鋁合金連桿閉式模鍛成形研究.pdf

1、閉式模鍛是最先進的近凈鍛造成形技術之一。對鋁合金連桿閉式模鍛成形過程顯微組織演變問題展開研究，是實現(xiàn)鋁合金連桿節(jié)材、節(jié)能、高效、高質(zhì)、高性能、高壽命、低成本制造的關鍵。
　　研究鋁合金連桿閉式模鍛成形過程中的顯微組織演變規(guī)律問題的目的是希望得到金屬流線沿連桿輪廓分布、顯微組織細小而均勻、材料利用率高、生產(chǎn)效率高、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、制造成本低廉的鋁合金連桿精密鍛件，為鋁合金連桿閉式模鍛成形工藝提供合適的成形工藝方案、成形工藝參

2、數(shù)以及模具設計參數(shù)，以滿足我國小型汽油發(fā)動機和汽車行業(yè)的生產(chǎn)需要，提升我國鋁合金鍛造技術水平。
　　首先，使用在Gleeble-3800熱模擬機上對2A12鋁合金進行了高溫熱壓縮實驗，獲得了該鋁合金在350℃～500℃溫度區(qū)間和0.001～5s-1變形速率下的真應力-真應變曲線；同時對高溫熱壓縮實驗的樣品進行了金相顯微組織觀察與分析。根據(jù)所得實驗數(shù)據(jù)，使用Origin軟件采用一元線性回歸的方法計算了2A12鋁合金在熱成形過程中的材

3、料參數(shù)值如激活能Q、應力水平參數(shù)?、結(jié)構(gòu)因子A及應力指數(shù)n等，建立了反映變形溫度和變形速率的2A12鋁合金的流變應力模型；利用所建立的2A12鋁合金的流變應力模型計算2A12鋁合金在不同條件下的高溫熱壓縮應力值，并與實測值進行了對比，其誤差很?。▋H為1.407％）。參照DEFORM-3D模擬軟件中的動態(tài)再結(jié)晶臨界應變模型、動態(tài)再結(jié)晶百分數(shù)模型和動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型，利用2A12鋁合金高溫熱壓縮實驗所得的不同狀態(tài)下rexd值，建立了2A

4、12鋁合金的動態(tài)再結(jié)晶臨界應變模型、動態(tài)再結(jié)晶百分數(shù)模型和動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。
　　其次，利用已建立的2A12鋁合金流變應力模型和動態(tài)再結(jié)晶模型，采用DEFORM-3D顯微組織模擬模塊對2A12鋁合金高溫熱壓縮成形過程的組織演變進行了模擬，獲得了變形量、變形溫度、應變速率對動態(tài)再結(jié)晶百分數(shù)和動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響規(guī)律；并將DEFORM-3D顯微組織模擬所得的結(jié)果與高溫熱壓縮實驗試樣的金相組織進行對比，結(jié)果表明，所建立的2A1

5、2鋁合金動態(tài)再結(jié)晶模型是正確的。
　　再次，針對美國GENERAC公司的GT999型鋁合金連桿（材料為2A12鋁合金）的結(jié)構(gòu)特點，設計了兩種不同的閉式模鍛成形工藝方案--三向閉式模鍛成形方法和可分凹模單向閉式模鍛成形方法，并利用CAD、SolidWorks軟件建立了這兩種閉式模鍛成形方法的DEFORM-3D數(shù)值模擬用3D模型；同時利用已經(jīng)建立的2A12鋁合金的流變應力模型和動態(tài)再結(jié)晶模型，采用DEFORM-3D有限元模擬分析軟件對

6、這兩種閉式模鍛成形過程進行了數(shù)值模擬分析，獲得了成形過程中的等效應力分布、等效應變分布、金屬流動情況、載荷與行程之間的關系曲線、缺陷形成與擴展、動態(tài)再結(jié)晶百分數(shù)與動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸分布等情況。DEFORM-3D模擬分析的結(jié)果表明，2A12鋁合金連桿的可分凹模單向閉式模鍛成形方法較為合理。
　　最后，確定了2A12鋁合金連桿可分凹模單向閉式模鍛成形工藝過程：圓棒料→鋸切下料→局部鐓粗→預鍛→終鍛。設計了終鍛件圖、預鍛件圖和鐓坯圖；根