《汽车轮毂制备及热加工工艺参数对性能的影响》开题报告文献综述3500字

汽车轮毂制备及热加工工艺参数对性能的影响1．选题的背景与意义车轮是汽车的重要组成部分，作为汽车的主要承载件，影响着汽车的安全性和可靠性，是影响整车性能的安全部件之一，因此安全性是车轮制造中要考虑的首要因素。汽车在行驶过程中，车轮不仅受到垂直载荷、冲击载荷以及周期载荷的作用，同时受到不同方向的作用力(包括正压力、启动和制动时的扭矩和冲击力以及转弯时的复杂受力)，这些作用力都显著影响车辆在运行过程中的舒适性和安全性。为了满足对舒适性、安全性以及绿色环保的要求，采用具有吸收震动和反弹力量特性的铝合金生产汽车轮毂成为最佳选择。目前，铝合金轮毂以其质轻、节能、散热好、耐腐蚀、加工性好等优点而得到广泛的应用[1]。全世界铝合金轮毂的使用率估算已经超过40%，几乎覆盖了所有汽车车型。在我国，从20世纪40年代以来铝合金轮毂的生产厂家通过优胜劣汰的过程，正朝着健康方向发展。现在，在汽车以及摩托车中已有几十种关键零部件，可以说铝合金轮毂是目前唯一能够替代进口，并且可以向欧美等发达国家出口的重要零部件[2-3]。另外，随着汽车产业市场全球化以及国际化采购进程的加快，中国的制造业逐渐向世界性的制造基地转变。国内的一些管理严谨、技术先进、质量过硬的铝合金轮毂制造及生产企业，已经逐步成为全球性供货商。因此，针对铝合金轮毂在国际上的发展情况，结合对汽车轮毂生产工艺的试验及研究，有必要针对铝合金汽车轮毂的生产工艺参数进行优化设计。2．国内外研究现状及发展动态分析在汽车轮毂材料中，应用最广泛的是铝合金材料，铝合金属于轻质合金，重量比钢铁材料降低3/5左右。因此，轮毂铝合金轮毂重量显著减轻。根据前人统计数据可知，采用铝合金轮毂的轻型汽车整车重量要比采用传统的钢制轮毂的轻型汽车整车重量明显降低40%左右；采用铝合金轮毂的中型汽车整车的重量相当于采用传统的钢制轮毂的中型汽车整车重量的70%。美国森特来因-图尔公司曾对不同合金轮毂的生产制造工艺及性能进行过对比，以整体式轮毂和用钢板冲压出的钢制轮毂的6061铝合金为例，整体式轮毂通过分离旋压加工方法，且每加工一个轮毂的时间在90s以内，不仅轮毂整体的重量减少一半，而且在保证轮毂尺寸相同的前提下抗压强度得到一定程度提高，同时省去的组装过程中的人力物力等，进而产品的生产效率明显提高了，并且有利于大批量生产。并且，铝热容量大,导热能力是钢的1.5倍左右，能够快速地散发掉轮胎因与地面磨擦产生的热量，提高了汽车行驶的安全性，同时延长轮胎寿命。一直以来，钢制轮毂占据了汽车轮毂应用的主要地位。但随着人们对汽车安全、环保、节能、舒适等方面要求的不断提高，以及铝制轮毂在设计与制造技术上的不断进步，铝制轮毂与钢制轮毂相比有很多优越性，虽然应用历史不长，但发展速度很快，正逐步代替钢制轮毂成为最佳选择。20世纪70年代起发达国家开始大批量推广应用铝制轮毂，我国在20世纪80年代末，开始了解铝合金汽车轮毂，并且对它进行生产制造[4-5]。与其他材料相比,铝合金轮毂具有以下优点：质轻节能。铝合金轮毂相比传统的钢制轮毂重量减少40%左右，四轮制动惯性及制动能量降低，从而使加速时间降低，减少油耗。在车速为90-120km/h时，油耗可减少0.0138L/100km。吸震舒适。铝合金轮毂多采用数控设备加工，精度高，振摆与振动减少，汽车在行驶过程中的平衡性提高，并且高速行驶性能好。据研究，铝合金轮毂比钢制轮毂的振动程度降低了12%。散热性好。车轮热源主要由刹车产生的摩擦热和轮胎与行驶路面间的摩擦热两部分产生。尤其是高速行驶的汽车，如果车轮温度过高，无疑增加了爆胎的危险性。而铝的热容量大,导热能力是钢的1.5倍左右，散热性系数是钢的2-3倍。并且，铝合金轮毂因其表面设计的结构特性有助于散热，所以即使在长途行车过程中出现连续刹车的情况也可保证车轮系统在安全范围内，从而降低爆胎危险，提高安全性。美观高档。随着人们审美度的提高，对于汽车美观度的要求也不多。而轮毂的美观度对汽车整体形象有着很大影响，并且轮毂造型直接关系着汽车车身设计的品味和档次。铝合金轮毂不仅有精美的外观设计，多样化的造型，车毂合一的特性，而且还可以进行各种花纹结构的设计加工，以及表面处理喷涂进行色彩调配，以满足各类使用者的不同审美要求。饶晓晓[6]等人主要是针对固溶处理阶段的固溶处理温度与保温时间等工艺参数进行了详细的研究，结合各固溶处理参数下所获得组织及其相应的力学性能，探讨固溶处理对于合金的性能之间的关系。他们通过研究表明，当固溶处理的试验温度设定为535℃的时候，铝合金试样的抗拉强度与硬度及其延伸率会随着保温时间的增加而升高，但是当时间达到一定值之后，这些力学性能变回明显下降。在535℃下的这个临界保温时间为3.5小时—4.5小时之间。此时，合金的各项力学性能最优。