壓鑄AM50鎂合金汽車座椅骨架的設計及組織和性能研究.pdf

1、分類號：TG146.2單位代碼：單位代碼：10190研究生學號：研究生學號：201401043密級：公開公開碩士學位論文壓鑄AM50鎂合金汽車座椅骨架的設計及組織和性能研究TheDesignMicrostructureMechanicalPropertiesofDieCastingAM50MagnesiumAlloyAutomobileSeatFrame研究生姓名研究生姓名：李明月李明月專業(yè)：材料科學與工程材料科學與工程指導教師指導教師

2、及職稱及職稱：崔曉鵬崔曉鵬（教（教授）授）培養(yǎng)單位：長春工業(yè)大學長春工業(yè)大學2017年6月研究生學位論文I摘要座椅骨架目前主要由鋼板沖壓焊接而成，隨著整車對座椅輕量化要求的日益提高，熱塑性塑料成型骨架、鎂合金骨架以及碳纖維增強復合材料骨架成為現(xiàn)階段座椅骨架用材料的重要開發(fā)方向。熱塑性塑料成型骨架成本低，但機械性能和回收性能差；碳纖維增強復合材料骨架的機械性能優(yōu)異，但價格昂貴且無法回收；鎂合金骨架的成本居中，具有良好的機械性能，可回收利用

3、，依托鑄造工藝可實現(xiàn)復雜結構的集成化，成為座椅骨架用材料的新方向。本文從輕量化和工藝可行性的角度出發(fā)，將國產(chǎn)某型乘用車前排座椅的原鋼板沖壓焊接結構采用AM50鎂合金集成鑄件取代。首先，確定了采用高壓鑄造工藝一次成型該座椅骨架鑄件，實現(xiàn)復雜造型，在保證座椅骨架原有強度和硬度的條件下實現(xiàn)座椅的減重；其次，根據(jù)汽車正常行駛和碰撞時座椅的受力情況以及座椅骨架設計方案的結構評估結果，在座椅骨架不同部位取樣，對本體試樣進行顯微組織的觀察與分析、晶粒

4、尺寸的測量、力學性能測試和斷口分析，以觀察不同區(qū)域的顯微組織和力學性能的差異化，并對差異化產(chǎn)生的原因進行分析與討論；第三，依據(jù)上述分析結果對AM50鎂合金汽車座椅骨架的結構進行再設計、模具的設計及工藝的設計與優(yōu)化，從而制造出符合要求的鎂合金汽車座椅骨架，為輕量化鎂合金座椅骨架鑄件提供結構設計及工藝優(yōu)化的開發(fā)依據(jù)。本文主要研究結果如下：（1）將座椅骨架的結構設計、模擬和工藝開發(fā)緊密結合，實現(xiàn)了替代鋼板沖焊部件的整體集成AM50鎂合金座椅骨

5、架的結構優(yōu)化和集成設計；（2）汽車座椅骨架選用AM50鎂合金，采用高壓鑄造工藝一次成型，減少了零件數(shù)量，提升了整體精度，工藝上減少了裝配過程，不需要焊接，消除了焊縫撕裂的風險，節(jié)約時間，鑄件擁有更多的自由度，可實現(xiàn)復雜的造型及減輕座椅骨架的重量，最終所得座椅骨架各個部分鑄件的質(zhì)量為：坐盆的質(zhì)量為922g，左右兩個側板的質(zhì)量分別為423g和407g，靠背的質(zhì)量為1476g，總體減重達到49.6%；（3）根據(jù)汽車正常行駛和碰撞過程中座椅骨架

6、實際受力情況，并結合座椅骨架設計方案的結構評估結果以及鑄件的實際鑄造工藝和性能分析結果，在座椅骨架不同部位取樣，利用光學顯微鏡、掃描電鏡（SEM）等對座椅骨架不同部位進行顯微組織分析，用ImageProPlus軟件對壓鑄成形后不同部位AM50鎂合金的晶粒尺寸等進行研究，并對不同部位的力學性能進行檢測與分析，發(fā)現(xiàn)座椅骨架不同區(qū)域的顯微組織和力學性能存在差異，分析認為此差異化的產(chǎn)生，一方面是由于座椅鑄件結構復雜、壁厚不均，鎂合金液在鑄件各區(qū)