半固态铝合金车轮的制造技术.ppt

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轮胎成型工艺课件(PPT 28页)

轮胎成型机
轮胎成型机是制造轮胎胎胚的专用机械。外胎成型是轮胎生产过程中很重要的工序，成型过程可看作是外胎各“零部件”的组装过程，它在很大程度上决定着外胎的质量。
用途与分类
用途：轮胎成型机用于将帘布、钢丝圈、包布、胎面等各种部件贴合加工成轮胎胎胚。
分类： 1、按成型鼓的轮廓类型类型分：鼓式、半鼓式、芯轮式及半芯轮式； 2、按轮胎的帘线排列形式分：斜交轮胎成型机和子午线轮胎成型机； 3、按成型方法分：套筒法及层贴法轮胎成型机。
两种形式轮胎结构
轮胎构成
轮胎是由不同纤维和不同性能的胶料组成的复合体。轮胎一般由七个部分组成：
1、胎面胶是轮胎与地面接触的部位，这种胶料必须耐磨性好，有一定的弹性，耐氧光和热老化，与地面有很好的抓着力。
2、胎侧胶的胶料要求耐曲挠性能和耐氧、光老化性能好，能很好地保护轮胎胎体。
3、胎体由纤维帘线或钢丝帘线组成，具有粘合性好，耐热、耐剪切及耐曲挠的胶料，胶料能把帘线层粘成一体，并裁成一定角度，胎体承受一定气压和负荷，并要有一定的安全系数。
两鼓一次法成型机班产胎胚45条至50条。三鼓一次法成型机班产胎胚95条至100条。
四鼓一次法成型机班产胎胚140条至150条。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
两鼓一次法成型机
成型主鼓； 1、依次把胎侧，内衬层、钢丝子口包布、胎体帘布、垫胶定位铺贴

铝合金半固态压铸成形过程的模拟

06 实验验证与结果分析
实验材料与方法
01
02
03
材料准备
选用高强度铝合金材料，进行成分分析、热处理等预处理。
压铸设备
采用先进的半固态压铸机，具备高精度、高稳定性和可重复性。
实验设计
设计不同工艺参数组合，如压铸温度、压力、速度等，以研究其对成形质量的影响。
实验结果与模拟结果的对比分析
铝合金半固态压铸成形技术原理及特点
铝合金半固态压铸成形技术原理
铝合金半固态压铸成形技术是将铝合金加热至固液共存状态，利用压铸机的高速注射和高压凝固作用，使铝合金在模具内快速填充并凝固成形的过程。通过控制铝合金的半固态温度区间和注射工艺参数，可实现复杂形状、高精度和高性能铝合金零件的成形。
建立几何模型
网格划分
材料参数设置
边界条件设置
求解计算
根据实际压铸件的结构和尺寸，建立相应的三维几何模型。
对几何模型进行网格划分，生成有限元网格模型。网格的疏密程度直接影响计算精度和计算效率，需要根据实际情况进行权衡。
设置铝合金材料的物理参数和力学参数，如密度、弹性模量、泊松比、屈服强度等。
揭示了成形过程中的关键影响因素
通过模拟分析，揭示了铝合金半固态压铸成形过程中的关键影响因素，如温度、压力、时间等，为优化工艺参数提供了理论依据。

铝合金车轮的制造工艺技术(PPT 42页)

