理通知书  87-88
附录Ⅴ 论文录用通知书  88

轿车底盘铝合金后副车架的高真空压铸技术开发与研究

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