6061合金半固態(tài)觸變模鍛成形工藝研究.pdf

1、在汽車輕量化的發(fā)展趨勢下，鑄造鋁合金輪轂以其價格相對低廉、性能優(yōu)良、外形美觀等特點，已經(jīng)在轎車行業(yè)得到普及。但是在跑車等對輪轂性能有特殊要求的領(lǐng)域則需采用鍛造鋁合金輪轂，鑄造鋁合金輪轂已經(jīng)不能滿足要求。但鍛造鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高。半固態(tài)模鍛作為一種近終成形技術(shù)，其制件性能與普通鍛件相近，輕量化效果優(yōu)于鑄造件，而生產(chǎn)成本低于普通鍛件。因此，將其應(yīng)用于汽車輪轂的生產(chǎn)具有重要的經(jīng)濟與環(huán)保意義。
　　本文對半固態(tài)成形技術(shù)、有限

2、元模擬、6061合金等作了介紹，闡述了采用6061合金半固態(tài)模鍛成形方法生產(chǎn)汽車輪轂的優(yōu)勢及發(fā)展前景。實驗部分以工業(yè)純鋁等為原料，采用電磁半連續(xù)鑄造法獲得半固態(tài)坯料;研究鑄錠組織特點，并進行二次加熱實驗，分析淬火組織，確定最佳二次加熱工藝;應(yīng)用DEFORM-3D有限元模擬平臺，對6061合金輪轂半固態(tài)模鍛過程進行模擬，得到不同條件下的金屬流動特點，溫度、應(yīng)變和應(yīng)力場的分布特點及模具載荷的變化規(guī)律，進而確定合適的成形工藝;最后采用正交實驗

3、法研究了固溶溫度、固溶時間、時效溫度和時效時間對成形件組織和性能的影響，得到最優(yōu)熱處理工藝并進行了驗證實驗。主要結(jié)果如下:
　　(1)采用電磁半連續(xù)鑄造法制得6061合金半固態(tài)鑄錠表面質(zhì)量良好，組織分布均勻，呈近球形薔薇狀;邊部、中部、心部的平均等積圓直徑分別達到了64.0μm，84.1μm，80.5μm，最小圓度達到1.5;所得合金的固液相線分別為580.34℃和658.70℃，650℃下的液相率為53.08％;
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4、)在630℃保溫5～10min所得二次加熱淬火組織變化明顯，為均勻的多邊形等軸晶;650℃保溫5min也可獲得類似組織，晶粒有所長大，但此溫度下具有較高的液相率，適于模鍛成形;
　　(3)有限元模擬研究表明，壓下速度為25mm/s時，局部區(qū)域在充填和愈合的最后階段溫度低于固相線，形成折疊和充填不足缺陷的可能性較大;所得最佳成形工藝為:模具工作溫度400℃，以50mm/s速度壓下，終鍛時刻上模垂直方向載荷為382kN;
　　(

5、4)材料強度隨固溶溫度的升高和固溶時間的增長均有明顯的提高;隨時效溫度的升高，也有一定提高;在時效時間超過10h后強度有下降趨勢，出現(xiàn)了過時效現(xiàn)象;延伸率隨固溶溫度的升高先下降后上升，變化明顯;隨固溶時間的增長而提高，但是隨著時效溫度的升高及時效時間的延長均出現(xiàn)了明顯的降低;
　　(5)6061合金半固態(tài)觸變模鍛成形件的熱處理強化相主要為Mg2Si相;隨著固溶溫度的升高和固溶時間的增加，Mg2Si相在基體內(nèi)逐漸彌散分布，沿晶界出現(xiàn)