同时他们的结果还表明，该合金在545℃下固溶，保温3.5小时的时候综合力学性能最好。缪博超等人[7]对铸造态的铝合金及其T5热处理状态下的合金的力学性能进行了比较，结果表明，铸造态的铝合金的力学性能与热处理后相比明显降低了，同时，通过半固态压铸件与液态压铸件和普通铸件的力学性能相比，半固态压铸试样的力学性能最佳，普通铸造试样的力学性能表现为最差。杨彬等人[8]在铝合金中参加的一些混合稀土元素，并对添加稀土元素的合金与未添加的合金性能进行了比较，研究结果表明，添加稀土元素的铝合金的性能在热处理的条件下表现很好的综合力学性能，塑性提升的最为明显。刘宏磊[9]对低压铸造.2轮毂进行多级人工时效研究发现，低压铸造.2铝合金轮毂的力学性能变化幅度随人工时效次数的增多而不断减小，而力学性能变化幅度在经过三次人工时效后基本无明显变化。陈旷等[10]对铝合金低压铸造轮毂进行双级时效（在T6热处理前，先进行低温预时效）研究。结果表明，在预时效温度100℃～120℃，预时效时间12h～14h条件下，合金的抗拉强度提高了10%；屈服强度提高了38%；而伸长率在8%以上，最高达到13.5%。StJohn等人[11]研究了铝合金在短时固溶处理下的组织差异及其相应的拉伸性能与冲击性能的变化。研究结果表明，在540℃下保温10分钟的情况下，α（Al）充分均匀化，并且硅与镁也达到了最大程度的溶解。固溶处理30分钟后，产生了球化，粗化现象，并且共晶Si的粒子间距增大，同时，材料的塑性与冲击性能得到了明显提升。与传统的长时间固溶处理相比，540℃下30分钟短时固溶处理足以达到常采用的长时间固溶处理（约6小时）下材料屈服强度的90%，抗拉强度的95%。但是冲击性能下降明显，不到长时间固溶处理试样的80%。目前，人们对于铝合金的热处理的研究的具体内容虽然有所差别，但是基本还是停留在实验室范围内，不能满足铝合金轮毂实际生产的需要，对于实际的铝合金轮毂的生产的指导意义不是很大。因此，对于能够应用与铝合金轮毂实际生产的热处理工艺的改进应用仍然需要进行具体的研究，以达到提升生产效率的目的。3．主要研究内容（含课题研究方法、设计方案或论文撰写提纲）本文以汽车轮毂为研究对象，设计并制备优异的热力学性能的汽车轮毂，针对给定零部件尺寸和制造要求，合理的规划工艺流程设计零部件；通过力学试验对其在不同热加工工艺参数下进行性能分析，为工程中实际生产建立理论基础。论文结构如下：1.绪论2.汽车轮毂3.热力学表征及工艺参数优化4.结论5.致谢6.参考文献4．总体进度安排（年度研究计划、预期成果及现有研究工作基础）2022年10月15日-2022年11月15日：拟定毕业设计研究方向和毕业设计题目；2022年11月15日-2022年12月1日：根据指导老师下达的任务书查阅相关文献资料；2022年12月1日-2022年12月15日：撰写文献综述、开题报告并进行开题答辩；2022年12月16日-2023年4月25日：收集并整理参考文献资料、撰写毕业设计说明书形成初稿；2023年4月26日-2023年5月9日：根据指导老师修改意见进行论文修改并定稿；并进行检测2022年5月30日前：答辩。5．论文工作过程中可能遇到的问题及对策对于历史文献资料的搜索收集工作缺乏技巧，获得的资料不够全面，通过寻求导师帮助和请教同学，通过丰富搜索渠道、优化关键词等方法再次搜索收集并整理课题相关的历史文献。6．参考文献[1]D.E.Joslin,D.P.Clements.SqueakyWheelOptimization.FifteenNationalConferenceonIAAA-98andIAAI-98Procedding[J].1998,12()56:56-57.[2]杨映芬,齐洪亮.铝合金汽车轮毂的市场需求及发展趋势[J].有色金属计,1999,26(1):65-70.[3]宋春强,铝合金汽车轮毂的市场需求与发展趋势[J].铝加工,2006,32(5):5-9.[4]沈俊.铝合金汽车轮毂及其生产工艺[J].有色金属加工,2002(1):23-24.[5]王雪松.铝合金汽车轮毂及其生产工艺[J].民营科技,2015(3):140-145.[6]饶晓晓，胡树兵．A356铸造铝合金热处理强化工艺研究[D]．武汉,华中科技大学，2007:12-14[7]廖博超.A356合金的半固态流变压铸及热处理对组织性能的影响[D].哈尔滨.哈尔滨工业大学,2010:46-48.[8]杨彬,高平,赵宝荣,等.混合稀土及热处理对A356合金组织与性能的影响[J].机械工程材料,2006,30(4):68-69.[9]刘宏磊.铝合金轮毂热处理工艺节能探讨[J].热处理,2013,5:61-62.[10]陈旷,关绍康,胡保健等.双级时效工艺对低压铸造A356合金轮毂力学性能的影响[J].轻合金加工技术,2006,34(4):4