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华泰镁合金轮毂结构再设计和挤压铸造工艺优化
| 论文题名： | 华泰镁合金轮毂结构再设计和挤压铸造工艺优化 |
| 关键词： | 镁合金轮毂;结构设计;应力分析;挤压铸造;数值模拟 |
| 摘要： | 镁合金作为最轻的商用金属结构材料之一，是轻量化的理想材质，具有非常重要的技术经济价值。 轮毂作为车辆上的高速运动旋转部件，重量减轻可以有效的降低能耗、改善整车的加速及制动性能、提高驾乘舒适性及安全性等优点。采用轻量化材料实现轮毂的更新换代是实现这一目的有效途径。但是现有轮毂的结构都是针对钢和铝合金设计开发的。要将镁合金用于轮毂，必须对原钢、铝合金轮毂的服役要求，对轮毂结构进行材料替代进行结构再设计，确保服役性能，并针对镁合金工艺特性开发新成型工艺，确保产品工艺质量。 为推动镁合金在轮毂上的合理应用，本研究应用有限元法对华泰轮毂的铝、镁两种材料的轮毂进行了服役应力分析，优化轮毂结构，降低服役应力峰值，提高轮毂使用安全性。同时还采用数值模拟软件对镁合金轮毂挤压铸造过程的充型速度场、温度场、凝固固液相分布、凝固时间与铸件缺陷形成的关系进行研究，确定最佳挤压铸造工艺参数。根据上述分析模拟的结果，确定了轮毂的最佳结构形式及浇注系统，进行挤压铸造模具设计。研究结果如下： 1.华泰轮毂采用整体式设计结构代替原有的两半式螺栓连接结构，可以简化制造工序，减少工装夹具等的制作，节省人力物力财力等优点。 2.对结构再设计的轮毂进行有限元分析，分析离心力、轮毂旋转周边应力、位移的交变、模态等影响，对轮毂的结构设计具有重要作用。 3.由于镁合金弹性模量较低，可通过较大的弹性变形实现整体承载，对于相同结构尺寸的轮毂，但材料从铝合金改为镁合金后，服役应力峰值从33.14MPa降低到26.14MPa，降幅达21.12％，应力集中程度趋于缓和，交变幅度变小，整体应力分布变得更均匀。 4.在浇注温度680℃，模具预热温度240℃，冲头压射速度0.3m/s，保压压力80MPa的条件下，充型液流速度均匀，充型状态良好，完成充型后的铸件温度分布均匀；铸件凝固平稳迅速，按照设计的顺序完成凝固；铸件内部质量较好，产生的少量缺陷集中在浇注系统，可机械加工去除。 华泰轮毂采用镁合金替代铝合金，不仅质量可减轻27％，在结构方面，应力分布更加均匀，更适合轮毂的运动；并且轮毂的制造方式的改进，使得生产更为简单。工艺收得率大于60％，生产效率也有所提高，每只轮毂的生产周期小于120s。 |
| 作者： | 常欢欢 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 龙思远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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