6061 5154、5454 5052、5154、5454 A356、AC4CH、AC7A
6061 A356、AC4CH
6061
目前国内主流的生产方式及使用材料为：整体式铝合金车轮，采用重力和低压铸造，材料使用A356，进行T6热处理 A356是一种铝硅合金（Al-Si7），含7%左右的Si
五、铝合金车轮的制造工艺
二、铝合金车轮的结构和分类
车轮的结构：
轮辋
主要由两部分组成
轮辐
1、铝合金车轮按结构形式分： 1片式（整体式）
2片式 3片式
2、铝合金车轮按生产方式分：
1）铸造：重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、
真空压铸、半凝固铸造等
2）锻造
优缺点: 锻造车轮简单说有以下优点：1.强度高，2.重量轻,3.相对铸
主要工序
熔炼
铸造
热处理
喷涂
机加工
熔炼：
本工序控制要点：铝液成份、含氢量、铝液温度。铝液温度控制在780 ℃~800 ℃
铸造：
铝液温度控制在680 ℃ ~750 ℃
重力铸造模具
液体依靠重力流动充填铸型，由于没有外加压力，为了获得致密的铸件，往往需要利用冒口来补缩。这种方法应用最广泛。
采用空气冷却。
造车轮节省燃油。但目前受限于行业整体技术状况，包括材料，加工工艺，成本等因素。目前仅少量用于零售改装市场。

半固态金属压铸

半固态压铸（Semi-Solid Casting）
原理：在合金液冷却过程中施加剧烈的搅拌，使枝晶破碎，得到一种悬浮一定量球状固相的浆料，进行成形。
（一）流变压铸（Rheocasting）金属锭→液态→制备浆料（搅拌→ 冷却）→半固态浆料→压铸
三、半固态成形方法
特点：
由于金属浆料的良好的流动性能，可以得到尺寸精确、形状复杂、组织致密的高质量铸件；
原理：把镁合金颗粒投入料斗，原料经过加热到高温的料筒，螺杆的转动对镁合金产生剪切作用，使其成为具有触变物理性能的半固态浆料，快速注射到模具内成形。
成形原理
射铸成形过程(1)
射铸成形过程(2)
射铸成形机
Fra Baidu bibliotek
射铸成形产品图
完
半固态压铸工艺过程
特点：充型平稳，铸件尺寸精度高，表面质量优良，气孔、缩孔、缩松缺陷少，组织致密。可以热处理、可以焊接。压铸模寿命长。但触变压铸首先需要生产半固态金属坯料，成本高；另外，二次加热能耗大，工艺过程较复杂，具有触变性能的材料种类也不多等
三、射铸成形（Injection Molding）
由于在流变压铸中，半固态金属浆料的保持及输送控制严格而困难，目前的实际应用较少。流变成形比触变成形工艺更简单、能耗更低，流程短，铸件的成本也更低，是未来重要的发展方向。

铝轮毂锻造工艺培训课件

3，热处理：
1）提高铸件的力学性能，改善合金的切削性能；消除内应力；稳定铸件的尺寸和组织，改善合金的组织和力学性能。 2）本工序控制要点：退火时间和温度（60-85℃，3min）。
4，机加工流程
1）数控机床加工工序划分的特点为：先粗后精，先面后孔，刀具集中。
2）加工顺序：按由内到外、又粗到精、由近到远的原则确定。毛坯——孔加工粗加工——孔半精加工— —孔精加工——外圆面加工——外圆面半精加工——阶梯面粗加工——阶梯面半精加工——内圆加工——退刀面加工——不规则孔加工——型孔加工——气门孔加工——去毛刺——零件最终热处理——清洗——终检重点控制项目：中心孔直径、PCD位置度、端径跳、动平衡。
台阶面
2）轮毂零件组成：外圆表面, 内圆表面，型孔，中心孔，台阶面，退刀槽，内、外倒角，气门孔。
退刀槽内圆表面
外圆表面
型孔中心孔外倒角
2，加工流程
胚料
锻造
热处理
喷涂
机加工
1）进料与切料：铝棒材质为6061，将铝棒切割成锻造轮毂所需的大小。
2）锻压成胚：以超过8000吨的锻压机将预热的铝材，以锻压方式，锻压成毛胚（保留加工余量）。
内圆表面
外圆表面
型孔中心孔外倒角
2，功能
3，审美
4，轮毂受力
结构决定造型，结构决定受力，轮毂受力主要在轮辐上

