铝合金控制臂锻造工艺模拟研究

【摘要】在地壳中，铝是含量最多的金属元素。相较于钢铁，铝具有质轻、比强度高、比刚度高、塑性好、耐氧化、回收利用性能好、导热率高等特点。现今，铝是产量和用量仅次于钢的第二大金属。我们的日常生活、生产中，铝合金是用途最广泛、用量最大的合金材料之一。随着汽车轻量化进程的推进，铝合金材料大量的应用于汽车产业中，成为公认的优秀汽车制造材料之一。随着铝合金成形技术的发展，铝合金零件在汽车零件中所占的比重越来越大。铝合金控制臂是铝合金在汽车上应用的典型零件之一。控制臂在汽车悬架系统中起导向和传力的作用，对刚度、强度、使用寿命的要求非常高，主要由锻造来生产。本文中控制臂所用的材料为欧洲的常用汽车材料——6082铝合金。本文制定了辊锻初步制坯—弯曲预成形—模锻成形的铝合金控制臂锻造工艺方案。在铝合金辊锻理论方面，现今还没有确切的技术参数可以参考，有必要对铝合金的辊锻技术参数进行研究。随着汽车轻量化进程的越来越深入，铝合金控制臂的应用也越来越多，产品质量的要求也越来越高。我国国内现今还没有成熟的铝合金控制臂锻造生产工艺；国外对此生产工艺技术保密严格，没有确切的公开资料可以参考。因此，对铝合金控制臂成形过程进行研究既是铝合金成形理论的需要，更是铝合金控制臂生产的迫切实际需求。本文利用有限元模拟软件DEFORM对铝合金控制臂的锻造工艺进行了数值模拟，对其在辊锻、弯曲、模锻工艺过程中的成形规律进行了研究。通过对铝合金控制臂辊锻工艺的数值模拟，比较了铝合金辊锻前滑值与钢铁辊锻前滑值的大小，优化了辊锻的模具设计；确定了铝合金辊锻摩擦系数与前滑值的关系；分析了坯料温度的变化、分布规律；研究了始锻温度、辊锻速度对铝合金辊锻工艺的影响。这些研究，为我国铝合金辊锻理论的建立提供了资料，将进一步推动辊锻技术在铝合金成形中的应用。通过对铝合金控制臂弯曲、模锻工艺的数值模拟，优化了辊锻毛坯的结构、尺寸，优化了弯曲、模锻工艺的模具设计；研究了辊锻始锻温度对控制臂弯曲、模锻工艺的影响，确定了最高始锻温度；研究了模锻速度、摩擦系数对铝合金控制臂模锻的影响，得出了模锻速度、摩擦系数对铝合金控制臂模锻的影响规律。这些研究，为铝合金控制臂的弯曲、模锻工艺参数的制订提供了参考。
【作者】刘翊安；
【导师】刘化民；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】铝合金；控制臂；辊锻；模锻；数值模拟；

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