镁合金轮毂挤压铸造技术研究

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1、镁合金轮毂挤压铸造技术研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：李凤娥指导老师：龙思远教授专业：材料加工工程学科门类：工学重庆大学机械工程学院二OO八年四月AStudyonSqueezingCastingTechnologyforMagnesium-AlloyWheelProductionAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyLiFen

2、geSupervisor:Prof.LongSiyuanMajor:MaterialProcessingEngineeringCollegeofMechnicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2008中文摘要摘要节能降耗、提高性能已经成为当今汽车、摩托车发展的一种必然趋势。轮毂作为车辆上的高速运动部件，重量减轻可以有效的降低能耗、改善整车的加速及制动性能、提高驾乘舒适性及安全性。采用轻量化材料实现轮毂的更新换代是实现这一目的有

3、效途径。镁合金作为最轻的商用金属结构材料之一，具有比重小、价格低、比强度高、阻尼减振性能突出等优点，在轮毂上拥有诱人的应用前景。但是，现有轮毂的结构都是针对钢和铝合金设计的、采用与镁合金不同的生产工艺。要将镁合金用于轮毂，必须对原钢、铝合金轮毂的服役要求，对轮毂结构进行材料替代在设计，确保服役性能；并针对镁合金工艺特性开发新成形工艺，确保产品工艺质量。为推动镁合金在轮毂上的合理应用，本研究应用有限元法，对嘉陵摩托车铝、镁两种材料的轮毂进行了服役应力分析，优化轮毂结构，降低服役应力峰值，提高轮毂使用安全性

4、。同时还采用数值模拟软件对镁合金轮毂挤压铸造过程的液气两相充型流、充型速度场、温度场、凝固固液相分布、凝固时间与铸件缺陷形成的关系进行研究，确定最佳挤压铸造工艺参数。根据上述分析模拟的结果，确定了轮毂的最佳结构形式及浇注系统，进行挤压铸造模具设计。研究结果如下：①嘉陵轮毂采用的倾角式辐条结构、辐条与轮圈的过渡圆角较小，导致服役峰值应力集中出现在轮辐与轮圈的过渡部位；②针对镁合金疲劳强度较低的现实，对轮毂结构进行再设计，增大轮辐与轮圈之间的过渡圆角，将服役应力峰值从37.9MPa降到23.68MPa，确保

5、轮毂的服役可靠性。③在浇注温度680℃，模具预热温度250℃，冲头压射速度0.15m/s，保压压力80MPa的条件下，充型液流速度均匀，充型状态良好，完成充型后的铸件温度分布均匀；铸件凝固平稳迅速，按照设计的顺序完成凝固；铸件内部质量较好，产生的少量缺陷集中在浇注系统，可机械加工去除。④完成了模具的模架、动定模镶块、动定模套板、分流锥等构件和抽芯机构、推出复位机构的设计，并完成虚拟装配，形成完整的三维模具装配图，确保设计的挤压铸造模具的使用价值。目前，该副模具正在重庆硕龙科技有限公司进行制作。关键词：镁

6、合金轮毂，挤压铸造，应力分析，结构再设计，数值模拟，模具设计I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTOilconsumptionreductionandperformanceenhancementhavebecomethedevelopmenttrendofroadvehicles,especiallyofmotorcycles.Duetotheirnatureofhigh-speedmotionandrotation,weightreductionofthewheelsisthemostef

7、ficientwaytoreducetheoilconsumption,toimprovetheacceleratingandbrakingperformance,toenhancetheridingcomfortofaroadvehicle.Naturally,useoflightweightmaterialsonthewheelsisthemoststraight-forwardwaytoachievethegoal.Mgalloyshavedifferentmechanicalandprocess

8、ingpropertiesincomparisonwithmostwidelyusedsteelandaluminumalloys.Consequently,Mgalloyscannotbedirectlyusedonthecommercialwheelsbeforethestructureofthewheelsisredesignedinaccordancewiththeserviceconditionandcomplianttothep