铝合金半固态压铸成形过程的模拟

• A trouble example
In testing machine
Crack position in diecasting
Analyzing reason by computer simulation
animation
Un-filling area in the front of gate
半固态流体充型时背压(排气)的影响
物理模型
网格长度单位为1cm
排出的空气
V=A・(c3/L)・(P-P0)・Δt・ΔS
V为空气的体积; A为空气的流动系数; L和c分别是排气口的长度和宽度; P
和P0分别为型内外的空气压力; Δt和ΔS分别是时间步长和排气面积
有无背压的对比
未考虑背压
考虑背压
铸型/铸件之间换热系数的影响
5000W／m2・K
9500W／m2・K
14000W／m2・K
压铸机的推杆速度的影响
0.1m/s
0.5m/s
0.8m/s
压铸机冲头的位移曲线
充型末期和保压阶段充型主要阶段
此前为推杆空走
充型末期和保压阶段
充型主要阶段
预备充型(含将料缸中的坯料推至模具入口的预备期)
慢压式
快压式
位移曲线测试结果小结
型内流动的测试
坯料加热后的组织形貌
中心位置

《轮胎制造工艺简介》课件

1
手工制作时期
轮胎是由手工制作而成，生产效率较低。
2
机械化时代
引入机械设备辅助生产，提高了生产效率和质量。
3
自动化生产线
采用自动化设备进行大规模生产，进一步提高了生产效率和一致性。
轮胎材料的选择与应用
轮胎制造中的材料选择至关重要，不同材料的应用能够影响轮胎的性能、耐久性和安全性。
橡胶
橡胶是轮胎的主要组成部分，质量和种类的选择会直接影响轮胎的性能。
《轮胎制造工艺简介》 PPT课件
本课件将介绍轮胎制造工艺的全过程，包括工艺概述、生产步骤、发展历程、材料选择与应用、关键技术、质量控制方法和标准、以及未来的发展趋势。
工艺概述
了解轮胎制造工艺的基本概念和原理，包括材料准备、成型、硫化和后续加工等关键环节。
1
材料准备
准备轮胎制造所需的原材料，包括橡胶、纤维材料和金属配件等。
纤维材料
纤维材料用于增强轮胎的结构和强度，如尼龙帘布和钢丝帘线。
金属配件
金属配件用于轮胎的连接和支撑，如钢丝和钢圈等。
轮胎制造过程中的关键技术
在轮胎制造过程中，有几项关键技术能够提高轮胎的性能和质量，包括胎面设计、胎体结构和硫化工艺等。
胎面设计
优化胎面花纹和纹深，提升轮胎的抓地力和排水性能。
1
智能制造
引入智能设备和大数据分析技术，提高生产效率和质量。

第四章半固态金属加工技术PPT课件

图4-19 压射室制备半固态合金浆料和流变成形示意图
21.11.2020
材料成型及控制工程教研组
19
第4章半固态金属加工技术
图4-20单螺旋流变射铸工艺原理示意图 1—金属液输入管；2—保温炉；3—螺杆；4—筒体；5—冷却管；6—绝热管；
7—加热线圈；8—半固态金属累积区；9—绝热层；10—注射嘴；11—加热线圈； 12—单向阀
10—压铸合金
21.11.2020
材料成型及控制工程教研组
3
第4章半固态金属加工技术
(a) 间歇式
(b) 连续式
图4-5 半固态机械搅拌装置示意图
21.11.2020
材料成型及控制工程教研组
4
第4章半固态金属加工技术
图4-6 转轮式制浆装置
21.11.2020
材料成型及控制工程教研组
5
第4章半固态金属加工技术
(a)垂直搅拌式
(b)水平搅动式
(c)螺旋搅动式
图4-7 电磁搅拌制备半固态坯料的三种搅拌方式示意图
21.11.2020
材料成型及控制工程教研组
6
第4章半固态金属加工技术
图4-8 带内部转子的电磁流变铸造示意图
21.11.2020
材料成型及控制工程教研组
7
第4章半固态金属加工技术
浇口杯金属液

