《汽車輪轂制備及熱加工工藝參數對性能的影響》開題報告文獻綜述3500字

汽車輪轂制備及熱加工工藝參數對性能的影響1．選題的背景與意義車輪是汽車的重要組成部分，作為汽車的主要承載件，影響著汽車的安全性和可靠性，是影響整車性能的安全部件之一，因此安全性是車輪制造中要考慮的首要因素。汽車在行駛過程中，車輪不僅受到垂直載荷、沖擊載荷以及周期載荷的作用，同時受到不同方向的作用力(包括正壓力、啟動和制動時的扭矩和沖擊力以及轉彎時的復雜受力)，這些作用力都顯著影響車輛在運行過程中的舒適性和安全性。為了滿足對舒適性、安全性以及綠色環(huán)保的要求，采用具有吸收震動和反彈力量特性的鋁合金生產汽車輪轂成為最佳選擇。目前，鋁合金輪轂以其質輕、節(jié)能、散熱好、耐腐蝕、加工性好等優(yōu)點而得到廣泛的應用[1]。全世界鋁合金輪轂的使用率估算已經超過40%，幾乎覆蓋了所有汽車車型。在我國，從20世紀40年代以來鋁合金輪轂的生產廠家通過優(yōu)勝劣汰的過程，正朝著健康方向發(fā)展?，F在，在汽車以及摩托車中已有幾十種關鍵零部件，可以說鋁合金輪轂是目前唯一能夠替代進口，并且可以向歐美等發(fā)達國家出口的重要零部件[2-3]。另外，隨著汽車產業(yè)市場全球化以及國際化采購進程的加快，中國的制造業(yè)逐漸向世界性的制造基地轉變。國內的一些管理嚴謹、技術先進、質量過硬的鋁合金輪轂制造及生產企業(yè)，已經逐步成為全球性供貨商。因此，針對鋁合金輪轂在國際上的發(fā)展情況，結合對汽車輪轂生產工藝的試驗及研究，有必要針對鋁合金汽車輪轂的生產工藝參數進行優(yōu)化設計。2．國內外研究現狀及發(fā)展動態(tài)分析在汽車輪轂材料中，應用最廣泛的是鋁合金材料，鋁合金屬于輕質合金，重量比鋼鐵材料降低3/5左右。因此，輪轂鋁合金輪轂重量顯著減輕。根據前人統(tǒng)計數據可知，采用鋁合金輪轂的輕型汽車整車重量要比采用傳統(tǒng)的鋼制輪轂的輕型汽車整車重量明顯降低40%左右；采用鋁合金輪轂的中型汽車整車的重量相當于采用傳統(tǒng)的鋼制輪轂的中型汽車整車重量的70%。美國森特來因-圖爾公司曾對不同合金輪轂的生產制造工藝及性能進行過對比，以整體式輪轂和用鋼板沖壓出的鋼制輪轂的6061鋁合金為例，整體式輪轂通過分離旋壓加工方法，且每加工一個輪轂的時間在90s以內，不僅輪轂整體的重量減少一半，而且在保證輪轂尺寸相同的前提下抗壓強度得到一定程度提高，同時省去的組裝過程中的人力物力等，進而產品的生產效率明顯提高了，并且有利于大批量生產。并且，鋁熱容量大,導熱能力是鋼的1.5倍左右，能夠快速地散發(fā)掉輪胎因與地面磨擦產生的熱量，提高了汽車行駛的安全性，同時延長輪胎壽命。一直以來，鋼制輪轂占據了汽車輪轂應用的主要地位。但隨著人們對汽車安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適等方面要求的不斷提高，以及鋁制輪轂在設計與制造技術上的不斷進步，鋁制輪轂與鋼制輪轂相比有很多優(yōu)越性，雖然應用歷史不長，但發(fā)展速度很快，正逐步代替鋼制輪轂成為最佳選擇。20世紀70年代起發(fā)達國家開始大批量推廣應用鋁制輪轂，我國在20世紀80年代末，開始了解鋁合金汽車輪轂，并且對它進行生產制造[4-5]。與其他材料相比,鋁合金輪轂具有以下優(yōu)點：質輕節(jié)能。