4032铝合金涡旋盘锻件组织性能研究

论文摘要

随着汽车工业的飞速发展，能源短缺与环境污染已成为汽车工业所面临的主要难题。轻量化已成为汽车行业节能减排的重要目标和手段，铝硅合金做为轻质材料以其优良的性能被广泛用于汽车制造业中，其精密锻造工艺在过去的十几年中得到了广泛而深入的研究，近年来，随着汽车工业对零部件使用性能要求的不断提高，铝硅合金的锻件组织性能控制研究越来越受到人们的关注。涡旋盘是汽车空调压缩机的核心零件，在使用中要求有良好的静态强度以及耐磨性和塑韧性等，其主要的制造材料是4032铝合金，该合金属于铝硅系合金，其中Si含量在12%左右，以共晶Si形式存在，具有密度小、热膨胀系数小、耐磨性好、热传导性好等优点。本文首先研究了4032铝合金的原始材料，及其不同热处理工艺下的显微组织变化规律，结果表明，4032铝合金在520℃下固溶3.5h，其强化相颗粒能够基本溶入基底，且Si形貌不会发生明显变化而对材料产生不利影响，在150~165℃时效8~10h，强化相又会再次析出并且不会发生回溶或者Si颗粒粗化长大。为了制定涡旋盘最佳的热处理工艺，本文进行了4032铝合金的挤压实验，选择了与涡旋盘挤压实验相同的挤压比。研究了不同时效制度对挤压棒材力学性能的影响，包括拉伸性能、冲击韧性、硬度、耐磨性等的测试，结合涡旋盘实际使用时所需要的性能，发现在165℃时效8~10h，挤压棒材具有比较好的综合机械性能。本文还对涡旋盘锻件的成形质量进行了研究，分析了实际生产中，涡旋盘存在的涡旋齿高度不一致，表面凹凸不平，流线不顺、露头等缺陷产生的原因，并提出了解决措施。通过对涡旋盘锻件进行热处理，发现在520℃下固溶3.5h，165℃时效8h的热处理工艺下，涡旋齿显微组织热处理效果较明显。通过对涡旋盘进行性能测试，证明其能够很好满足使用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铝硅合金的发展及应用现状
• 1.3 铝合金热处理国内外研究现状
• 1.4 涡旋盘成形工艺国内外研究现状
• 1.5 锻件缺陷及组织性能研究概况
• 1.5.1 铝合金锻造过程中常见的缺陷及分析
• 1.5.2 有限元模拟在锻造缺陷分析中的应用
• 1.5.3 锻件组织性能研究概况
• 1.6 本课题的研究目的和内容
• 第2章 试验材料及研究方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 荧光成分分析
• 2.1.2 X 射线衍射分析
• 2.1.3 4032 铝合金原始材料组织分析
• 2.2 挤压工艺
• 2.3 热处理实验
• 2.4 性能测试实验
• 第3章 固溶时效对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.1 引言
• 3.2 固溶处理制度对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.2.1 固溶处理方案
• 3.2.2 固溶温度对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.2.3 固溶时间对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.3 时效处理制度对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.3.1 时效处理方案
• 3.3.2 时效温度对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.3.3 时效时间对4032 铝合金显微组织的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 4032 铝合金挤压工艺及性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 4032 铝合金挤压工艺
• 4.3 4032 铝合金挤压棒材性能测试
• 4.3.1 时效温度对4032 铝合金挤压棒材性能的影响
• 4.3.2 时效时间对4032 铝合金挤压棒材性能的影响
• 4.4 4032 铝合金棒材耐磨性研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 4032 铝合金涡旋盘锻件质量分析
• 5.1 引言
• 5.2 涡旋盘尺寸精度分析
• 5.2.1 涡旋盘壁厚尺寸精度分析
• 5.2.2 涡旋齿高度的尺寸精度分析
• 5.2.3 涡旋盘端面平整度分析
• 5.3 涡旋盘形状精度分析
• 5.3.1 充填不满缺陷
• 5.3.2 表面缺陷分析
• 5.3.3 其他缺陷分析
• 5.4 涡旋盘流线分析
• 5.4.1 涡旋盘成形过程流线模拟
• 5.4.2 涡旋盘实际流线分析
• 5.4.3 涡旋盘实际流线与模拟流线的对比
• 5.5 涡旋盘组织性能分析
• 5.5.1 涡旋盘组织分析
• 5.5.2 涡旋盘性能分析
• 5.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