铸旋轮毂热旋压过程的数值模拟及工艺优化

为了优化铸旋铝合金轮毂的生产工艺,基于旋压变形的特点,建立了铸旋铝合金轮毂三旋轮热旋压复杂过程的三维有限元模型。采用所建立的有限元模型对实际的A356合金轮毂铸坯热旋压过程进行了数值模拟,对旋压载荷进行了分析,为旋压设备的选择和模具设计提供了依据;同时研究了铸坯开口角和旋轮轨迹分别对轮辋和内轮缘处应变分布的影响规律,获得了合理的开口角度和优化的旋轮轨迹。     

A356铝合金轮毂铸旋新工艺的应用与毛坯设计

阐述了铝合金轮毂铸旋新技术的应用及发展,制定了铝合金轮毂铸旋新工艺的工艺流程并介绍了其工艺原理。结合轮毂轮辋旋压变形过程,通过实物设计和分析,提出了铸旋铝合金轮毂毛坯的设计流程,确定了设计前后的体积比为(1.03±0.1)∶1,制定了旋压前毛坯造型的设计规范。铝合金轮毂铸旋新工艺综合了低压铸造和旋压加工的优点,极大地提高了轮毂的精度、强度。     

基于有限元模拟的铸旋轮毂内轮缘部位旋压成形分析

针对A356铝合金铸旋轮毂旋压成形中出现的内轮缘部位力学性能不足的问题,基于有限元模拟的方法对内轮缘部位的旋压成形过程进行了研究分析。为了得到有限元模拟用的材料参数,在A356铝合金铸旋轮毂的铸坯上取样,在温度为360℃且应变速率为0.0001~0.1 s-1的条件下进行高温拉伸试验。使用Abaqus软件建立了轮毂旋压过程的模型,分两步分析了旋压过程中内轮缘部位的成形过程。研究了工艺参数中旋压进给量和摩擦系数对内轮缘部位等效应变的影响规律。模拟结果为优化力学性能、改善工艺参数提供了依据。     

铸旋轮毂内轮缘部位数值模拟及工艺优化

针对A356铝合金铸旋轮毂旋压成形中出现的内轮缘部位机械性能不足的问题,基于数值模拟方法对内轮缘部位旋压成形过程进行研究分析。通过温度为300~375℃,应变速率为0.0001~0.1 s~(-1)的高温拉伸实验,得到数值模拟中所需的材料参数。运用Abaqus软件建立不同芯模的轮毂旋压模型分析内轮缘部位的成形过程并进行了相应的实验验证。内轮缘部位的旋压成形数值模拟与成形件的微观组织形貌分析结果表明,几种不同的芯模旋压模型中,斜面模型的整体变形量和变形均匀性要远大于原始模型,圆弧模型次之。不同芯模结构和旋轮进给路径对内轮缘部位的影响规律的分析结果,为优化机械性能、改善工艺参数提供了依据。     

挤压铸造重载汽车用铝合金车轮的组织及性能

采用挤压铸造工艺制备了重载汽车用铝合金车轮,对制备的铝合金车轮的组织、力学性能进行了检测分析。结果表明,挤压铸造铝合金车轮的力学性能明显高于低压铸造车轮。其中抗拉强度和屈服强度高于低压铸造车轮10%以上,但不同部位存在组织、性能不均匀现象。内外轮缘组织致密、细小均匀,对应的力学性能较高,而轮辐和轮辋部位冷却速度相对较慢、组织粗大,力学性能低于内外轮缘部位。车轮经弯曲疲劳、径向疲劳、冲击试验验证,满足重载汽车使用要求。     

铸旋铝轮毂低压铸造过程的数值模拟及工艺优化

铸旋铝合金轮毂以其高强度、轻量化的特点逐渐成为铝合金轮毂的一个重要发展方向。通过铸造模拟软件MagmaSoft对铸旋的压铸过程进行模拟，根据模拟结果优化模具结构和生产工艺，解决轮辐根部缩松问题，提高铸造成品率，为企业带来一定的经济效益。     

一种铝合金轮毂铸旋成形工艺

介绍了铝合金轮毂铸旋成形工艺技术,铸旋工艺能够满足铝轮毂的高强度、轻量化要求,是未来铝合金轮毂工艺发展的主要方向之一。从铸旋生产背景、流程、铸旋工艺原理方面进行了介绍,并着重对影响旋压工艺的多种因素、参数设置及工艺优化进行了重点分析和说明,为铸旋成形工艺的研究提供了参考方向。     

I-DEAS软件在轮毂有限元分析中的应用

优化了铝合金轮毂的开发流程.采用I-DEAS软件对铝合金轮毂的弯曲疲劳、径向疲劳及冲击试验进行有限元分析,证明仿真分析可以满足指导车轮设计,优化车轮结构的要求.     

