汽车铝合金轮毂辐条力学性能的统计学分析及预测

论文

铸

８９４

造

Ｓｅｐ．２００９ＶｏＩ．５８

Ｎｏ．９

ＦＯＵＮＤＲＹ

汽车铝合金轮毂辐条力学性能的统计学分析及预测

王群１，李建国１，叶志盛１，计国富２，臧立中２

（１．清华大学材料科学与工程系教育部先进材料实验室，北京１０００８４；２．立中车轮集团有限公司，河北保定０７１０００）

摘要：用多元统计方法对从大量汽车轮毂辐条中间部位取样测得的抗拉强度、屈服强度和伸长率等三个力学量进行了

因子分析，找出了影响这些力学量的本质因素。由因子分析获知，影响辐条抗拉强度、屈服强度和伸长率三个变量的因子主要有两个：Ｓｉ相和Ｍ９２Ｓｉ相。同时推出了这两相存在形态对轮毂辐条力学性能影响规律的定量分析表达式，由此可以评估这两相的强化效果，并对相应工艺流程进行评估。通过这三个力学量对轮毂形状参数进行主成分回归分析，得出了影响这些力学量的轮毂形状因素，并给出了轮毂辐条力学性能的预测区间。

关键词：汽车铝合金轮毂；力学｜生能；显微组织；因子分析；主成分回归

中图分类号：ＴＧ２４９．２；０２１２．１文献标识码：Ａ文章编号：ｌＯＯｌ一４９７７（２００９）０９—０８９４—０５

ＳｔａｔｉｓｔｉｃｓＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

ｏｎ

ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

Ｓｐｏｋｅ

ＡｕｔｏＡＩｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙ

ＷｈｅｅＩ

ＷＡＮＧＱｕｎｌ，ＬＩＪｉａｎ—ｇｕ０１，ＹＥＺｈｉ—ｓｈｅｎ９１，ＪＩＧｕｏ－ｆｕ２，ＺＡＮＧＬｉ—ｚｈｏｎ９２

（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；

２．ＬｉＺｈｏｎｇＷｈｅｅｌＧｒｏｕｐ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａＩｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｆａｃｔｏｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｏｆｍａｓｓｉｖｅｍｕｌｔｉ．ｓｐｏｋｅｓｗｈｅｅｌｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈｄｏｍｉｎａｔｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆａｃｔｏｒｓ，ＳｉｐｈａｓｅａｎｄＭ９２ｓｉｐｈａｓｅ，ｗｅｒｅｆｏｕｎｄｐｌａｙｉｎｇｋｅｙｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｅｎｓｉｌｅ

ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｐｏｋｅｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｍｕｌａｓｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｗｏｐｈａｓｅｓ。ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ０１１ｍｅｃｈａｎｉｃａＩｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｈｅｅＩｓｐｏｋｅｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｗｏ

ｍａｊｏｒ

ｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

ｏｎ

ｂｅｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅ

ｐｒｉｎｃｉｐａｌｆａｃｔｏｒｓ

ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｗｈｅｅＩ

ｅｆｆｅｃｔｏｆ

ｐｒｏｃｅｓｓｗｈｅｅＩ

ｆｌｏｗ．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ

ｐｈａｓｅｓａｎｄｔｈｅ

ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａＩ

ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

ｉｎｔｅｒｖａｌ

ｏｆ

ｔｗｏ

ｓｈａｐｅ．ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａＩｓｈａｐｅ

ａｎｄｔｈｅ

ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｈｅｅｌｓｐｏｋｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｈｅｅｌ；ｍｅｃｈａｎｉｃａＩ

ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ｆａｃｔｏｒａｎａｌｙｓｉｓ；

汽车轮毂生产过程的开始环节是工艺和工装设计，但目前存在的主要问题是设计周期长、劳动强度大，特别是不能在设计阶段进行较精确的计算，出现问题和缺陷只能事后改进，难以实现设计的优化。

纵观目前大量的相关文献资料可以发现，研究铸件形状对力学性能影响的文献大部分都是基于熔体充型过程的数值模拟或者进行实物破坏性试验。熔体充型过程数值模拟技术所涉及的控制方程多而复杂，计算量大且迭代结果易发散，加上自南表面边界问题的特殊处理要求，因而难度较大。此外，开发的有限元数值模拟软件的实用性、准确性和可靠性，仍有待于通过试验研究做进一步的验证和改善。至于破坏性试验则需要把设计好的轮毂生产出来，并进行各类破坏

收稿日期：２００８—０６一０１收到初稿，２００９一０７—１１收到修订稿。

性试验，以得到其力学性能值；在轮毂款式繁多的情况下，这样做的结果是浪费很大、开发．ｆ吉】期延长。

不同轮毂形状与壁厚不同，故在同样的压铸温度下冷却速率也不同，冷却速率的不同决定了凝同组织的不同，并且冷却速率对相的析出顺序、种类和数量都有影响ｆｌ】，从而不同形状轮毂对应部位的强度也不一样。轮毂的辐条是轮毂中的重要受力区域，辐条的力学性能甚至直接影响到轮毂行驶中的安全性能，研究与掌握轮毂形状对辐条力学性能的影响规律对轮毂设计和制造有较大的指导意义。

本研究中，运用多元统计方法对从轮毂辐条中间部位取样测得的力学性能数据进行了因子分析，找出了影响力学性能的本质因子，给出了这些因子的定量

作者简介：王群（１９８５一），女，山东聊城人，硕士，主要研究方向为铝合金。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａＩｌ鹊吼０７＠ｍａｉｌｓ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