ZL205A鋁合金大型薄壁件淬火過(guò)程模擬與變形控制

利用viewcast軟件對(duì)某大型薄壁鋁合金筒體鑄件差壓鑄造充型和凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,由于鑄件較高,縫隙式澆注系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)逐層充填,金屬液在充型過(guò)程中飛濺嚴(yán)重。在改進(jìn)方案中,采用環(huán)形橫澆道和環(huán)形內(nèi)澆道取代縫隙式澆道,并吸取縫隙式澆注系統(tǒng)橫向補(bǔ)縮的優(yōu)點(diǎn),在鑄件相應(yīng)部位設(shè)置工藝筋并配合使用冷鐵。再次模擬結(jié)果表明,改進(jìn)后的方案是合理可行的,實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)逐層充型和鑄件的順序凝固。

采用有限元模擬仿真軟件結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)鋁合金汽車座椅骨架低壓鑄造工藝進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了低壓鑄造工藝參數(shù)對(duì)鑄件縮松縮孔、充型及凝固規(guī)律的影響。模擬結(jié)果表明,當(dāng)澆注溫度為720℃、充型加壓速率為920pa/s及模具預(yù)熱溫度為380℃時(shí)為最佳工藝參數(shù),鑄件縮孔孔隙率最小,且成形質(zhì)量最佳。

通過(guò)某型吊梁試制,分析了砂型重力鑄造過(guò)程中吊梁出現(xiàn)裂紋、冷隔、澆不足等缺陷的原因,認(rèn)為形狀復(fù)雜、壁厚不均是產(chǎn)生裂紋的主要原因,鑄造工藝不當(dāng)是產(chǎn)生冷隔的主要原因。鑄件結(jié)構(gòu)、鑄造工藝不當(dāng)是產(chǎn)生澆不足的主要原因。針對(duì)鋁液質(zhì)量、澆注速度、充型壓力、澆注時(shí)間和排氣通道等因素進(jìn)行改進(jìn),經(jīng)驗(yàn)證,改進(jìn)后的zl205a長(zhǎng)型薄壁多腔吊梁成形完整,無(wú)裂紋、冷隔、澆不足等缺陷。

固溶處理淬火工藝是獲得高性能鋁合金板的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。筆者從導(dǎo)熱微分方程入手,建立了溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型。利用ansys有限元軟件,分別對(duì)7000系合金厚板傳統(tǒng)淬火工藝以及噴淋淬火工藝過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了瞬態(tài)溫度場(chǎng)解和淬火冷卻曲線,比較分析了兩種淬火工藝溫度場(chǎng)對(duì)冷卻效果的影響。結(jié)果表明:7000系合金厚板的輥底式噴淋淬火工藝優(yōu)于傳統(tǒng)工藝,能夠獲得冷卻強(qiáng)度大,所需時(shí)間短和均勻性好的效果。

本專利涉及一種大型薄壁鋁合金件多功能移動(dòng)磁場(chǎng)鑄造裝置，這是一種利用電磁壓力來(lái)鑄造大型薄壁鋁合金件的裝置。本裝置包括由鑄型和與鑄型相固接的澆口杯組成的鑄型系統(tǒng)，以及由線圈和磁厄組成的磁場(chǎng)發(fā)生系統(tǒng)。

本專利涉及一種大型薄壁鋁合金件多功能移動(dòng)磁場(chǎng)鑄造裝置，這是一種利用電磁壓力來(lái)鑄造大型薄壁鋁合金件的裝置。本裝置包括由鑄型和與鑄型相固接的澆口杯組成的鑄型系統(tǒng)，以及由線圈和磁厄組成的磁場(chǎng)發(fā)生系統(tǒng)。

