Universidad Jiaotong de Shanghai: simulación numérica e investigación de rendimiento del muñón de dirección de aleación de magnesio de fundición a baja presión

Con el continuo aumento de la producción y propiedad de automóviles a nivel mundial, el consumo de energía, la seguridad, la protección ambiental y otras cuestiones se han vuelto cada vez más prominentes, y la tecnología de automóviles livianos se ha convertido en un medio importante para promover el desarrollo sostenible de la industria automotriz, mejorar la economía de combustible de los automóviles y reducir las emisiones de escape de los automóviles. La aleación de magnesio tiene las características de alta resistencia específica, alta rigidez específica, alto rendimiento de amortiguación e interferencia antielectromagnética. Se ha convertido en un objeto de investigación clave en el desarrollo del automóvil ligero. Entre ellos, los elementos de tierras raras desempeñan un papel importante en la mejora de las propiedades mecánicas a temperatura ambiente y alta temperatura, la resistencia al calor y la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio. La aleación Mg-Gd-Y-Zr, como aleación típica reforzada con el envejecimiento, ha atraído cada vez más atención debido a sus ventajas en rendimiento y precio.

El muñón de dirección del automóvil controla principalmente la dirección de conducción del automóvil, sostiene la carrocería y transmite la carga en la carrocería a las ruedas delanteras, y transmite el empuje del eje trasero de la carrocería a las ruedas delanteras. Al frenar, también transmite la fuerza de frenado y la fuerza de frenado. momento. La tecnología de fundición a baja presión ha sido valorada debido a su alta tasa de utilización de material, fácil conformado, menos residuos de gas involucrados, fácil automatización y no afectada por la competencia del operador. En el mismo estado, las aleaciones de magnesio mediante fundición a baja presión tendrán un mejor límite elástico y resistencia a la tracción que la fundición por gravedad, manteniendo el mismo alargamiento.
La simulación adopta el software de simulación de fundición AnyCasting6.5. El tamaño total de la pieza fundida del muñón de dirección es de 389 mm × 243 mm × 398 mm, el espesor mínimo de pared de la pieza fundida es de 15 mm y el espesor máximo de pared es de 64 mm. Según las características estructurales del muñón de dirección, se genera una cuadrícula de diferencias finitas en las direcciones x, y y z, y el modelo completo se divide en aproximadamente 2 millones de elementos. Después de completar la simulación de fundición a baja presión, utilice el esquema de diseño optimizado para procesar el molde y realice la fundición a baja presión para obtener piezas fundidas reales y barras de prueba de fundición a presión del mismo lote, como se muestra en la Figura 2.

El diseño estructural del muñón de dirección de aleación de magnesio no tiene áreas con un espesor de pared demasiado pequeño. Los resultados de la simulación muestran que una vez optimizados los parámetros del proceso, no habrá defectos. La velocidad de enfriamiento en la parte inferior es lenta y la velocidad de enfriamiento en la parte superior es alta. El diseño general es muy adecuado para fundición a baja presión. Los parámetros óptimos de tratamiento térmico para la aleación Mg-Gd-Y-Zr son: tratamiento de solución a 500 ℃ durante 8 h, tratamiento de envejecimiento a 200 ℃ durante 24 h. El rendimiento de cada parte de la pieza fundida tiene una alta correlación con su tamaño de grano, y el límite elástico del tamaño de grano más grande es menor. El tamaño de grano de cada parte de la fundición tiene una alta correlación con la velocidad de enfriamiento. Después de predecir el tamaño del grano de acuerdo con la velocidad de enfriamiento simulada, se encuentra que los dos tienen una alta consistencia.