華泰鎂合金輪轂結(jié)構(gòu)再設(shè)計和擠壓鑄造工藝優(yōu)化.pdf

1、鎂合金作為最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料之一，是輕量化的理想材質(zhì)，具有非常重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值。
　　 輪轂作為車輛上的高速運動旋轉(zhuǎn)部件，重量減輕可以有效的降低能耗、改善整車的加速及制動性能、提高駕乘舒適性及安全性等優(yōu)點。采用輕量化材料實現(xiàn)輪轂的更新?lián)Q代是實現(xiàn)這一目的有效途徑。但是現(xiàn)有輪轂的結(jié)構(gòu)都是針對鋼和鋁合金設(shè)計開發(fā)的。要將鎂合金用于輪轂，必須對原鋼、鋁合金輪轂的服役要求，對輪轂結(jié)構(gòu)進(jìn)行材料替代進(jìn)行結(jié)構(gòu)再設(shè)計，確保服役性能，并針對鎂合

2、金工藝特性開發(fā)新成型工藝，確保產(chǎn)品工藝質(zhì)量。
　　 為推動鎂合金在輪轂上的合理應(yīng)用，本研究應(yīng)用有限元法對華泰輪轂的鋁、鎂兩種材料的輪轂進(jìn)行了服役應(yīng)力分析，優(yōu)化輪轂結(jié)構(gòu)，降低服役應(yīng)力峰值，提高輪轂使用安全性。同時還采用數(shù)值模擬軟件對鎂合金輪轂擠壓鑄造過程的充型速度場、溫度場、凝固固液相分布、凝固時間與鑄件缺陷形成的關(guān)系進(jìn)行研究，確定最佳擠壓鑄造工藝參數(shù)。根據(jù)上述分析模擬的結(jié)果，確定了輪轂的最佳結(jié)構(gòu)形式及澆注系統(tǒng)，進(jìn)行擠壓鑄造模具設(shè)

3、計。研究結(jié)果如下：
　　 1.華泰輪轂采用整體式設(shè)計結(jié)構(gòu)代替原有的兩半式螺栓連接結(jié)構(gòu)，可以簡化制造工序，減少工裝夾具等的制作，節(jié)省人力物力財力等優(yōu)點。
　　 2.對結(jié)構(gòu)再設(shè)計的輪轂進(jìn)行有限元分析，分析離心力、輪轂旋轉(zhuǎn)周邊應(yīng)力、位移的交變、模態(tài)等影響，對輪轂的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要作用。
　　 3.由于鎂合金彈性模量較低，可通過較大的彈性變形實現(xiàn)整體承載，對于相同結(jié)構(gòu)尺寸的輪轂，但材料從鋁合金改為鎂合金后，服役應(yīng)力峰值從

4、33.14MPa降低到26.14MPa，降幅達(dá)21.12％，應(yīng)力集中程度趨于緩和，交變幅度變小，整體應(yīng)力分布變得更均勻。
　　 4.在澆注溫度680℃，模具預(yù)熱溫度240℃，沖頭壓射速度0.3m/s，保壓壓力80MPa的條件下，充型液流速度均勻，充型狀態(tài)良好，完成充型后的鑄件溫度分布均勻；鑄件凝固平穩(wěn)迅速，按照設(shè)計的順序完成凝固；鑄件內(nèi)部質(zhì)量較好，產(chǎn)生的少量缺陷集中在澆注系統(tǒng)，可機(jī)械加工去除。
　　 華泰輪轂采用鎂合金替