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A356铝合金热变形机理和旋压工艺研究
| 论文题名： | A356铝合金热变形机理和旋压工艺研究 |
| 关键词： | 汽车轮毂;铝合金;热变形机理;旋压工艺;有限元模拟 |
| 摘要： | A356是常用的Al-Si-Mg系铸造铝合金，具有良好的铸造性能和较高综合力学性能，并且因其质轻、价格适中等诸多优点，在汽车轻量化材料中逐渐占据重要的地位，广泛应用于制造汽车车身、轴承以及轮毂等重要的零部件。目前主要采用低压铸造技术生产的铝合金轮毂无法满足大尺寸、高负荷需求，采用锻造技术生产的铝合金轮毂成本又较高。采用旋压成形生产铝合金轮毂具有不受尺寸制约、外形美观、性能良好、安全性高、节省材料等优点，成为新颖的成形技术并且发展势头良好。将热旋压用于铸造坯料的轮毂“铸旋新工艺”，以质量接近锻造轮毂，成本接近铸造轮毂的优势，成为铝合金轮毂生产的重要发展方向，然而，目前针对铸造铝合金的热旋压技术所开展的基础性研究还很少。有鉴于此，本文针对A356铸造铝合金的热旋压成形机理和工艺进行研究。 首先，通过热压缩实验和热拉伸实验，研究了A356铸造铝合金的热变形行为和机理。获得了该合金在不同变形温度和应变速率条件下的真实应力-应变曲线，分析了变形条件对流动应力的影响，流动应力对变形温度敏感，而对应变速率的敏感程度次之；通过高温变形动力学计算和组织观察，确定了合金热压缩变形中的动态回复机制，建立了A356铝合金的高温变形本构方程；研究了A356铝合金的高温塑性性能，建立了合金热加工图，并据此确定了合适的旋压变形条件是：变形温度330℃～360℃，应变速率10s-1～50s-1。 在此基础上，进行了A356铝合金轮毂的热旋压成形实验，分析了热变形在合金组织性能调控中的作用。结果表明随着变形量的增加，轮毂强度指标平缓上升而塑性明显提高，尤其是旋压变形量超过30％时，延伸率的提高非常显著；通过轮毂金相组织观察发现，随着变形量的增大，初始铸造枝晶结构转变为方向性的带状结构，枝晶间距减小同时产生细化，共晶硅被打碎呈弥散分布。轮辋纵截面流线观察发现，壁厚方向上变形不均匀，心部变形明显小于内外表面的变形。 建立了A356铝合金轮毂热旋压三维有限元模型，采用ABAQUS有限元软件，模拟了旋轮结构和铸坯开口角对轮辋壁厚变形的影响，优化了旋轮和铸坯开口角，并经实验证实明显提高了轮辋纵截面变形的均匀性。 |
| 作者： | 马桂艳 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 张海渠;张士宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 沈阳大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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