铝合金压铸模零件服役开裂失效分析

通过对服役2 000模次后发生开裂的铝合金压铸模零件材料的合金元素、金相组织、硬度、受力变形及热应力等进行分析,分别使用不同钢材材料及不同推杆结构进行对比验证,分析结果表明:模具温度因素引起的热应力分布不均是铝合金压铸模零件服役初期开裂的主要原因之一,提高模具零件表面强度和减少热应力分布不均能减少铝合金压铸模零件服役初期开裂风险,有利于延长模具的使用寿命。

铁-球墨系金属抗铝热熔损性能及腐蚀机理研究

以经孕育/球化处理、石墨球密度数可调的铁-球墨系金属为研究对象,借助扫描电子显微镜、超声热熔损失重等分析手段,系统研究了不同球墨密度对铁-球墨系金属热熔损性能的影响规律。结果表明,随着球墨密度的增大,铁-球墨系金属热熔损失质量逐渐下降,铁-球墨系金属的抗铝液腐蚀性能与H13钢相比有明显的提升。铁-球墨系金属浸铝热熔损试验后,Fe-Al反应生成物层的厚度与球墨密度成反比,间距小、大比表面积的石墨球阻碍铝液与基体接触和铝液的扩散,从而抑制熔融铝液对基体的腐蚀。铁-球墨系金属表现出更优异的抗铝熔体腐蚀性能。

稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金组织和性能的影响

研究了稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明:添加稀土元素La、Ce能够细化合金α-Al晶粒,其形态从枝晶转变为胞状晶,平均二次枝晶臂间距从16.3μm减小至11.2μm,降低了31.3%;共晶Si明显细化变质,平均面积从1.4μm^(2)降低至0.4μm^(2),平均纵横比从1.91降低至1.13。稀土元素La、Ce在合金中分布均匀,未发现明显的含La、Ce的金属间化合物。相较于未添加稀土合金,添加0.1%(质量分数,下同)La和0.1%Ce的合金热导率从140.33 W/(m·K)提高至159.68 W/(m·K),抗拉强度从176.1 MPa提高至213.6 MPa,断后伸长率从2.78%提高至6.62%,分别提高了13.8%、21.3%和238.1%。

稀土元素La、Ce对Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、力学性能及热导率的影响

为提高Al-Si系压铸铝合金的热导率与力学性能,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、万能电子拉伸试验机与激光热导仪等设备研究了稀土元素La、Ce对压铸铝合金Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe微观组织、热导率及力学性能的影响。结果表明,稀土元素La、Ce使合金晶粒细化,α-Al晶粒由枝晶转变为胞状形态,降低了平均二次枝晶臂间距;也能变质合金中的共晶Si相,使其呈细小纤维状形态均匀分布。当稀土元素La、Ce添加量均为0.1%时,合金的热导率、抗拉强度、断后伸长率分别达到167.62 W/(m·K)、201.0 MPa、14.56%,较未添加稀土元素的合金分别提高了11.19%、27.38%和246.67%。

铝合金压铸模具热疲劳寿命试验研究

压铸模具是压铸的关键部件之一,其经受周期性的加热与冷却,易产生热疲劳。针对这种现象,研究压铸模具热疲劳的过程,不同工艺对热疲劳寿命的影响规律,探索预测压铸模具热疲劳寿命的方法。研究开发自约束冷热疲劳方法的热疲劳试验机,试样在铝液中加热,在脱模剂中冷却,试样内部通冷却水冷却,实现在压铸条件下的模具热疲劳试验。采用开发的热疲劳试验机对H13钢试样进行热疲劳寿命试验研究,在试验过程中测量试样的温度变化,每隔3 000～4 000次测量残余应力,观察裂纹,经过几万次的循环后可以得到应力变化曲线和基于温差的模具热疲劳寿命曲线。研究水冷对试样的温度、应力、裂纹以及热疲劳寿命的影响。同时,针对试验过程进行传热数值模拟,得到不同工艺条件下的模具温差。试验和数值模拟相结合讨论如何提高模具的热疲劳寿命。

