汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺制造技术

本发明专利技术汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，半固态挤压铸造有限元模型的建立：对应挤压铸造过程中的流动特性，采用Anycasting软件中自带的Carreau表观粘度模型进行充型过程的模拟；充型过程的模拟结果与分析：压射速度对充型过程的影响：Carreau表观粘度模型具有剪切变稀的特性，压射速度又决定了充型的剪切速率，因此在相同的浇注温度和模具初始温度条件下，半固态浆料的压射速度越大，表观粘度就越小，充型能力就越好；凝固过程的模拟结果与分析：热节的存在导致铸件收缩性变差，使铸件容易产生收缩性缺陷，从而降低铸件的性能；获得：在合适的浇注温度585～595℃范围内，铸件凝固时间较短、收缩性缺陷较少；半固态挤压铸造试验验证。验验证。

【技术实现步骤摘要】
汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺


[0001]本专利技术涉及精密制造技术，特别涉及半固态压铸成型
，具体的，是一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺。

技术介绍

[0002]半固态挤压铸造是在挤压铸造模具和压射冲头的共同作用下，迫使半固态浆料在压力下充型并凝固的一种净成形工艺，它结合了半固态成形和挤压铸造的双重优势，受得了广泛的关注。
[0003]与传统的液态铸造成形相比，该技术具有充型平稳、成形温度低、铸件组织致密及综合力学性能高等优点，而且可以实现近终成形。与传统锻造成形相比，半固态金属在一定压力下具有很好的流动性，需要的成形力显著降低，从而提高了成形速度。随着对节能减排的重视，零件的高性能及轻量化设计俨然成为发展的必然趋势。因此，半固态挤压铸造工艺也逐渐运用到铝合金、镁合金等材料的成形加工中，尤其在汽车、航空航天等工业领域方面。
[0004]汽车底盘悬挂支架是汽车底盘上的关键零件，对性能要求很高，传统的铸造加工方法虽然成本较低，但是后续加工余量大和材料利用率低导致生产效率以及铸件品质下降。利用半固态挤压铸造工艺代替传统铸造和锻造工艺来生产汽车底盘支架。合理的工艺参数是铸件质量的保证，采用有限元软件Anycasting和Carreau粘度模型对支架的半固态挤压铸造成形过程进行数值模拟，研究主要工艺参数对半固态挤压铸造成形过程以及铸件品质的影响。
[0005]因此，有必要提供一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺来实现上述目的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，利用半固态挤压铸造工艺代替传统铸造和锻造工艺来生产汽车底盘支架；合理的工艺参数是铸件质量的保证，采用有限元软件Anycasting和Carreau粘度模型对支架的半固态挤压铸造成形过程进行数值模拟，确定主要工艺参数对半固态挤压铸造成形过程以及铸件品质的影响。
[0007]技术方案如下：
[0008]一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，包括如下步骤：
[0009]1)半固态挤压铸造有限元模型的建立：
[0010]对应挤压铸造过程中的流动特性，采用Anycasting软件中自带的Carreau表观粘度模型进行充型过程的模拟；其表达式如下：
[0011][0012]式中：η为计算表观粘度值；η0为初始表观粘度值；
[0013]η
∞
为无限剪切粘度值；r为剪切速率；λ为时间常数；T0为参考温度值；η为剪切变稀
指数；
[0014]2)充型过程的模拟结果与分析：
[0015]压射速度对充型过程的影响：Carreau表观粘度模型具有剪切变稀的特性，压射速度又决定了充型的剪切速率，因此在相同的浇注温度和模具初始温度条件下，半固态浆料的压射速度越大，表观粘度就越小，充型能力就越好；
[0016]浇注温度对充型过程的影响：浇注温度是通过影响半固态浆料的初始表观粘度来影响其流动性和充型能力；
[0017]3)凝固过程的模拟结果与分析：
[0018]热节的存在导致铸件收缩性变差，使铸件容易产生收缩性缺陷，从而降低铸件的性能；获得：在合适的浇注温度585～595℃范围内，铸件凝固时间较短、收缩性缺陷较少；
[0019]4)半固态挤压铸造试验验证：
[0020]在模拟获得的理想工艺参数范围内选择一组具有代表性的工艺参数：压射速度为0.1m/s，浇注温度为590℃，模具初始温度为225℃，用此工艺参数进行试验验证。
[0021]进一步的，步骤1)中，半固态挤压铸造成形过程与普通液态金属铸造成形过程一样，都伴随着合金液的流动与传热；半固态浆料的充型凝固过程仍然遵循质量、动量和能量守恒定律。
[0022]进一步的，步骤1)的模型为近似单相模型，视半固态浆料为单相介质，忽略液相和固相之间的隔离与相互作用；模型的表观粘度与温度、固相率和剪切速率相关，能够很好地反映出半固态浆料在充型过程中剪切变稀的流动特性。