A356铝合金轮毂低压铸造数值模拟以及组织与力学性能

采用轻质铝合金构件是实现汽车轻量化的重要策略,轮毂作为典型车用铝合金零件,其成形质量与低压铸造工艺参数密切相关。本文采用ProCAST有限元软件对A356铝合金轮毂低压铸造过程进行模拟仿真,研究了浇注温度及保压时间对轮毂成形质量的影响。并利用优化参数对轮毂进行铸造,对其成形质量及组织性能进行分析;同时,对轮毂不同部位进行微观组织及力学性能分析;对轮辋部位进行拉伸性能测试。结果表明：在浇注温度为700℃、保压时间为80 s时,铝液充型平稳,凝固符合顺序凝固原则,其铸造缺陷产生的概率最低;轮毂由内至外晶粒尺寸逐渐减小,由轮毂中心部位的58μm减小至外轮缘的23μm;轮辋部位抗拉强度可达228 MPa,屈服强度为170 MPa,断后伸长率为6%。     

挤压7A04铝合金轮辋断裂失效分析

利用Instron万能试验机研究了失效7A04铝合金轮辋轮辐径向、轮辐切向及轮毂轴向的拉伸性能,采用金相显微镜和扫描电子显微镜分析了轮辐、轮毂及卡槽失效部位的显微组织和断口形貌。结果表明,7A04铝合金轮辋轮辐径向、轮辐切向及轮毂轴向的显微组织及力学性能均符合要求;7A04铝合金轮辋失效的主要原因是在加工的过程中卡槽位置圆角过小,在服役过程中卡槽处产生应力集中,进而引发了多源性疲劳断裂以及韧脆混合型断裂,最终导致轮辋失效。     

铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证

对几百款铝合金车轮的冲击试验、弯曲疲劳试验和径向疲劳试验进行了有限元分析,并通过台架试验进行验证对比,研究总结出了低压铸造铝合金车轮有限元强度分析的方法及边界条件,为铝合金车轮的结构设计和安全使用提供了参考。     

轮毂闭式反挤压成形工艺研究

汽车轻量化是世界汽车发展大趋势。试验证明,汽车整备质量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3~0.8L。目前大部分汽车安装的轮毂为铸造铝合金轮毂(以乘用车为主)或钢质车轮(以商用车为主)。锻造铝合金轮毂重量比铸造铝合金轮毂的重量轻10%左右,比钢质轮毂重量轻2/3左右。因此,采用锻造铝合金轮毂符合汽车轻量化发展的大趋势。市场上锻造轮毂成形工艺复杂,导致锻造轮毂成本过高,锻造轮毂的应用推广较为缓慢。闭式反挤压成形工艺利用一套模具直接成形轮毂的轮辋、轮缘,缩短轮毂锻件成形工序。因此,闭式反挤压成形轮毂工艺可降低锻造轮毂生产成本,加速推广锻造轮毂的应用和汽车轻量化的进程。闭式反挤压成形轮毂工艺通过有限元模拟及试验验证,证明该工艺稳定、可行。     

Process Modeling of Low-Pressure Die Casting of Aluminum Alloy Automotive Wheels

Although on initial inspection, the aluminum alloy automotive wheel seems to be a relatively simple component to cast based on its shape, further insight reveals that this is not the case. Automotive wheels are in a select group of cast components that have strict specifications for both mechanical and aesthetic characteristics due to their important structural requirements and their visibility on a vehicle. The modern aluminum alloy automotive wheel continues to experience tightened tolerances relating to defects to improve mechanical performance and/or the physical appearance. Automotive aluminum alloy wheels are assessed against three main criteria: wheel cosmetics, mechanical performance, and air tightness. Failure to achieve the required standards in any one of these categories will lead to the wheel either requiring costly repair or being rejected and remelted. Manufacturers are becoming more reliant on computational process modeling as a design tool for the wheel casting process. This article discusses and details examples of the use of computational process modeling as a predictive tool to optimize the casting process from the standpoint of defect minimization with the emphasis on those defects that lead to failure of aluminum automotive wheels, namely, macroporosity, microporosity, and oxide films. The current state of applied computational process modeling and its limitations with regard to wheel casting are discussed.     

