7A04铝合金轮辋挤压成形工艺与实验研究

论文摘要

本文针对钢制轮辋存在的超重和综合力学性能不高的问题,进行了7A04铝合金轮辋成形工艺的研究,分析了变形次数对7A04铝合金性能的影响。首先,应用有限元数值模拟技术,分析了7A04铝合金轮辋反挤压成形过程以及变形速度、摩擦系数等工艺参数对成形过程的影响。数值模拟表明:7A04铝合金在460℃和10mm/s的条件下进行挤压时具有很好的流动性和低的变形抗力;在其它条件相同的情况下,摩擦系数的增加使变形的不均匀程度增大。在数值模拟的基础上,提出了一种降低成形力、提高产品质量的铝合金轮辋成形方法,采用空心坯料挤压、逐次成形,显著降低了成形力,在6300KN压力机上实现了20英寸轮辋的成形;采用大变形、等温多次成形,提高了产品的综合力学性能,与钢制轮辋相比,抗拉强度与屈服强度由400Mpa和235Mpa提高至570Mpa和510Mpa左右。实践应用表明:与钢制轮辋相比减重约55.6%,有效的实现了减重与力学性能的提高,达到了预期效果。分析了变形次数对7A04铝合金力学性能与微观组织的影响规律,确定了7A04铝合金适合的变形次数。实验表明:在实验范围内,随着变形次数的增加,强度逐渐升高,当变形次数为四次时,达到最大,继续增加变形次数强度降低。因此采用四次变形可达到最大的极限强度和屈服强度,为7A04铝合金的塑性加工提供了理论依据。在此基础上,针对现工艺存在的材料利用率低的问题进一步优化,为该产品的大批量生产做好准备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 铝合金特点及发展现状
• 1.2.1 铝合金主要特点及应用
• 1.2.2 高强铝合金的特点及国内外发展
• 1.2.3 超高强铝合金的合金化
• 1.3 铝合金车轮轮辋发展现状及优点
• 1.3.1 铝合金车轮轮辋发展
• 1.3.2 铝合金车轮轮辋优点
• 1.4 铝合金挤压成形技术
• 1.4.1 铝合金挤压技术现状
• 1.4.2 铝合金等温挤压成形
• 1.5 选题研究的目的及意义
• 1.6 主要研究内容
• 2. 挤压工艺分析及数值模拟
• 2.1 等温挤压的基本原理与方法
• 2.1.1 等温挤压的基本原理
• 2.1.2 等温挤压的实现方法
• 2.2 工艺分析
• 2.2.1 最终挤压件形状的设计
• 2.3 工艺计算
• 2.3.1 挤压力与挤压次数的确定
• 2.3.2 毛坯的形状与尺寸选择
• 2.3.3 许用变形程度的计算
• 2.4 反挤压成型的数值模拟
• 2.4.1 金属体积成形的有限元模拟的特点
• 2.4.2 体积成形有限元软件 MSC/superform 的简介
• 2.4.3 铝合金空心坯料反挤压数值模拟
• 2.5 工艺设计
• 2.5.1 工艺参数的选择
• 2.5.2 工艺方案制定
• 2.5.3 工艺重点
• 2.6 小结
• 3. 模具设计及生产验证
• 3.1 挤压模具设计
• 3.1.1 镦粗模设计
• 3.1.2 冲孔制坯模设计
• 3.1.3 反挤压模设计设计
• 3.1.4 镦挤底孔模设计设计
• 3.1.5 扩口与翻边模设计设计
• 3.1.6 模具材料的选择
• 3.2 实验验证
• 3.2.1 实验条件
• 3.2.2 成形过程
• 3.2.3 后续热处理及机加
• 3.3 实验结果
• 3.4 小结
• 4. 变形次数对7A04 铝合金力学性能的影响
• 4.1 挤压件重量分析
• 4.1.1 材料利用率较低的原因
• 4.1.2 解决方案
• 4.2 变形次数对7A04 铝合金力学性能及组织的影响
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方案
• 4.2.3 变形参数
• 4.2.4 实验方法
• 4.2.5 实验结果
• 4.2.6 实验结果分析
• 4.3 小结
• 5. 工艺与模具改进方案
• 5.1 工艺方案的制定
• 5.1.1 工艺分析及计算
• 5.1.2 工艺参数选择
• 5.1.3 工艺路线的制定
• 5.2 模具设计
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