半钢轮胎制造理论培训教材PPT课件

BT橡胶附着在金属表面防止NC因疲劳而脱离三角区域
无内胎轮胎的子口与轮辋是紧配合
必须满足脱圈阻力的强制性标准的要求
NSF
半钢轮胎制造理论培训教材( P P T 1 5 2 页)
FE
DECOUPLING PS, B74
SUMMIT BLOCK
NC, RFI
NST1, NST2, KM
GI
小结：各部件的分布位置及作用
QCP /QGP
W./H.
1.7 轮胎基本常识简介
子午线轮胎的结构
胎冠 Tread KM 胎肩 Shoulder 胎侧 Sidewall FE/PT 尼龙带束 NSF/BAZ Crown plies 钢丝带束 NST 肩部垫胶 PS 胎圈 Bead 胎体帘布 NC carcass ply 气密层 GI inner line
半钢轮胎制造理论培训教材( P P T 1 5 2 页)
Structure of a tire
cross-ply architecture
斜交结构
Tire plies
三角胶 BT 钢丝圈 TP bead wires 外包布 LP 内包布 LI
轮胎断面示意图 CLX shop production
Bandage Building
Carcass Building
RFI NC
FLUAGE 流动性

《半固态加工》课件

以陶瓷为基体，加入增强体如碳纤维、氧化铝纤维等，以提高材料的韧性和抗冲击性能。
塑料基复合材料
以塑料为基体，加入增强体如玻璃纤维、碳纤维等，以提高材料的强度和刚性。
CHAPTER 04
半固态加工的优势与挑战
半固态加工的优势
高效率
半固态加工技术可以显著提高生产效率，减少加工时间和成本。
CHAPTER 05
半固态加工实例
汽车零件的半固态加工
汽车发动机零件
如活塞、连杆等，通过半固态加工技术可以获得高强度、低孔隙率、高耐磨性的零件。
汽车底盘和悬挂系统零件
如转向节、控制臂等，通过半固态加工技术可以获得复杂的几何形状，提高零件的精度和性能。
汽车车身覆盖件
如引擎盖、车门等，通过半固态加工技术可以获得高表面质量、低翘曲变形和薄壁的零件。
陶瓷
具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性，常用于机械、电子、化工等领域。
复合材料
由两种或多种材料组成，具有优异的力学性能和多功能性，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
半固态复合材料
01
02
03
金属基复合材料
以金属为基体，加入增强体如碳纤维、玻璃纤维等，以提高材料的强度和刚性。
陶瓷基复合材料
半固态加工设备比传统的铸造和锻造设备更昂贵，初始投资较大。
不是所有的金属材料都可以通过半固态加工技术进行加工。