微量Sc对2A14铝合金轮毂组织与性能的影响

采用铸锭冶金及等温复合锻造方法,制备了含Sc的2A14铝合金轮毂锻坯,研究了Sc对锻坯组织与性能的影响。结果表明,Sc含量提高至0.3%时,2A14铝合金的晶粒得到明显的细化,大部分晶粒呈等轴晶状态。添加Sc提高了2A14铝合金的伸长率,但其抗拉强度明显降低,使其低于400MPa,原因在于添加Sc后,大量消耗2A14铝合金中的Cu元素,导致强化相θ′-Al2Cu体积分数减少。但Sc能有效抑制合金中的再结晶,减小轮毂锻坯各部位的性能差异,并提高合金的耐热性能。     

铝合金在汽车车轮上的应用

针对铝合金车轮市场的迅速发展,分析了车轮轮辋的类别、特点及使用,研究了铝合金车轮的性能特点,介绍了车轮的常用材料、制造方式和结构,同时指出了铝合金车轮的选择,铝合金轮辋、轮毂的维护。     

铝合金轮毂低压铸造凝固过程数值分析及模具优化

利用ANSYS对某铝合金轮毂工艺方案进行模拟分析,模拟结果显示,铝合金轮辋与轮辐的肋部交接位置易出现孤岛现象,为此设计了轮辐与轮辋交接处的冷却系统及相应的参数。通过对改进前后2种工艺方案模拟结果的对比分析,证明改进后的工艺方案明显减小了孤岛效应。将改进后的工艺方案投入试生产,产品抽检结果与模拟结果基本吻合。     

低压铸造铝合金轮毂铸型壁厚与铸件壁厚的关系

依据数学理论和低压铸造原理,提出模具壁厚和铸件壁厚存在着δt/h=3λ/2cλw的比例关系时,液态金属流过铸型表面才能达到最大的温度梯度。低压铸造铝合金轮毂热节处δt/h=1.8～2.2时,有利于轮辋的补缩和热节处的凝固。通过实际生产和有限元模拟分析对铸型壁厚与铸件壁厚的上述关系进行了验证。     

铝合金车轮轮缘开裂缺陷分析

简述了铝合金车轮轮缘开裂的缺陷特征,检测了车轮的相关尺寸、化学成分、力学性能、显微组织和断口形貌,并对车轮的瞬态冲击过程进行了计算机模拟分析。结果表明,开裂车轮的力学性能、化学成分、显微组织符合标准要求,其断口部位存在细小氧化渣;而汽车的非正常驾驶使轮辋变形,最终导致轮缘开裂。     

铝合金副车架前铸铝支座铸造工艺研究

铝合金副车架前铸铝支座属于薄壁类铸件,为了更好地保证产品质量,确保铸件外观、性能均符合技术要求,本文从铸件结构特性、铸造热节、浇注方案、工艺参数等方面进行工艺研究分析。实践结果表明,通过对前铸铝支座的结构特性分析,利用砂芯成型铸件局部内凹结构,增设网格改善铝液充型能力、增强产品热节部位补缩效果,增加风冷进行局部冷却、优化浇注系统、优化顶杆排布等方法可以很好地提高铝液充型能力、改善铸件局部过热、实现顺序凝固、避免打料变形等问题,极大程度地解决了前铸铝支座铸造缺陷,提高了铸件成品率。     

超声冲击处理对 7A52 铝合金焊接接头表层组织及性能的影响

目的研究超声冲击处理对7A52铝合金焊接接头表层组织及性能的影响。方法用双丝MIG焊接方法对7A52铝合金进行焊接,采用UIT-125型超声冲击机对其焊接接头进行全覆盖处理;通过金相显微镜,对超声冲击处理后的焊接接头组织变化规律进行观察分析;利用显微硬度计和磨擦磨损试验机测试研究其接头力学性能。结果超声冲击处理后,焊趾处形成相对连续、均匀、光滑的过渡圆弧,可以有效地缓解焊接接头的应力集中,7A52铝合金焊接接头表面得到了明显强化,形成一层致密的塑性变形层,接头表面晶粒细化,母材的表层塑性变形厚度可达15μm左右,热影响区的表层塑性变形厚度可达25μm左右,显微硬度和耐磨性显著提高。结论经超声冲击处理后,7A52铝合金焊接接头表面的塑性变形层最厚处可达20μm左右,形成了具有大致平行于焊接接头表面择优取向的形变织构。沿厚度方向1.5 mm内,热影响区的硬度最高可达162HV,焊缝区的最高硬度为113HV,相比之前提高了21.5%,表层的耐磨性得到较为明显的提高。