鋁合金輪轂相比傳統(tǒng)的鋼制輪轂重量減少40%左右，四輪制動慣性及制動能量降低，從而使加速時間降低，減少油耗。在車速為90-120km/h時，油耗可減少0.0138L/100km。吸震舒適。鋁合金輪轂多采用數控設備加工，精度高，振擺與振動減少，汽車在行駛過程中的平衡性提高，并且高速行駛性能好。據研究，鋁合金輪轂比鋼制輪轂的振動程度降低了12%。散熱性好。車輪熱源主要由剎車產生的摩擦熱和輪胎與行駛路面間的摩擦熱兩部分產生。尤其是高速行駛的汽車，如果車輪溫度過高，無疑增加了爆胎的危險性。而鋁的熱容量大,導熱能力是鋼的1.5倍左右，散熱性系數是鋼的2-3倍。并且，鋁合金輪轂因其表面設計的結構特性有助于散熱，所以即使在長途行車過程中出現連續(xù)剎車的情況也可保證車輪系統(tǒng)在安全范圍內，從而降低爆胎危險，提高安全性。美觀高檔。隨著人們審美度的提高，對于汽車美觀度的要求也不多。而輪轂的美觀度對汽車整體形象有著很大影響，并且輪轂造型直接關系著汽車車身設計的品味和檔次。鋁合金輪轂不僅有精美的外觀設計，多樣化的造型，車轂合一的特性，而且還可以進行各種花紋結構的設計加工，以及表面處理噴涂進行色彩調配，以滿足各類使用者的不同審美要求。饒曉曉[6]等人主要是針對固溶處理階段的固溶處理溫度與保溫時間等工藝參數進行了詳細的研究，結合各固溶處理參數下所獲得組織及其相應的力學性能，探討固溶處理對于合金的性能之間的關系。他們通過研究表明，當固溶處理的試驗溫度設定為535℃的時候，鋁合金試樣的抗拉強度與硬度及其延伸率會隨著保溫時間的增加而升高，但是當時間達到一定值之后，這些力學性能變回明顯下降。在535℃下的這個臨界保溫時間為3.5小時—4.5小時之間。此時，合金的各項力學性能最優(yōu)。同時他們的結果還表明，該合金在545℃下固溶，保溫3.5小時的時候綜合力學性能最好。繆博超等人[7]對鑄造態(tài)的鋁合金及其T5熱處理狀態(tài)下的合金的力學性能進行了比較，結果表明，鑄造態(tài)的鋁合金的力學性能與熱處理后相比明顯降低了，同時，通過半固態(tài)壓鑄件與液態(tài)壓鑄件和普通鑄件的力學性能相比，半固態(tài)壓鑄試樣的力學性能最佳，普通鑄造試樣的力學性能表現為最差。楊彬等人[8]在鋁合金中參加的一些混合稀土元素，并對添加稀土元素的合金與未添加的合金性能進行了比較，研究結果表明，添加稀土元素的鋁合金的性能在熱處理的條件下表現很好的綜合力學性能，塑性提升的最為明顯。劉宏磊[9]對低壓鑄造.2輪轂進行多級人工時效研究發(fā)現，低壓鑄造.2鋁合金輪轂的力學性能變化幅度隨人工時效次數的增多而不斷減小，而力學性能變化幅度在經過三次人工時效后基本無明顯變化。陳曠等[10]對鋁合金低壓鑄造輪轂進行雙級時效（在T6熱處理前，先進行低溫預時效）研究。結果表明，在預時效溫度100℃～120℃，預時效時間12h～14h條件下，合金的抗拉強度提高了10%；屈服強度提高了38%；而伸長率在8%以上，最高達到13.5%。StJohn等人[11]研究了鋁合金在短時固溶處理下的組織差異及其相應的拉伸性能與沖擊性能的變化。研究結果表明，在540℃下保溫10分鐘的情況下，α（Al）充分均勻化，并且硅與鎂也達到了最大程度的溶解。固溶處理30分鐘后，產生了球化，粗化現象，并且共晶Si的粒子間距增大，同時，材料的塑性與沖擊性能得到了明顯提升。