铝合金车轮全流程智能制造关键技术及产业化

铝合金车轮全流程智能制造关键技术及产业化在铝合金车轮全流程智能制造中，关键技术包括以下方面：

1.智能造形技术：采用先进的CAD/CAM/CAE软件，进行轮毂款式设计

和轮毂结构分析，利用3D打印、数控加工等制造技术，实现定制化生产。

2.智能检测技术：采用高精度的三维扫描测量仪、X射线探伤仪等设备，对铝合金车轮进行全面的检测，保证产品质量。

3.智能控制技术：利用PLC、SCADA、MES等自动化控制系统，实现铝

合金车轮全流程的自动化控制、数据采集和信息管理，提升生产效率和质量。

4.智能模拟技术：采用虚拟现实技术、仿真模拟技术等，对生产环境

和产品进行模拟和优化，提高生产效率和质量。

产业化方面，铝合金车轮全流程智能制造可以实现生产过程的自动化、数字化和智能化，降低人工成本和生产时间，提高产品质量和生产效率，

具有广阔的市场应用前景。目前，国内外企业已经在铝合金车轮全流程智

能制造方面进行了许多研究和实践，产业化发展已经初具规模，未来将继

续向智能化、高效化、绿色化方向发展。

半固态成形技术课件

最早于20世纪70年代初期，由美国麻省理工学院的M.C.Flemings教授和David Spencer博士提出。
根据所研究的材料，可分为有色金属及其合金的低熔点材料半固态加工和钢铁材料等高熔点黑色金属材料半固态加工。
ppt课件.
12
①有色金属及其合金的低熔点材料半固态成形研究
铝、镁、铅、铜研究重点在成形工艺的开发
图2 半固态金属的内部结构： (a) 高固相分数， (b) 低固相分数
ppt课件.
6
半固态金属的金属学和力学主要有以下几个特点：
① 由于固液共存，在两者界面不断发生熔化、凝固，产生活跃的扩散现象，因此，溶质元素的局部浓度不断变化；
② 由于晶粒间或固相粒子间夹有液相成分，固相粒子间几乎没有结合力，因此，其宏观流动变形抗力很低；
加工工艺；
②流动应力比固态金属低：半固态浆料具有流变性和触变性，变形抗力非常小，可以更高的速度成形部件，而且可进行复杂件成形，缩短加工周期，提高材料利用率，有利于节能节材，并可进行连续形状的高速成形(如挤压)，加工成本低；
③应用范围广：凡具有固液两相区的合金均可实现半固态
加工、可适用于多种加工工艺，如铸造、轧制、挤压和
图8 球形微粒固态金属加工两种方pp法t课(流件.变成形和触变成形)的工艺流程图 16
半固态浆料搅动时的组织演变受很多因素影响，半固态浆料的温度、固相分数和剪切速率是三个基本因素。

铝合金半固态压铸成形过程的模拟

铝合金半固态压铸成形是一种先将铝合金预热至半固态，然后以压铸

的方式将其注入模具中。这种成形过程常用于制造复杂形状的铝合金零件，具有高精度、高韧性和高耐热性的特点。采用数值模拟方法可以有效地研

究和优化这一成形过程。本文将对铝合金半固态压铸成形过程的模拟方法、影响因素以及应用进行综述，总结目前这一领域的研究现状。

铝合金半固态压铸成形的模拟方法主要分为两个方面：固相区域的模

拟和液相区域的模拟。固相区域的模拟主要是通过有限元方法来研究铝合

金的形变过程，包括应力分布、应变速率和细晶度等。而液相区域的模拟

则是通过计算流体力学方法来研究熔融铝合金的流动行为，包括注射压力、液相填充和凝固过程等。

影响铝合金半固态压铸成形的因素有很多，其中包括合金的成分、半

固态温度、模具温度以及注射速度等。合金的成分决定了其流动性和凝固性，而半固态温度和模具温度则影响铝合金的半固态行为和凝固过程。注

射速度对铝合金的充填性能和表面质量有重要影响。研究这些因素的变化

规律，可以为铝合金半固态压铸成形提供指导和优化方案。

铝合金半固态压铸成形广泛应用于航空航天、汽车制造和电子工业等

领域。通过数值模拟方法，可以提高产品的质量和制造效率。例如，可以

通过优化半固态温度和模具温度的组合，来控制铝合金的凝固过程，从而

获得理想的微观组织和力学性能。此外，模拟还可以研究注射速度对充填

性能的影响，优化产品的表面质量和密度分布。

总之，铝合金半固态压铸成形的数值模拟是一种研究和优化这一成形

过程的有效方法。通过模拟，可以深入理解铝合金的变形和凝固行为，并

材料加工原理之半固态铸造成形PPT(32张)

