鋁合金連桿閉式模鍛成形研究.pdf

1、閉式模鍛是最先進(jìn)的近凈鍛造成形技術(shù)之一。對(duì)鋁合金連桿閉式模鍛成形過(guò)程顯微組織演變問(wèn)題展開(kāi)研究，是實(shí)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(guān)鍵。
　　研究鋁合金連桿閉式模鍛成形過(guò)程中的顯微組織演變規(guī)律問(wèn)題的目的是希望得到金屬流線(xiàn)沿連桿輪廓分布、顯微組織細(xì)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(shè)計(jì)參數(shù)，以滿(mǎn)足我國(guó)小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)行業(yè)的生產(chǎn)需要，提升我國(guó)鋁合金鍛造技術(shù)水平。
　　首先，使用在Gleeble-3800熱模擬機(jī)上對(duì)2A12鋁合金進(jìn)行了高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)，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(yīng)力-真應(yīng)變曲線(xiàn)；同時(shí)對(duì)高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)的樣品進(jìn)行了金相顯微組織觀察與分析。根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用Origin軟件采用一元線(xiàn)性回歸的方法計(jì)算了2A12鋁合金在熱成形過(guò)程中的材

3、料參數(shù)值如激活能Q、應(yīng)力水平參數(shù)?、結(jié)構(gòu)因子A及應(yīng)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(yīng)力模型；利用所建立的2A12鋁合金的流變應(yīng)力模型計(jì)算2A12鋁合金在不同條件下的高溫?zé)釅嚎s應(yīng)力值，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比，其誤差很?。▋H為1.407％）。參照DEFORM-3D模擬軟件中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型，利用2A12鋁合金高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)所得的不同狀態(tài)下rexd值，建立了2A

4、12鋁合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)模型和動(dòng)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(yīng)力模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型，采用DEFORM-3D顯微組織模擬模塊對(duì)2A12鋁合金高溫?zé)釅嚎s成形過(guò)程的組織演變進(jìn)行了模擬，獲得了變形量、變形溫度、應(yīng)變速率對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)和動(dòng)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?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)試樣的金相組織進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，所建立的2A1

5、2鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型是正確的。
　　再次，針對(duì)美國(guó)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(diǎn)，設(shè)計(jì)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(shí)利用已經(jīng)建立的2A12鋁合金的流變應(yīng)力模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型，采用DEFORM-3D有限元模擬分析軟件對(duì)

6、這兩種閉式模鍛成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，獲得了成形過(guò)程中的等效應(yīng)力分布、等效應(yīng)變分布、金屬流動(dòng)情況、載荷與行程之間的關(guān)系曲線(xiàn)、缺陷形成與擴(kuò)展、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)與動(dòng)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(guò)程：圓棒料→鋸切下料→局部鐓粗→預(yù)鍛→終鍛。設(shè)計(jì)了終鍛件圖、預(yù)鍛件圖和鐓坯圖；根