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铸态组织及残余应力对汽车制动盘切削性能影响研究
| 论文题名： | 铸态组织及残余应力对汽车制动盘切削性能影响研究 |
| 关键词： | 汽车制动盘;铸态组织;残余应力;切削性能 |
| 摘要： | 汽车制动盘作为车辆制动系统中的最终执行部件，是车辆行驶安全的重要保障，根据调查获知，目前某制动盘制造企业在机加工中存在切削困难、刀具磨损严重甚至崩裂破损的问题，因崩刀损失的刀具数量占总刀具消耗量的4％左右，崩刀后产生的报废件需重新铸造生产，极大增加了企业的生产成本，影响生产效率。因此，本文以砂型铸造汽车制动盘为研究对象，对目前企业在机加工中经常出现的刀具崩裂破损的问题开展研究，围绕制动盘的切削性能，通过数值模拟和实验，重点研究其铸造过程和减应力退火过程，优化生产工艺，从而减少崩刀现象，提高刀具使用寿命。本文的主要工作内容如下: (1)以目前生产的制动盘铸件和机加工的切削刀具为对象，研究影响制动盘切削性能的主要因素。制动盘的铸态组织含有D、E型过冷石墨和大片巢窝状的铁素体组织;低残余应力状态的制动盘更有利于形成断屑，从而降低切削刀具的磨损;产生崩裂破损的刀具磨损严重，前、后刀面同时存在磨粒磨损、黏结磨损和氧化磨损，切削的制动盘含有较高含量的铁素体，增加断屑的难度，加剧刀具表面的黏结磨损，是形成刀具裂纹和崩裂破损的主要原因。 (2)采用ProCAST软件对制动盘的铸造成型过程进行数值模拟。结合模拟结果和铸造工艺设计理论，改进浇注工序的铸造工艺方案，新方案各部位充型速度未出现明显差异，冷却过程具有均匀分布的温度场，缩松缩孔等铸造缺陷明显减少;选取三种浇注温度，进一步研究新工艺方案制动盘的铸造应力场变化与分布规律，采用X射线法测量铸造盘的残余应力，并将测量值与模拟值进行对比分析。 (3)采用ABAQUS软件对制动盘的退火过程进行数值模拟。分析热时效过程中制动盘残余应力的变化情况，结合模拟结果和生产经验，对现有制动盘热处理工艺进行适当调整，通过数值模拟和残余应力测量，对新工艺方案进行分析和评价。 (4)对改进后的工艺方案进行生产验证。由于新工艺优化了制动盘铸造冷却时的温度场分布，生产的制动盘铸造缺陷消除明显，铸件质量良好，铸态组织得到了一定改善;制动盘的残余应力进一步降低，退火后应力消减率在70％以上;粗车刀具的黏结磨损有所减少，崩刀问题得到了一定改善。 |
| 作者： | 史敏杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 陈荣发;顾晓文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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