[0023]进一步的，参数设置：初始表观粘度值，根据不同的浇注温度具有不同的固相率，设定其对应的初始表观粘度，是变化的；无限剪切粘度值，假设剪切速度足够大时，半固态浆料的粘度值会无限小，采用软件中自带的值0.0005；剪切速率与充型过程中的充型速度有关，是变化的；时间常数为软件中自带的值0.75；剪切变稀指数设定值为0.45；浆料充型过程时的温度值是变化的；参考温度值，设定为液相线温度，当剪切速率一定时，半固态浆料的温度越高，其计算表观粘度值越低。
[0024]进一步的，步骤2)中，在相同压射速度为0.3m/s和模具初始温度为250℃条件下，浇注温度为595℃、固相率33％时，半固态浆料充型平稳，流动前沿呈现固态金属的流动前沿状态，与空气接触的金属前沿形成的氧化物大部分进入了溢流槽中。
[0025]进一步的，浇注温度为610℃、固相率12％时，较低的初始表观粘度使得浆料充型过程中出现紊流现象，卷气的产生使得铸件内部出现较多的氧化物进而影响铸件的质量。
[0026]进一步的，浇注温度在573℃、固相率60％以上时就可以实现半固态浆料的填充，但是流变挤压铸造针对的是较低固相率40％～20％的半固态浆料；取合理的半固态浆料浇注温度为585～605℃。
[0027]进一步的，步骤3)中，可获得信息：当模具初始温度高于300℃时，铸件凝固时间较长且出现较大热节，使铸件晶粒粗大，不利于铸件的微观组织和力学性能。
[0028]进一步的，步骤3)中得出结论：选择合适的模具初始温度范围为200～250℃。
[0029]与现有技术相比，本专利技术利用半固态挤压铸造工艺代替传统铸造和锻造工艺来生产汽车底盘支架；合理的工艺参数是铸件质量的保证，采用有限元软件Anycasting和Carreau粘度模型对支架的半固态挤压铸造成形过程进行数值模拟，确定主要工艺参数对
半固态挤压铸造成形过程以及铸件品质的影响。
具体实施方式
[0030]实施例：
[0031]本实施例展示一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，包括如下步骤：
[0032]1)半固态挤压铸造有限元模型的建立：
[0033]对应挤压铸造过程中的流动特性，采用Anycasting软件中自带的Carreau表观粘度模型进行充型过程的模拟；其表达式如下：
[0034][0035]式中：η为计算表观粘度值；η0为初始表观粘度值；
[0036]η
∞
为无限剪切粘度值；r为剪切速率；λ为时间常数；T0为参考温度值；η为剪切变稀指数；
[0037]2)充型过程的模拟结果与分析：
[0038]压射速度对充型过程的影响：Carreau表观粘度模型具有剪切变稀的特性，压射速度又决定了充型的剪切速率，因此在相同的浇注温度和模具初始温度条件下，半固态浆料的压射速度越大，表观粘度就越小，充型能力就越好；
[0039]浇注温度对充型过程的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，其特征在于：包括如下步骤：1)半固态挤压铸造有限元模型的建立：对应挤压铸造过程中的流动特性，采用Anycasting软件中自带的Carreau表观粘度模型进行充型过程的模拟；其表达式如下：式中：η为计算表观粘度值；η0为初始表观粘度值；η
∞
为无限剪切粘度值；r为剪切速率；λ为时间常数；T0为参考温度值；η为剪切变稀指数；2)充型过程的模拟结果与分析：压射速度对充型过程的影响：Carreau表观粘度模型具有剪切变稀的特性，压射速度又决定了充型的剪切速率，因此在相同的浇注温度和模具初始温度条件下，半固态浆料的压射速度越大，表观粘度就越小，充型能力就越好；浇注温度对充型过程的影响：浇注温度是通过影响半固态浆料的初始表观粘度来影响其流动性和充型能力；3)凝固过程的模拟结果与分析：热节的存在导致铸件收缩性变差，使铸件容易产生收缩性缺陷，从而降低铸件的性能；获得：在合适的浇注温度585～595℃范围内，铸件凝固时间较短、收缩性缺陷较少；4)半固态挤压铸造试验验证：在模拟获得的理想工艺参数范围内选择一组具有代表性的工艺参数：压射速度为0.1m/s，浇注温度为590℃，模具初始温度为225℃，用此工艺参数进行试验验证。2.根据权利要求1所述的一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，其特征在于：一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，其特征在于：步骤1)中，半固态挤压铸造成形过程与普通液态金属铸造成形过程一样，都伴随着合金液的流动与传热；半固态浆料的充型凝固过程仍然遵循质量、动量和能量守恒定律。3.根据权利要求2所述的一种汽车底盘悬挂支架半固态成型工艺，其特征在于：步骤1)的模型为近似单相模型，视半固态浆料为单相介质，忽略液相和固相之间的隔离与相互作用；模型的表观粘度与温度、固相率和剪切速率相关，能够很好地反映出半固态浆料在充型过程中剪切变稀的流动特性。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：田跃文，朱立群，张显东，陆金鑫，吴尚斌，刘子平，夏恩帅，谭凡，
申请(专利权)人：金榀精密工业苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：