鋁合金淬火工藝 簡(jiǎn)介:一、淬火加熱溫度的選擇工業(yè)擠壓鋁合金制品不像建筑鋁型材6063合金，可以 在擠壓時(shí)用風(fēng)冷或水冷進(jìn)行淬火(在線淬火)，而多數(shù)合金要在專門的加熱和冷卻設(shè)備(淬火爐 和冷卻槽)中進(jìn)行淬火處理。淬火的... 淬火加熱溫度的選擇 工業(yè)擠壓鋁合金制品不像建筑鋁型材6063合金，可以在擠壓時(shí)用風(fēng)冷或水冷進(jìn)行淬 火(在線淬火)，而多數(shù)合金要在專門的加熱和冷卻設(shè)備(淬火爐和冷卻槽)中進(jìn)行淬火處理。 淬火的加熱溫度、轉(zhuǎn)移時(shí)間、冷卻方式都有嚴(yán)格的規(guī)定。 1．淬火加熱溫度的選擇 淬火加熱溫度主要根據(jù)相圖中低熔點(diǎn)共晶溫度和合金溶解度曲線的溫度來(lái)選擇。如圖 3—5—2為二元相圖示意圖。成分為b1的合金只有溫度高于t溶時(shí)β相溶于基體形成單一的 α固溶體。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到t共時(shí)，超過(guò)了非平衡結(jié)晶條件下的低熔點(diǎn)共晶溫度，即產(chǎn)生 低熔點(diǎn)共晶體熔化，稱過(guò)燒。金

扼要介紹了一種新型高速交通軌道列車用大斷面復(fù)雜截面鋁合金擠壓型材的在線水霧汽聯(lián)合淬火裝置及其控制技術(shù),應(yīng)用本技術(shù)可提高本工序成品率10%~15%,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

論述了目前相關(guān)行業(yè)對(duì)鋁合金淬火爐的要求,描述了鋁合金淬火爐工作原理及基本結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)基礎(chǔ),同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)因?qū)︿X合金材料性能要求的提高,而對(duì)大型鋁合金淬火爐提出的新的技術(shù)參數(shù)要求和發(fā)展方向,對(duì)設(shè)計(jì)中存在的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深入的探討,并結(jié)合大型鋁合金淬火爐實(shí)際安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn),對(duì)存在的問(wèn)題給出一定的解決方案,從而對(duì)設(shè)備關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),逐步完善設(shè)備各方面性能。

介紹了bw水基淬火液在鋁合金鈑金件中的應(yīng)用研究，對(duì)鋁合金采用bw水基淬火液淬火并時(shí)效后的力學(xué)性能、淬火變形、晶間腐蝕等方面進(jìn)行了探討。

應(yīng)用ansys軟件對(duì)汽車保險(xiǎn)杠防撞梁進(jìn)行淬火數(shù)值模擬,分析了淬火過(guò)程中工件的溫度場(chǎng)、變形場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化情況,在淬火40s和60s兩個(gè)不同時(shí)間對(duì)工件的淬火性能進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:用常溫靜態(tài)水作為淬火介質(zhì)對(duì)鋁合金防撞梁的變形和應(yīng)力的影響不大,在淬火40s時(shí)雖然工件的溫度幾乎達(dá)到介質(zhì)溫度,但此時(shí)并未淬透,而淬火60s時(shí)工件已淬透,滿足該模型實(shí)際應(yīng)用的性能要求。

介紹了bw水基淬火液在鋁合金鈑金件中的應(yīng)用研究,對(duì)鋁合金采用bw水基淬火液淬火并時(shí)效后的力學(xué)性能、淬火變形、晶間腐蝕等方面進(jìn)行了探討。

利用castsoft軟件對(duì)大型薄壁復(fù)雜鋁合金油底殼低壓鑄造充型和凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,由于壁厚不均勻且多處壁厚較大,在凝固過(guò)程中,油底殼壁厚較大且凝固較晚的部位產(chǎn)生了縮孔縮松等鑄造缺陷。在改進(jìn)方案中,采用增加冒口補(bǔ)貼和內(nèi)澆道補(bǔ)縮通道來(lái)強(qiáng)化鑄件缺陷部位的補(bǔ)縮,并在鑄件相應(yīng)位置配合使用冷鐵。再次模擬結(jié)果表明,改進(jìn)后的方案合理可行,獲得了無(wú)鑄造缺陷高質(zhì)量的鑄件。