• 为Ford汽车公司生产的1500万件铝合金压缩机活塞，成品率几乎为100％。
• 此外，应用于铝合金轮毂
生产效率与经济性
半固态主要特点
• 凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。可适用于铸造、挤压、锻压、焊接多种加工工艺。
• 充型平稳，无湍流和喷溅，加工温度低，凝固收缩小。
• 铸件尺寸精度高，成形尺寸与成品零件几乎相同，极大减少了机械加工量。
设备投资大，工艺较复杂，成本高。
电磁搅拌示意图
3、应力诱发熔化激活工艺：S.I.M.A.(Strain Induced Metl Activated) 常铸锭经过20%左右的预形变，然后加热至半固态。
加热过程组织变化：
首先发生再结晶，然后部分熔化，使固相晶粒分散在液相基体中，得到半固态金属成型所需的原材料。
a 铜合金 b 不锈钢 c 低合金钢
铝合金铝基复合材料
SIMA加工过程组织变化
a 原始组织 b 挤压预变形后 C 挤压预变形后再加热至半固态
ZL101A合金不同成型方式显微组织对比
半固态铸造
重力铸造
液态成形
半固态成形
ZL101A合金力学性能对比
合金 ZL101A
状态抗拉强度（MPa）
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。

《特种铸造》第9章- 半固态铸造(3-4学时)-杨湘杰(ppt文档)

280 115 150 2900 260 290 296 145
340
9
220
7
75
275
15
85
285
5-10
90
330
9
115
330
7
110
359
5
100
200
4
9-12
“十三五”规划教材
特种铸造
第9章半固态铸造
续上表
合金锻造合金
2017
加工方法半固态锻造
热处理状态 T4 T4
屈服强度/Mpa 276 275
9-7wk.baidu.com
“十三五”规划教材
特种铸造
第9章半固态铸造
二、半固态铸造工艺的特性
（1）适应性
半固态铸造适用于有较宽固液相共存的合金体系。如：铝合金、镁合金、镍合金、铜合金以及钢铁合金等，其中铝合金、镁合金、铜合金已应用于工业生产。铝合金半固态铸造主要应用于汽车零件制造方面，例如汽车用刹车制动缸体和铝合金轮毂、空调设备部件、转向与传动系统零件、悬挂件、活塞等。
9-10
“十三五”规划教材
特种铸造
第9章半固态铸造
（4）机械性能
半固态铸造的特殊成形机理决定了成形产品的良好的内部组织与整体性能。实践证明，半固态铸件内部组织致密，内部气孔、偏析等缺陷少，组织细小，力学性能提高，或者力学性能相当，但塑性大大提高。

铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术

铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术是一种先进的制造技术，可用于生产具有复杂形状和高质量要求的铝合金薄壁零件。本文将介绍半固态流变铸造技术的工艺原理、优点以及应用领域，并探讨其相关参考内容。

1. 半固态流变铸造技术的工艺原理

半固态流变铸造技术是通过合适的铝合金组织控制和适当的加热工艺，将金属液态态转化为部分固态态，并在此状态下进行铸造成型。其主要工艺包括：液态金属的预热、金属搅拌与结晶控制、及其在半固态状态下的模具填充。

2. 半固态流变铸造技术的优点

1) 可实现形状复杂的薄壁零件制造。半固态流变铸造技术可

以通过减少金属的挤压应力，防止零件变形和裂纹等问题，实现复杂形状的零件制造。

2) 可提高铸件的性能。与传统的压力铸造技术相比，半固态

流变铸造技术可以通过控制金属的结晶行为，获得细小均匀的晶粒，提高材料的机械性能和耐热性能。

3) 可节约能源和材料。半固态流变铸造技术不仅能减少能源

消耗，还可以降低原材料的用量，提高铸造效率。

3. 半固态流变铸造技术的应用领域

半固态流变铸造技术广泛应用于航空航天、汽车、电子等行业，特别适用于生产具有薄壁和复杂形状的高性能铝合金零件。例如，飞机发动机叶片、汽车发动机冷却器、手机外壳等。

4. 相关参考内容

- Yan, H., Zeng, W., & Sun, B. (2016). Numerical analysis on fluid flow and heat transfer during the semi-solid casting process of