基于有限元分析的鋁合金輪轂結構設計及差壓鑄造研究.pdf

1、本文以汽車及特種車輛鋁合金輪轂為應用對象，在分析了差壓鑄造狀態(tài)下鋁合金熔體流動及充型特性的基礎上，對鋁合金輪轂充型過程的演變進行了數(shù)值模擬。結合差壓鑄造工藝特點和鋁合金輪轂結構形式，探討了其澆注系統(tǒng)和模具優(yōu)化設計方案。對汽車和特種車輛鋁合金輪轂進行了有限元計算，分別采用A356合金、ZL205A合金試制了汽車鋁合金輪轂、特種車輛鋁合金輪轂，并對試制的樣件進行了理化檢驗及性能測試。 本論文的研究結果表明：利用Magmasoft v

2、4.2軟件模擬差壓鑄造狀態(tài)下的溫度場、應力場及即時觀察鋁合金熔體的流動、相變過程，可為差壓鑄造工藝方案的優(yōu)化設計提供技術依據(jù)。采用合適的澆注系統(tǒng)及模具設計方案，是實現(xiàn)鋁合金輪轂差壓鑄造成形及提高鑄件內部質量的技術關鍵；采用差壓鑄造工藝與低壓鑄造工藝相比，ZL205A合金的抗拉強度、伸長率分別提高了10.2％、16.7％，ZL114A分別提高了6.7％、65％。對于差壓鑄造用鋁合金熔體，采用等離子精煉技術可減少鋁合金熔體中的氣體和夾雜，采

3、用Sr變質技術可使共晶硅晶粒由粗大的針狀或板狀變?yōu)樾☆w粒狀。 有限元計算結果表明，汽車鋁合金輪轂在9800N載荷下的最大應力為152MPa，低于其制造材料ZL101鋁合金的屈服強度（205MPa）。特種車輛鋁合金輪轂在127000N載荷下的最大應力小于164MPa，低于其制造材料ZL205A合金的屈服強度（255MPa）。采用差壓鑄造工藝試制的汽車鋁合金輪轂和特種車輛鋁合金輪轂，內部組織致密，晶粒細化，無氣孔、縮孔和疏松等缺陷。