鋁合金厚板是其厚度>6mm的平軋產(chǎn)品,2012年全世界的厚板產(chǎn)量約620kt,其中約70%為熱處理可強(qiáng)化的鋁合金,厚板的80%左右應(yīng)用于交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)。熱處理可強(qiáng)化的鋁合金板都要經(jīng)過(guò)固溶處理,在淬火過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是有害的,必須在對(duì)厚板進(jìn)行機(jī)械加工之前加以消除,否則會(huì)引起不允許的變形。消除殘余應(yīng)力的措施有多種,但預(yù)拉伸是既簡(jiǎn)便又有效的工藝。控制殘余應(yīng)力的拉伸永久變形量為1%~4.5%,對(duì)有些厚板及鍛件可用壓縮法控制殘余應(yīng)力。2015年年底全世界投產(chǎn)的厚板預(yù)拉伸機(jī)約有55臺(tái),其中中國(guó)可有21臺(tái)。

通過(guò)工藝試驗(yàn),分析了淬火加熱溫度、淬火保溫時(shí)間等對(duì)2a50鋁合金擠壓型材力學(xué)性能和布氏硬度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,固溶淬火溫度控制在520℃,保溫時(shí)間根據(jù)型材厚度控制在40min以內(nèi),保證材料的加熱均勻度,可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高硬度的2a50鋁合金型材。

采用有限元模擬仿真軟件結(jié)合正交試驗(yàn)方法,對(duì)鋁合金汽車座椅骨架低壓鑄造工藝進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了低壓鑄造加壓工藝參數(shù)對(duì)鑄件縮松、縮孔、充型及凝固規(guī)律的影響。結(jié)果表明,當(dāng)充型時(shí)間為1.5s、增壓壓力為7kpa及保壓時(shí)間為100s時(shí),鑄件縮孔、縮松率最小,且成形質(zhì)量最佳。

論述了影響大型薄壁鋁合金框架精鏜精度的各種因素，提出了提高精鏜精度的五項(xiàng)工藝措施。

淬火殘余應(yīng)力可能造成工件淬后裂紋、削弱其疲勞強(qiáng)度以及造成其體積和形狀的變化。在需要進(jìn)行淬火處理的厚板結(jié)構(gòu)鋁合金零件中,這一情況尤為顯著。因此,對(duì)厚板鋁合金淬火過(guò)程進(jìn)行有限元模擬,預(yù)測(cè)其淬后殘余應(yīng)力大小及分布,具有十分重要的意義。本文運(yùn)用abaqus/standard軟件建立了2a12厚板鋁合金的淬火過(guò)程有限元模型,并用反傳熱算法確定了以聚乙撐二醇(pag)溶液作為淬火介質(zhì)時(shí)的換熱邊界條件。為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的可靠性,應(yīng)用x射線法對(duì)厚板淬火殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)量。模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有較高的精度。

以低壓鑄造成形zl205a合金殼體件作為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬方法,研究了殼體鑄件低壓鑄造過(guò)程溫度場(chǎng)及縮孔、縮松缺陷隨工藝方案的變化規(guī)律。結(jié)果表明,采用冷鐵及冒口,縫隙式澆口由8個(gè)增加到10個(gè),補(bǔ)縮距離由200mm減小到157mm,鑄件的溫度場(chǎng)分布合理,鑄件缺陷部位的縮松傾向明顯減小,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,表明采用冒口結(jié)合冷鐵的工藝方案合理可行。

通過(guò)論述鋁合金擠壓在線淬火的基本原理、工藝參數(shù)及其淬火方法和設(shè)備,證明鋁合金擠壓制品在線淬火工藝與傳統(tǒng)的離線的淬火爐中淬火相比,簡(jiǎn)化了工藝流程,縮短了生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)節(jié)省了投資和能源。該工藝目前廣泛應(yīng)用于al-mg-si系和al-zn-si系鋁合金工業(yè)型材的生產(chǎn)。

本文較全面系統(tǒng)地論述了鋁合金擠壓在線淬火的基本原理與實(shí)現(xiàn)在線淬火的工藝條件,并列出了部分常用鋁合金的擠壓在線淬火參數(shù)。指出鋁合金的化學(xué)成分;錠坯的質(zhì)量與均勻化處理;擠壓前錠坯的預(yù)熱條件;合金的淬火敏感性及擠壓在線淬火的冷卻速度;先進(jìn)的精密水-霧-氣淬火裝置等是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓在線淬火工藝的必要而充分的條件。鋁合金擠壓在線淬火是一種先進(jìn)有效的工藝,可簡(jiǎn)化工藝流程、提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本,具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

鋁合金大型薄壁復(fù)雜件鑄造工藝—熔模石膏型