دانشگاه جیائوتنگ شانگهای: شبیه سازی عددی و تحقیق عملکرد بند فرمان آلیاژ منیزیم ریخته گری کم فشار

با افزایش مستمر تولید و مالکیت جهانی خودرو، مصرف انرژی، ایمنی، حفاظت از محیط زیست و سایر مسائل به طور فزاینده ای برجسته شده اند و فناوری سبک وزن خودرو به وسیله ای مهم برای ترویج توسعه پایدار صنعت خودرو، بهبود مصرف سوخت خودرو و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای خودرو تبدیل شده است. آلیاژ منیزیم دارای ویژگی های استحکام ویژه بالا، سفتی ویژه بالا، عملکرد میرایی بالا و تداخل ضد الکترومغناطیسی است. این به یک هدف تحقیقاتی کلیدی در توسعه توسعه سبک وزن خودرو تبدیل شده است. در این میان عناصر خاکی کمیاب نقش بسزایی در بهبود دمای اتاق و خواص مکانیکی دمای بالا، مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای منیزیم دارند. آلیاژ Mg-Gd-Y-Zr به عنوان یک آلیاژ معمولی مقاوم در برابر سن، به دلیل مزایایی که در عملکرد و قیمت دارد، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است.

بند انگشت فرمان خودرو عمدتاً جهت رانندگی خودرو را کنترل می کند، بدنه را پشتیبانی می کند و بار موجود در بدنه را به چرخ های جلو منتقل می کند و نیروی رانش محور عقب بدنه را به چرخ های جلو منتقل می کند. هنگام ترمزگیری، نیروی ترمز و نیروی ترمز را نیز حمل می کند. لحظه فناوری ریخته‌گری با فشار پایین به دلیل نرخ بالای استفاده از مواد، شکل‌دهی آسان، کم‌تر بودن زباله‌های گاز، اتوماسیون آسان و عدم تأثیرپذیری از مهارت اپراتور، مورد توجه قرار گرفته است. در همان حالت، آلیاژهای منیزیم از طریق ریخته‌گری با فشار کم، استحکام تسلیم و استحکام کششی بهتری نسبت به ریخته‌گری گرانشی دارند، در حالی که ازدیاد طول یکسان را حفظ می‌کنند.
شبیه سازی از نرم افزار شبیه سازی ریخته گری AnyCasting6.5 استفاده می کند. اندازه کلی ریخته گری بند فرمان 389mm×243mm×398mm، حداقل ضخامت دیواره ریخته گری 15 میلی متر و حداکثر ضخامت دیواره 64 میلی متر است. با توجه به ویژگی های ساختاری بند فرمان، یک شبکه اختلاف محدود در جهت های x، y و z ایجاد می شود و کل مدل به حدود 2 میلیون عنصر تقسیم می شود. پس از تکمیل شبیه‌سازی ریخته‌گری فشار کم، از طرح طراحی بهینه‌سازی شده برای پردازش قالب استفاده کنید و ریخته‌گری با فشار کم را انجام دهید تا ریخته‌گری‌های واقعی و میله‌های آزمایش ریخته‌گری تحت فشار همان دسته را به دست آورید، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

طراحی ساختاری بند انگشت فرمان آلیاژ منیزیم دارای ناحیه ای با ضخامت دیواره خیلی کم نیست. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پس از بهینه سازی پارامترهای فرآیند، هیچ نقصی وجود نخواهد داشت. سرعت خنک کننده در پایین پایین است و سرعت خنک کننده در بالا بالا است. طراحی کلی برای ریخته گری با فشار کم بسیار مناسب است. پارامترهای عملیات حرارتی بهینه برای آلیاژ Mg-Gd-Y-Zr عبارتند از: درمان محلول در دمای 500 درجه سانتیگراد برای 8 ساعت، عملیات پیری در 200 درجه سانتیگراد برای 24 ساعت. عملکرد هر قسمت از ریخته گری با اندازه دانه آن همبستگی بالایی دارد و قدرت تسلیم اندازه دانه بزرگتر کمتر است. اندازه دانه هر قسمت از ریخته گری با سرعت سرد شدن همبستگی بالایی دارد. پس از پیش‌بینی اندازه دانه با توجه به سرعت خنک‌سازی شبیه‌سازی شده، مشخص شد که این دو از قوام بالایی برخوردار هستند.