【成果完成人】 王绍著 王前进 王光政 李廷斌 陈锐 王飞 周吉学 杨院生 张希笑 唐守秋 王鹏飞 王晓虎

【第一完成单位】 山东银光钰源轻金属精密成型有限公司

【成果简介】镁是常用金属中比强度最高的轻金属结构材料,同时也是最轻的结构材料,镁合金还具有易于回收利用、储量大且易开采等诸多优点, 镁合金作为优质的轻量化材料,受到了动车厂家的青睐。 高铁座椅上桌面板是座椅上的一个典型部件,原为塑料材质,虽然重量很轻,但是其强度不高,并且较难回收,存在污染环境的风险。采用镁合金材料替代塑料,能够在保证轻量化的同时提高上面板的综合性能。 高铁座椅上桌面板零件尺寸为400*247*20,平均壁厚1.5mm,最小壁厚1mm。属于壁薄,面积大零件,成型难道非常大。本成果创新性的选择镁合金半固态触变成型技术用于上面板的生产。 研究内容： 1.高铁用镁合金上桌面板结构优化设计研究; 对小桌板结构进行优化设计,使其满足于半固态触变成型要求。采用力学拟软件对小桌板的服役情况进行力学模拟分析,获得镁合金上桌面板需满足的力学性能要求。 2、镁合金材料性能增强技术研究; 根据力学模拟情况,选择适合的镁合金材料AZ91D,但其还无法满足镁合金上桌面板的力学性能要求,因此采用稀土Y对AZ91D进行性能增强,使其满足上桌面板的力学性能要求。对稀土含量对镁合金性能的影响进行了试验分析,最终确定最佳的稀土Y的添加量为0.6%。 3、镁合金上桌面板半固态触变数值模拟及模具设计 对上桌面板进行浇注系统,排溢系统以及加热系统进行设计,获得两种浇注系统方案,采用ANYCASTING模拟软件对这两种方案进行数值模拟,对模拟结果进行分析,通过充型过程,凝固过程,缺陷概率分析等结果比对,最终选择方案2为最佳方案,该方案充型过程非常平稳,凝固均匀,无缺陷存在。根据方案二进行模具设计。 4.上桌面板半固态触变成型工艺优化研究。 对上桌面板半固态触变成型工艺进行优化,分别试验了料筒温度,螺杆转速,注射 度,模具温度等重要的工艺参数。通过对比参数对外观质量,固相率,晶粒尺寸,力学性能等影响,选择最佳的工艺参数。 5.按上述研究结果进行零件生产,获得合格的上面板。 稀土Y对半固态触变成型的影响主要为细化晶粒以及固溶强度作用,与未添加稀土的半固态产品比较,抗拉强度,屈服强度,延伸率分别提升了25%,34%,71%。 创新点： 1.以AZ91D镁合金为基础材料,通过稀土改性,在保证镁合金触变成型工艺性能的基础上,进一步提升镁合金材料性能。采用镁合金代替塑料生产高铁小桌板的上面板,不仅减少塑料带来的污染,同时起到显著的轻量化作用。 2.建立了镁合金上桌面板半固态触变成型生产技术,解决了上桌板壁薄,面积大的生产难题,在完全满足充型及外观的基础上,显著提升上桌面板的力学性能,同时零件尺寸精度高、气孔含量少、模具寿命长; 3.创新性的将稀土Y增强的镁合金材料来进行半固态触变生产,实现性能的显著提升。 4.上桌板已实现量产,并独家供货于复兴号列车,使用状况良好,未出现异常情况。 技术指标： 平均壁厚1.5mm;平面度≤0.5mm;抗拉强度>270MPa;屈服强度>160MPa;延伸率>5%;模具寿命≥8万模次;压铸周期35s;模具生产周期 60天;压铸废品率<1%。

【成果类别】 应用技术

【成果水平】 国内领先

【研究起止时间】 2016-10～2018-06