Shanghai Jiaotong University: Numerische Simulation und Leistungsforschung von Niederdruckguss-Achsschenkeln aus Magnesiumlegierung

Mit der kontinuierlichen Zunahme der weltweiten Automobilproduktion und des Automobilbesitzes sind Energieverbrauch, Sicherheit, Umweltschutz und andere Themen immer wichtiger geworden, und die Automobilleichtbautechnologie ist zu einem wichtigen Mittel geworden, um die nachhaltige Entwicklung der Automobilindustrie zu fördern, den Kraftstoffverbrauch von Automobilen zu verbessern und die Abgasemissionen von Automobilen zu reduzieren. Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch hohe spezifische Festigkeit, hohe spezifische Steifigkeit, hohe Dämpfungsleistung und antielektromagnetische Störungen aus. Es ist zu einem zentralen Forschungsobjekt bei der Entwicklung des Automobilleichtbaus geworden. Unter ihnen spielen Seltenerdelemente eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen sowie der Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Magnesiumlegierungen. Die Mg-Gd-Y-Zr-Legierung als typische alterungsverstärkte Legierung hat aufgrund ihrer Leistungs- und Preisvorteile immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Der Achsschenkel des Autos steuert hauptsächlich die Fahrtrichtung des Autos, stützt die Karosserie und überträgt die Last in der Karosserie auf die Vorderräder und überträgt den Schub der Hinterachse der Karosserie auf die Vorderräder. Beim Bremsen trägt es auch die Bremskraft und Bremskraft. Moment. Die Niederdruckgusstechnologie wird wegen ihrer hohen Materialausnutzungsrate, der einfachen Formung, der geringeren Menge an Gasrückständen, der einfachen Automatisierung und ihrer Unabhängigkeit von der Kompetenz des Bedieners geschätzt. Im gleichen Zustand haben Magnesiumlegierungen durch Niederdruckguss eine bessere Streckgrenze und Zugfestigkeit als Schwerkraftguss, während die gleiche Dehnung erhalten bleibt.
Die Simulation verwendet die Gusssimulationssoftware AnyCasting6.5. Die Gesamtgröße des Achsschenkelgussteils beträgt 389 mm × 243 mm × 398 mm, die minimale Wandstärke des Gussstücks beträgt 15 mm und die maximale Wandstärke beträgt 64 mm. Entsprechend den strukturellen Eigenschaften des Achsschenkels wird ein Finite-Differenzen-Gitter in x-, y- und z-Richtung erzeugt und das gesamte Modell in etwa 2 Millionen Elemente unterteilt. Verwenden Sie nach Abschluss der Niederdruckgusssimulation das optimierte Konstruktionsschema, um die Form zu verarbeiten, und führen Sie einen Niederdruckguss durch, um tatsächliche Gussteile und Druckgussteststäbe derselben Charge zu erhalten, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Das strukturelle Design des Achsschenkels aus Magnesiumlegierung weist keinen Bereich mit zu geringer Wandstärke auf. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass nach der Optimierung der Prozessparameter keine Fehler auftreten. Die Abkühlgeschwindigkeit unten ist langsam und die Abkühlgeschwindigkeit oben hoch. Das Gesamtdesign eignet sich sehr gut für den Niederdruckguss. Die optimalen Wärmebehandlungsparameter für Mg-Gd-Y-Zr-Legierungen sind: Lösungsbehandlung bei 500 °C für 8 Stunden, Alterungsbehandlung bei 200 °C für 24 Stunden. Die Leistung jedes Teils des Gussstücks hängt stark von seiner Korngröße ab, und die Streckgrenze der größeren Korngröße ist geringer. Die Korngröße jedes Teils des Gussteils korreliert stark mit der Abkühlgeschwindigkeit. Nach der Vorhersage der Korngröße anhand der simulierten Abkühlrate wird festgestellt, dass beide eine hohe Konsistenz aufweisen.