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汽车镁合金轮毂铸造模具的设计
- 2020-04-01-

为更进一步完善汽车镁合金轮毂铸造模具的设计,运用Pro/E软件对汽车轮毂模具开展了三维造型设计,对汽车轮毂完成了模具装配和分模设计,对镁合金轮毂挤压铸造过程开展了数值模拟。结果显示:因为存有有凹槽,造成轮辐中部液体流动速度降低了,处在凹槽里的气体受到两边的液体包围着,无法立即排出导致凝固过程中发生气孔缺陷。采用冷却水道完善设计,提高了浇口尺寸和充型速度,镁铝合金汽车轮毂铸造模具在实际运用中收到较好的作用。

环保节能渐渐作为摩托车及汽车技术发展的关键部分。因此近几年来全球各大汽车集团公司为了能争取市场,不仅越来越美化外观,并且重点降低了燃油消耗量及提高汽车的性价比,这也是现代汽车技术发展的趋势。

采用镁合金轮毂设计有以下优点:①降低了汽车自身重量,以达降低了能源消耗,提高环保的作用;②加强刹车、加速等车辆操控性能;③阻尼性好,加强车辆稳定性;④导热性好,以防长时行车产生爆胎问题。

文中采用镁铝合金使轮毂轻量化,采用pro/E软件对轮毂结构重新设计,采用挤压铸造技术。采用有限元分析并模拟镁合金工艺量值,完善铸造工艺和模具设计,避开太多的模具修改,使新产品研发周期减短,试模经费降低了。

1、汽车轮毂模型实体设计

采用Pro/E软件对实体进行旋转截面的设计并建立了回转中心线,进行模型。

2、挤压铸造镁合金轮毂的数值模拟

2.1模拟初期处理

轮毂材质采用AZ91D,模具材料采用H13钢,在材质参考中可查出这两种材质具体的物理基本参数。采用重复模拟分析结果对照拟定各工艺基本参数以下:铸型起初温度是300℃,浇注温度是680℃,冲头压射速率是0.7m/s,保压压力为80MPa,在金属彻底充满型腔后,将压力在85ms内快速增大到100MPa。

2.2有限元分析

ANSYS含有多种的网格划分方法,划分精度属于8级。共计含有了4988040个单元。AZ91D物理性能参数分别为密度ρ=1680kg/m3,比热容c=1.3kJ/kg·k,液相线温度θ=595℃,固相线温度θs=470℃,潜热H=373kJ/kg,热传导系数k=90W2/m.k。计算中采用的镁合金液浇注温度为700℃,模具原始温度为300℃,浇注速度为0.7m/s,保压时间为40s。镁合金轮毂的整体填充过程在5s内进行各时间的填充状态和温度场分布。

可看到,先镁合金液稳定地从浇口进到且添充轮毂轮芯一部分,再渐渐地注入至每一个轮辐中。于1.03s时合金液抵达轮毂和轮辐交接处,于2.52s时处于各轮辐顶端间的镁合金液汇聚在一起,此时温度处于640℃左右,镁合金前段一部分属于完全流动情况。于3.95s的情况下镁合金液前段抵达轮毂顶端部位,并且轮毂被完全充型,这时上端合金液温度是590℃左右,处于可流动情况故不易发生冷隔缺陷和欠铸,轮毂下端部位合金温度是630℃左右,上下端温度差大概50℃,当添充结束尾段,轮芯上方的合金温度依然与浇注温度(690℃)相贴近。

从轮毂添充解析过程总可看得出:因为存有有凹槽,因此当合金液体前段抵达轮辐中央处的情况下,造成轮辐中部液体流动速率很慢,处于凹槽里的空气或许会受到两端的液体包围,无法及时逃逸以致凝固过程中发生气孔缺陷。

应用pro/e软件完成了汽车轮毂模具的实体设计,对其进行了三维造型检测,确定采用层切面法,设置层数10和偏距20mm,实现了镁合金轮毂铸造模具的有限元模型,完成各时间的填充状态和温度场遍布模拟。希望此介绍对您有所帮助。

                                                                 

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