輪式戰(zhàn)車用鎂合金車輪等溫擠旋成形技術(shù)及裝置研究.pdf

1、由于輪式戰(zhàn)車的戰(zhàn)略機動性好，作戰(zhàn)和支持費用低，遠距離部署起來比較方便的特點，因此世界各軍事強國非常重視新型輪式戰(zhàn)車的發(fā)展。車輪作為輪式戰(zhàn)車重要的行駛部件，對其運載能力和越野機動性有較大的影響。
　　從武器裝備輕量化角度考慮，結(jié)合輪式戰(zhàn)車對車輪的特殊要求，采用鎂合金車輪，不僅能夠減輕戰(zhàn)車自重、提高有效載荷能力，而且提高了戰(zhàn)車機動性和越野性。但鎂合金車輪在生產(chǎn)和應(yīng)用中存在著諸多缺點嚴重阻礙了其發(fā)展。
　　本文提出了集旋壓成形和擠

2、壓成形優(yōu)點相結(jié)合的全浸入式等溫擠旋成形技術(shù)，它是一種改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高材料利用率的先進制造技術(shù)。
　　以彈塑性有限元理論為依據(jù)，對戰(zhàn)車車輪等溫擠旋成形工藝特點進行分析的基礎(chǔ)上，完成了三維模型的建立。車輪采用AZ80鎂合金，利用Deform軟件進行有限元數(shù)值模擬。鎂合金車輪擠旋成形過程中，擠旋輪與車輪從不接觸到接觸狀態(tài)，由點接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榫€接觸，接觸面積逐步增加，從而接觸區(qū)壓應(yīng)力增大，改善了車輪成形質(zhì)量，提高了加工精度。
　　通過

3、對不同工藝參數(shù)下戰(zhàn)車車輪擠旋成形工藝過程的數(shù)值模擬，得到了溫度T、進給率(徑向)f、擠旋輪直徑Φ和主軸轉(zhuǎn)速n等工藝參數(shù)對擠旋成形的影響較大，并以此作為主要試驗因素，利用正交試驗法設(shè)計了試驗方案，得到了一組最優(yōu)的工藝參數(shù)組合：即溫度T=380℃、進給率f=1.5、擠旋輪直徑Φ=90mm、主軸轉(zhuǎn)速n=120 n/min，車輪成形質(zhì)量較好。
　　為了清楚地了解擠旋成形變形機理，分別沿車輪壁厚、縱向和周向取點，繪制各點的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，分

4、析發(fā)現(xiàn)：
　　（1）成形中金屬主要在徑向運動，完成車輪精密成形；
　　（2）切向基本沒有相對運動；
　?。?）軸向車輪內(nèi)外表面有相對運動，造成了壁厚的增加，這會引起車輪的擴徑和不貼模現(xiàn)象。為了定量了解壁厚變化，對車輪成形過程簡化，建立了車輪壁厚與壁厚變化量之間的數(shù)學(xué)模型，為提高車輪成形精度提供了依據(jù)。
　　鎂合金車輪成形時全部浸入在液態(tài)介質(zhì)中，利用Fluent軟件建立擠旋成形模型進行流體模擬。模擬結(jié)果表明由于有壓

5、力場的存在，在擠旋輪與車輪的間隙中產(chǎn)生負壓，而且間隙越小負壓越大，這對工件潤滑非常有利；而速度跡線圖表明，由于擠旋輪和支架的阻擋，整體流動狀態(tài)呈紊流狀態(tài)，這樣有利于恒溫槽內(nèi)液態(tài)熱量的傳遞，保證了油槽內(nèi)總體溫度的一致，同時解決了高溫下鎂合金易氧化的保護問題。
　　針對全浸入式等溫擠旋成形技術(shù)研制了擠旋成形裝置，重點設(shè)計了主軸部件、主要工藝裝備和恒溫槽的結(jié)構(gòu)。根據(jù)傅立葉定律，建立了恒溫槽保溫層厚度的“熱導(dǎo)值曲線”模型，得到δ=70mm