【摘 要】
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在汽车制造领域,车身轻量化是实现节能减排的重要方法之一。铝合金因其具有比强度高、可加工性能好、导电导热性能好、耐腐蚀和易回收再生等优点,是当前汽车车身轻量化的理想材料之一。复杂截面的6xxx系铝合金型材在挤压成形时金属流动复杂,对应的模具结构不确定因素多,难以一次性试模成功,影响新产品型材的试制时间和成本;在型材稳定连续挤压时,在两个坯料的连接处会形成横向焊缝,横向焊缝区域力学性能明显下降,横向焊
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在汽车制造领域,车身轻量化是实现节能减排的重要方法之一。铝合金因其具有比强度高、可加工性能好、导电导热性能好、耐腐蚀和易回收再生等优点,是当前汽车车身轻量化的理想材料之一。复杂截面的6xxx系铝合金型材在挤压成形时金属流动复杂,对应的模具结构不确定因素多,难以一次性试模成功,影响新产品型材的试制时间和成本;在型材稳定连续挤压时,在两个坯料的连接处会形成横向焊缝,横向焊缝区域力学性能明显下降,横向焊缝的长短直接影响型材成品率。本文以某汽车用复杂截面铝型材为研究对象,采用物理试验和数值模拟相结合的方法,对该型材的挤压成形工艺、模具结构与横向焊缝的演化规律展开了研究,主要工作与结论如下:(1)通过热压缩试验获得材料的高温流变应力数据,建立了AA6082合金的Arrhenius本构方程。(2)研究型材的挤压成形工艺,建立型材挤压过程的有限元模型,分析挤压工艺参数、模具结构对连续挤压成形工艺的影响。结果表明,在挤压工艺确定的情况下,模具的分流孔形状与尺寸对铝型材成形质量影响最大,合理设计模具分流孔个数、形状与尺寸以及适当增设阻流块,能够有效提高型材截面的材料流速均匀性,满足质量要求,挤出合格型材。(3)利用数值模拟方法研究挤压工艺参数和模具结构对横向焊缝延伸长度的影响规律。研究发现,挤压温度对横向焊缝延伸长度的影响较小,减小挤压速度有利于缩短横向焊缝延伸长度;改进模具型腔结构和分流孔形状、尺寸能够有效减小横向焊缝的延伸长度。(4)研究型材横向焊缝区域的力学性能、微观组织及拉伸断口形貌,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段观察分析型材横向焊缝截面。研究结果表明,型材横向焊缝区域的力学强度明显低于本体,晶粒尺寸和断口形貌均存在明显差异。
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