提高宽大型摩托车轮毂质量技术研究

作     者：何晗 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴树森

授予年度：2016年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：铝合金 数值模拟 温度控制器 短时超声处理 短时热处理 

摘      要：铝合金以其重量轻、耐腐蚀、易加工、美观等优势,广泛应用于摩托车轮毂制造中。车轮作为车辆的重要保安件,对材料的力学性能要求非常高,且由于摩托车轻量化的要求,轮毂正在向厚度更薄、形态更复杂的方向发展。随着大排量摩托车的发展,宽大型轮毂的应用也越来越普遍。由于形状等方面的原因,宽大型轮毂的铸造相对困难。万丰摩轮有限公司在生产宽大型轮毂过程中出现了一些铸造缺陷,并有提高铸件质量以及改进铸造工艺的需求,在此背景下,本文做了以下研究。通过FLOW-3D数值模拟软件对轮毂铸造工艺进行了模拟计算,结果表明辐条与轮辋交接处由于得不到补缩而容易产生缺陷。为此设计了三种改进方案以消除缺陷:(1)增厚冒口;(2)在轮辋外侧模具加冷却水道;(3)在轮辋辐条交接处设置铜质冷铁。结果表明通过添加铜质长冷铁(方案3)促进了铸件的顺序凝固,基本消除了缺陷,是有效的改进方案。而加厚冒口与在轮辋外侧模具加冷却水无法完全消除缺陷。自主设计了用于万丰集团的金属模具温度控制器(简称为HKJ-2015型),该温度控制器以时间继电器和温度控制仪为核心,对温度实时采集并判断,通过控制冷却水的开闭,使模具温度保持在一定范围内,产品合格率由50%提升到95%。为进一步提高轮毂的性能,探索了短时超声处理工艺对铝液质量的影响。结果表明:在超声处理功率为0.17w/g,处理时间为30s时,浇注温度为640℃,铸件的性能最好,与无超声处理试样相比,其抗拉强度提高39.5%,延伸率提高100%。在更高的温度(700℃)下或更短的超声处理时间(浇注温度640℃和630℃时,处理时间为5s和8s),超声处理对力学性能无明显改善。改进了T6短时热处理工艺,将固熔时间由6h较少到15min,固溶温度由535℃提高到540℃。此工艺下试样抗拉强度达到263.88MPa,延伸率达到5.75%,满足万丰集团力学性能指标(抗拉强度250MPa,延伸率5%)。研究其显微组织发现热处理后合金组织中的共晶硅较铸态时变得细小而圆整,淬火试样中共晶硅较空冷样中共晶硅更圆整。