6063铝合金薄板成型液态模锻工艺研究

论文摘要

液态模锻成形工艺作为铸锻结合的成形工艺，既有工艺简单，成本低的铸造优势，又有性能好，质量可靠的锻件特点，因此在世界范围内都有着较为广泛的应用。本文针对某公司原采用机械加工工艺生产通讯面板，成本高，加工周期长，材料利用率低等问题，研究了采用液态模锻成形工艺生产6063铝合金薄板件的可行性。采用液态模锻工艺生产形状复杂的零件或是为了提高生产率而采用一模多腔工艺组织生产来说，一般都采用间接液态模锻的方式。本实验也是依据这一原则选择采用间接液态模锻工艺。实验以工业用6063铝锭为原材料，采用先模拟后试验分析的研究方法，研究了间接液态模锻成形薄板件的可行性，同时对成形工艺进行了研究。实验结果表明：（1）6063合金：常压金属型铸造得到的组织，晶粒的平均直径约为50.4um，液态模锻得到的锻件组织，晶粒的平均直径约为18.7um～24.9um，晶粒得到了很大程度的细化，可见液态模锻工艺成型板件时可以使得制件组织比金属型铸造件组织明显得到细化；（2）6063铝合金采用间接液态模锻工艺生产薄板件的关键在于如何保证金属液在充型的过程中能够平稳的流动,如何解决制件的开裂问题。本课题通过改变浇口面积、提高模具预热温度和降低充型速度等方式得到了基本符合实验设计的完备的制件。（3）模具的预热温度能显著影响间接液态模锻时的成形性。对6063铝合金来说模具预热温度在200℃～300℃时能够很好的成形，但随着模具温度的升高，制件的毛刺会增大而且会出现粘模现象。（4）从本文的实验情况来看，6063铝合金在100MPa比压时，模具预热温度300℃，浇注温度730℃,保压时间为15s时能够得到较为理想的制件。本文对实验过程中试件产生的缺陷进行了较为深入的分析，提出了较为可行的解决措施，设计了一套可供生产借鉴的液锻模具。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源和意义
• 1.2 液态模锻工艺概述及发展情况
• 1.2.1 液态模锻工艺概述[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16]
• 1.2.2 液态模锻发展历史及现状
• 1.3 液态模锻工艺方法分类
• 1.4 液态模锻工艺特点及适用范围
• 第二章 液态模锻对金属热物理参数的影响及影响合金凝固的因素
• 2.1 液态模锻下金属和合金的热物理参数[24]
• 2.1.1 熔化温度（Tm）8
• 2.1.2 热导率（λ）9
• 2.1.3 密度（γ）9
• 2.1.4 结晶潜热（Lm）和比热容（C）9
• 2.2 液态模锻下金属凝固的热力学条件[25]
• 0）金属的热力学条件'>2.2.1 凝固时的体收缩（V=VLVS>0）金属的热力学条件
• 2.2.2 凝固时体膨胀（V=VLVS<0）的金属和合金的热力学条件
• 2.3 液态模锻下金属和合金凝固的动力学条件[26,27,28,29,30,31]
• 2.3.1 形核率（.N）
• 2.3.2 长大线速度（R）
• 第三章 有限元模拟分析
• 3.1 参数的选择
• 3.2 模拟过程
• 3.2.1 模拟前处理
• 3.2.2 模拟充型
• 3.3 结果分析
• 第四章 实验模具结构方案及工艺实验
• 4.1 实验材料22
• 4.2 实验所用主要设备
• 4.3 实验装置结构方案
• 4.4 6063合金液态模锻工艺参数的选择
• 4.5 合金熔炼
• 4.6 实验设计
• 4.6.1 正交试验方案设计
• 4.6.2 实验要求和过程
• 4.7 试样的选取和制备
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 宏观表象及分析
• 5.2 显微组织分析
• 5.2.1 液锻试件与原坯料及重浇注料显微组织比较
• 5.2.2 不同工艺参数对液锻件显微组织的影响
• 5.3 实验结果分析及结论
• 第六章 液态模锻薄板件缺陷情况及分析
• 6.1 常见缺陷
• 6.2 产生液锻件缺陷的原因分析
• 6.2.1 缩裂
• 6.2.2 气孔
• 6.2.3 流痕
• 6.3 解决方法
• 第七章 薄板件成形液态模锻模具设计
• 7.1 薄板件成形对模具结构的要求
• 7.2 实验模具结构设计
• 7.2.1 液锻模设计需要考虑的相关参数及计算
• 7.2.2 锻模的主要零件设计
• 第八章 结论与展望
• 8.1 本课题的结论
• 8.2 本课题的创新点
• 8.3 后期工作展望
• 参考文献
• 作者发表学术论文情况
• 致谢