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镁合金是目前工业应用中最轻的商用金属结构材料,具有比强度高、阻尼减振性和铸造工艺性好等特点,是当前最具潜力的轻量化材料之一。摩托车作为低廉便利的交通工具,轻量化和节能减排是其技术进步的重要方向。曲轴箱是摩托车传动系统的重要部件,一般为铝合金压铸件,用镁合金替代之不仅可以减重约1/3,而且可以利用镁合金优良的阻尼减振性能减少振动和噪声,从而提高摩托车的驾乘舒适性。本研究结合某企业镁合金曲轴箱产品开发的工程需求,以开发AZ91-1.5Si-0.4Ca镁合金材料的曲轴箱右盖压铸工艺为目标,重点开展了如下两方面的研究工作:首先,设计并制备不同壁厚的板状压铸试样,通过数值模拟获得不同壁厚板的凝固速率,采用XRF、XRD、OM、SEM/EDS、万能材料试验机等手段对其显微组织、常温及中温力学性能和断口形貌进行对比研究,探明凝固速率对压铸态AZ91-1.5Si-0.4Ca组织和性能的影响,为通过控制压铸件壁厚及凝固速率来调控其组织性能提供理论依据;然后,在对曲轴箱右盖进行工艺结构分析的基础上,根据实际生产情况并结合上述研究结果,采用正交实验和数值模拟方法,对零件的压铸工艺进行了设计和优化,并通过样件生产验证了优化后的工艺参数。主要研究结果及结论如下:(1)在压铸态AZ91-1.5Si-0.4Ca合金中,Si主要以Mg2Si的形式存在,且存在先共晶初生Mg2Si相和共晶Mg2Si两种形态;Ca主要以固溶形式存在。(2)随着压铸试样壁厚减小,凝固速率增加,两种合金的均呈现出一定的晶粒细化趋势,AZ91-1.5Si-0.4Ca中的Mg2Si相由粗大的多边形及汉字状向细小的多边形颗粒状短棒状转变。(3)当壁厚低于2.5mm时,AZ91-1.5Si-0.4Ca的中温强度高于AZ91;当壁厚低于3mm时,AZ91-1.5Si-0.4Ca的常温强度高于AZ91。(4)随着压铸试样壁厚减小,凝固速率增加,两种合金试样的常温和180oC力学性能增加,AZ91-1.5Si-0.4Ca常温和高温强度受凝固速率影响大于AZ91,伸长率受凝固速率影响则小于AZ91;而且在等凝固速率条件下,AZ91-1.5Si-0.4Ca的常温和中温伸长率低于AZ91,断裂形式更倾向于与脆性断裂。(5)当凝固速率大于等于29.2741时,可保证Mg2Si相以细小的多边形颗粒状短棒状分布,提高合金的常温和高温力学性能。(6)在曲轴箱右盖的压铸工艺数值模拟中,慢射速度越大,充型时间越短,金属液越不平稳,易造成卷气、夹杂等缺陷;模具温度越高,凝固时间越长;慢压射速度越大,凝固速率越大。慢、快压射速度,浇注温度和模具温度四个因素对压铸缺陷的影响程度相近,缺陷出现在薄厚壁相连的厚壁处。(7)通过调控压铸工艺参数难以获得需要的凝固速率,对曲轴箱右盖螺纹孔处添加水冷管道,能够提高螺纹孔及其附近壳体的凝固速率,达到改善该处凝固组织,提高产品质量的目的。