论文部分内容阅读
镁合金汽车仪表板横梁(Cross Car Beam,简称CCB)主要由压铸工艺进行生产。由于模具设计或压铸工艺的不合理,容易产生诸多压铸缺陷,严重影响产品质量。将压铸数值模拟技术与实际生产相结合,可以更好的进行模具设计、工艺参数优化及缺陷分析,对压铸生产具有一定的指导意义。本文对镁合金汽车CCB进行了压铸过程数值模拟研究、工艺参数优化以及压铸缺陷分析。主要工作及结论如下:(1)基于ProCAST软件,模拟了CCB的压铸过程,通过求解温度场、速度场、应力场,对卷气、浇不足、缩孔、裂纹等缺陷进行预测。结果表明,充型过程金属液由近及远顺序填充,但CCB远端区域存在卷气和浇不足问题;凝固过程金属液由远及近进行凝固,但CCB厚壁区域最后凝固,存在孤立液相区且应力集中较为严重,CCB远端厚壁区域缩孔数量较多,CCB变截面区域和极大圆角区域热裂倾向性较大。(2)通过正交设计、田口设计、响应面试验设计等方法,研究了浇注温度、模具预热温度、压射速度三种压铸工艺参数对CCB质量的影响。结果表明,对充型时间而言,压射速度对其影响非常显著,而浇注温度和模具预热温度对其作用有限;对热裂倾向性和缩孔率而言,温度参数(模具预热温度和浇注温度)对其影响显著,其中模具预热温度对热裂倾向性影响更大,浇注温度对缩孔率影响更大,而压射速度对二者作用有限。另外,获得了CCB的最优压铸工艺参数组合:浇注温度660℃、模具预热温度220℃、压射速度4 m/s。在该水平下,热裂倾向性为0.1822,缩孔率为1.4794 cc,综合质量最佳。(3)进行了CCB压铸生产试验,对合格样件进行力学性能测试,对不良样件进行缺陷分析。结果表明,合格零件的屈服强度约为120 MPa,抗拉强度约为230MPa,延伸率约为9%。压铸缺陷主要位于CCB中间支架和高塔两个区域,主要为冷隔、热裂纹。从合金元素、零件结构、模具及浇排系统、压铸工艺等几个方面进行缺陷分析并相应给出改善对策。结果表明,热裂纹的形成与局部应力集中和氧化夹杂、缩孔、微裂纹等内部缺陷有关;冷隔缺陷的形成与金属液温度较低及其分流现象有关。