铝合金轮毂压铸模具温度场及热应力场数值模拟

结合实际生产,采用Procast软件对铝合金压铸模具的温度场及热应力场进行了数值模拟,选取了实际生产中容易出现裂纹的部位进行了模拟分析,得出了此区域在不同压铸工艺条件下热应力的变化情况。结果表明,浇注温度越高,模具易出现裂纹部位的表层热应力越大。另外,模具的预热温度越高,模具表层的温度梯度越小,产生的热应力也越小。

铝合金压铸模具温度场、热应力场数值模拟及模具寿命预测

为了提高模具寿命,基于PROCAST软件对铝合金压铸模具的温度场及热应力场进行了数值模拟;选取了实际生产中容易出现裂纹的部位进行了模拟分析,得出了此区域在不同压铸工艺条件下热应力及应变的变化情况;采用数学模型预测了压铸模具的寿命,提出了最佳的压铸工艺参数。

铝合金汽车转向器壳体真空压铸工艺

为了提高铝合金压铸件的质量,采用真空压铸成形技术对铝合金汽车转向器壳体的压铸成形性进行了研究.利用正交试验、硬度试验、密度试验及显微组织分析,研究了真空压铸工艺参数对转向器壳体压铸成形性能的影响.结果表明:在开模时间10 s及型腔真空度5～10 kPa的条件下,工艺参数对转向器壳体密度的影响主次顺序为压射速度、浇注温度和模具温度,而对硬度的影响主次顺序为模具温度、浇注温度和压射速度.转向器壳体合适的真空压铸工艺参数为浇注温度680℃、模具温度140℃、压射速度3 m/s.采用真空压铸工艺不仅能明显改善压铸件的充型性能,提高铸件密度、表面光洁度及力学性能,减少气孔缺陷,而且还能明显提高铸件的合格率.

2A70铝合金本构关系的新模型

为了研究2A70铝合金高温变形时的流动规律,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了一系列等温压缩试验.在此基础上,对传统的BP算法进行了改进,建立了2A70铝合金本构关系的人工神经网络模型.在该模型中,等效应变、等效应变速率和变形温度是模型的输入向量,输出向量是材料的流动应力.模型的计算结果表明:对于样本数据,该模型的相对误差不超过±3%;对于非样本数据,模型的相对误差不超过±6%,说明此模型能准确的反映2A70铝合金热变形时的流动规律.

模具材料对铝合金压铸模热平衡影响的有限元研究

利用PRO/E和PROCAST建立了前盖铝合金压铸的三维有限元模型,分析了压铸模热平衡的形成及模具材料对距模具型腔表面不同位置点的温度的影响。结果表明:导热系数越小,模具材料型腔表面温度波动越大,次表面的温度波动幅度越小。

基于正交试验的铝合金覆盖件模面优化

本文中基于正交试验,采用Dynaform软件进行某车型AA6014-T4铝合金机舱盖外板模面结构的设计和优化。研究表明:模面的拔模斜度对机舱盖外板的减薄率影响最大,而边界延长量对其增厚率影响最大。当其它成形工艺参数一定时,优化得到的最佳工艺参数为:边界延长量4mm、凸模圆角20mm、拔模斜度20°和凹模圆角10mm,经仿真和试验验证,板件成形质量好,无开裂和起皱等缺陷。

铝合金压铸模具寿命预测研究

针对铝合金压铸模具寿命低,压铸工艺参数设定不合理等因素,对铝合金压铸模具的温度场进行了数值模拟,得出了压铸周期中模具表面的温度变化情况;以温度场结果为热载荷,模拟了压铸过程中模具表面的热应力及应变的变化情况,提出了最佳的压铸工艺参数,并采用局部应变法预测了压铸模具的寿命。

铝合金壳形件压铸模热应力场数值模拟及其疲劳分析

针对压铸模具寿命低,压铸工艺参数设定困难等因素,采用数值模拟软件对铝合金压铸模具的温度场和热应力场进行了数值模拟分析,得出压铸周期中模具表面的温度变化情况和压铸过程中热应力的变化情况;根据模拟结果预测了容易出现缺陷的位置,并和实际产品进行了对比。

