液態(tài)模鍛A356輪轂不均質(zhì)性研究.pdf

1、零件均質(zhì)性是零件制造領(lǐng)域的一個(gè)高品質(zhì)要求，是零件成形制造領(lǐng)域關(guān)鍵的共性問(wèn)題。輪轂是一種關(guān)鍵受力零件，對(duì)均質(zhì)化要求更高。液態(tài)模鍛是一種綠色的近凈成形鑄造，液態(tài)模鍛件成分和組織宏觀不均勻性與重力鑄造件之間存在明顯的差異，其成分偏析和組織偏聚產(chǎn)生的機(jī)理和受控因素以及如何控制這種不均勻程度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)零件的均值化，是液態(tài)模鍛研究過(guò)程中值得關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題。本文以A356鋁合金輪轂為對(duì)象，對(duì)液態(tài)模鍛的不均質(zhì)性進(jìn)行研究。
　　首先，對(duì)比研究了三種

2、加壓成形工藝下輪轂的不均質(zhì)性;然后，具體研究了液態(tài)模鍛輪轂的不均質(zhì)規(guī)律及相關(guān)機(jī)理;最后，采用數(shù)值模擬方法研究了液態(tài)模鍛主要工藝參數(shù)對(duì)輪轂的不均質(zhì)性的影響規(guī)律，得出均質(zhì)性最優(yōu)的液態(tài)模鍛工藝方案，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方案。
　　基于加壓鑄造對(duì)比試驗(yàn)得出加壓成形件不均質(zhì)現(xiàn)象方面的特點(diǎn):低壓鑄造偏析度最大，組織偏聚明顯，性能離差最大;鑄旋偏析度最小，鑄旋輪轂的非旋壓區(qū)晶粒尺寸大約是旋壓區(qū)晶粒的1.5倍，且旋壓區(qū)組織呈現(xiàn)了一定的方向性，性能離差

3、最小;液鍛輪轂的偏析度介中，晶粒尺寸變化較小，但共晶硅偏聚嚴(yán)重，性能離差介于兩者之間。
　　通過(guò)對(duì)比金屬型鑄造和液態(tài)模鍛條件下輪轂的不均質(zhì)性，得出液態(tài)模鍛輪轂的不均質(zhì)性規(guī)律:壓力結(jié)晶區(qū)成分、組織較為均勻，均質(zhì)性較好;急冷區(qū)產(chǎn)生負(fù)偏析，共晶硅分布不均勻;過(guò)渡區(qū)共晶硅在晶界處偏聚嚴(yán)重，導(dǎo)致性能偏離加重。經(jīng)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)分析后提出，凝固與流變的耦合是液態(tài)模鍛偏析的根本機(jī)制，并提出了偏析判據(jù)M=(1-fSC)k0-1/q和宏觀偏析度公式N

4、*=k0[（1-fSC)k0-1/q-1]。
　　單因素法模擬液態(tài)模鍛比壓、澆注溫度、模具預(yù)熱溫度和壓頭運(yùn)動(dòng)速度對(duì)輪轂的均質(zhì)性的影響，模擬表明:比壓在30MPa-90MPa之間時(shí)，輪轂的均質(zhì)性隨比壓的增大越來(lái)越好，比壓超過(guò)90MPa后，輪轂的均質(zhì)性隨比壓增大越來(lái)越差;合金液的澆注溫度越低，輪轂的均質(zhì)性越好;模具預(yù)熱溫度越高，輪轂的均質(zhì)性越好;充型速度越大，均質(zhì)性越好。確定了均質(zhì)化最優(yōu)工藝參數(shù):比壓為90MPa，澆注溫度為670℃，