與傳統(tǒng)的長時間固溶處理相比，540℃下30分鐘短時固溶處理足以達到常采用的長時間固溶處理（約6小時）下材料屈服強度的90%，抗拉強度的95%。但是沖擊性能下降明顯，不到長時間固溶處理試樣的80%。目前，人們對于鋁合金的熱處理的研究的具體內容雖然有所差別，但是基本還是停留在實驗室范圍內，不能滿足鋁合金輪轂實際生產的需要，對于實際的鋁合金輪轂的生產的指導意義不是很大。因此，對于能夠應用與鋁合金輪轂實際生產的熱處理工藝的改進應用仍然需要進行具體的研究，以達到提升生產效率的目的。3．主要研究內容（含課題研究方法、設計方案或論文撰寫提綱）本文以汽車輪轂為研究對象，設計并制備優(yōu)異的熱力學性能的汽車輪轂，針對給定零部件尺寸和制造要求，合理的規(guī)劃工藝流程設計零部件；通過力學試驗對其在不同熱加工工藝參數下進行性能分析，為工程中實際生產建立理論基礎。論文結構如下：1.緒論2.汽車輪轂3.熱力學表征及工藝參數優(yōu)化4.結論5.致謝6.參考文獻4．總體進度安排（年度研究計劃、預期成果及現有研究工作基礎）2022年10月15日-2022年11月15日：擬定畢業(yè)設計研究方向和畢業(yè)設計題目；2022年11月15日-2022年12月1日：根據指導老師下達的任務書查閱相關文獻資料；2022年12月1日-2022年12月15日：撰寫文獻綜述、開題報告并進行開題答辯；2022年12月16日-2023年4月25日：收集并整理參考文獻資料、撰寫畢業(yè)設計說明書形成初稿；2023年4月26日-2023年5月9日：根據指導老師修改意見進行論文修改并定稿；并進行檢測2022年5月30日前：答辯。5．論文工作過程中可能遇到的問題及對策對于歷史文獻資料的搜索收集工作缺乏技巧，獲得的資料不夠全面，通過尋求導師幫助和請教同學，通過豐富搜索渠道、優(yōu)化關鍵詞等方法再次搜索收集并整理課題相關的歷史文獻。6．參考文獻[1]D.E.Joslin,D.P.Clements.SqueakyWheelOptimization.FifteenNationalConferenceonIAAA-98andIAAI-98Procedding[J].1998,12()56:56-57.[2]楊映芬,齊洪亮.鋁合金汽車輪轂的市場需求及發(fā)展趨勢[J].有色金屬計,1999,26(1):65-70.[3]宋春強,鋁合金汽車輪轂的市場需求與發(fā)展趨勢[J].鋁加工,2006,32(5):5-9.[4]沈俊.鋁合金汽車輪轂及其生產工藝[J].有色金屬加工,2002(1):23-24.[5]王雪松.鋁合金汽車輪轂及其生產工藝[J].民營科技,2015(3):140-145.[6]饒曉曉，胡樹兵．A356鑄造鋁合金熱處理強化工藝研究[D]．武漢,華中科技大學，2007:12-14[7]廖博超.A356合金的半固態(tài)流變壓鑄及熱處理對組織性能的影響[D].哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學,2010:46-48.[8]楊彬,高平,趙寶榮,等.混合稀土及熱處理對A356合金組織與性能的影響[J].機械工程材料,2006,30(4):68-69.[9]劉宏磊.鋁合金輪轂熱處理工藝節(jié)能探討[J].熱處理,2013,5:61-62.[10]陳曠,關紹康,胡保健等.雙級時效工藝對低壓鑄造A356合金輪轂力學性能的影響[J].輕合金加工技術,2006,34(4):4