热处理对压铸铝合金ZL102力学及导热性能的影响

采用微观组织表征以及力学与导热性能测试研究了热处理对压铸铝合金ZL102力学及导热性能的影响。结果表明,压铸铝合金ZL102室温组织中的物相包括初生α(Al)、铝硅共晶组织、初晶硅以及少量的金属间化合物。固溶处理后,压铸铝合金ZL102中的硅相发生了熔断和球化;经过时效处理,α(Al)基体上出现细密的点状第二相析出,晶界的硅相球度进一步提高。在三种热处理状态下,铝合金ZL102固溶处理后的力学性能最高,但热导率最低。综合而言,时效处理兼顾了合金的力学与导热性能,此时合金的抗拉强度212 MPa,伸长率3.9%,室温热导率142.7 W/(m·K)。

铝合金挤压模具的失效与热磨损热疲劳性能

根据铝合金挤压模具的服役条件及其对材料的要求,分析现场模具的失效形式和验证所采取的提高寿命的措施。对3Cr2W8V钢和炉外真空精炼(VHWD)4Cr5MoV1Si钢进行了全面性能与生产对比试验证明:4Cr5MoV1Si钢用于制作铝合金挤压模是较理想的材料,能够显著提高模具的寿命。通过热磨损、热疲劳试验,比较两种材料的热磨损抗力和热疲劳的抗力;并观察其微观表面形貌。

铝合金型材热挤压模的选材试验

介绍了铝合金型材热挤压模的选材试验情况并给出实验结果。

5G基站散热器用高导电(热)压铸Al-Si-Fe铝合金的热力学设计与试验

针对5G基站中压铸铝散热壳体强度与电(热)导率之间的倒置问题,通过热力学计算与试验研究相结合,利用PANDAT热力学计算、金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及透射电镜研究了时效处理对压铸Al-7.5Si-0.8Fe铝合金的显微组织以及导电性能的影响。结果表明,320℃×1 h时效处理能够显著提升压铸铝合金的电导率,时效组织中沿晶界和晶内分别析出了Al-Fe-Si三元相和Si相,降低了Fe、Si元素在铝基体中的固溶度。另外,经过时效处理,共晶Si网链连续性变差、铝基体的连通性增强也是电导率提升的主要原因。

6061-T6铝合金力学性能试验研究

完善铝合金网壳耐火评价方法需要材性数据支撑,为此,对6061-T6铝材进行了常温及高温拉伸试验、高温蠕变试验研究,提出了高温材性(弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度)三段式折减系数模型、承载能力极限状态本构模型和蠕变第Ⅱ阶段速率模型。研究结果表明:板式节点的圆盘盖板与H形截面铝梁存在常温材料强度差异;当温度超过300℃时,6061-T6铝材屈强比接近于1.0;而在175℃以上时,需开始考虑热暴露时长增加对材料强度劣化的影响;断裂临界应力比随温度升高线性降低;当温度超过250℃时,热暴露时长对同应力比水平下蠕变断裂时间有显著影响。建议相关设计标准对高温材性试验的保温时间进行完善。

基于ProCast的铝合金压铸模热应力场数值模拟

采用数值模拟软件ProCast对铝合金压铸模具的温度场进行了数值模拟分析,得出压铸周期中模具表面的温度变化情况。并根据温度场的结果作为初始条件进行加载,模拟了压铸过程中热应力的变化。找到了最佳的压铸工艺参数,并根据模拟结果预测了容易出现缺陷的位置。

NOS425钢铝合金压铸模早期开裂失效分析

NOS425钢铝合金压铸模在使用过程中出现早期开裂。采用直读光谱仪、数显洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪,对失效模具的化学成分、断口形貌以及显微组织进行检测和分析。检测结果显示:模具从裂纹起始区至扩展终断区的整个断面以解理断口特征形貌为主,存在粗大放射条纹和二次裂纹;基体中存在大量白亮色淬火马氏体及残余奥氏体组织、较多晶间裂纹和封闭网状裂纹,表明模具在热处理过程中回火不充分,使得基体中存在较大的组织内应力和热应力,产生应力开裂的晶间裂纹,显著降低材料强度,增加材料脆性;同时,材料中的亚稳定组织在模具服役时产生再回火相变和二次硬化,模具在交变热应力的作用下发生热疲劳开裂;此外,机加工过程使得应力驰豫,模具表层应力得到释放,在晶界露头处形成应力释放的锲形凹坑,加速了模具开裂失效的进程。通过改进模具的热处理工艺和使用时的操作,显著提升了模具的质量和寿命,避免了类似失效的发生。