大型薄壁鋁合金筒體鑄件差壓鑄造過(guò)程數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化

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。

本文從鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),結(jié)合差壓鑄造的特性,對(duì)其在鑄造過(guò)程中可能出現(xiàn)的縮孔、縮松等鑄造缺陷進(jìn)行了分析,制定出合理的差壓鑄造工藝,最終生產(chǎn)出合格的鑄件。

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。

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。

磁動(dòng)力真空調(diào)壓鑄造技術(shù)是在電磁充型低壓鑄造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種鑄造技術(shù),其充型能力強(qiáng),補(bǔ)縮能力高。通過(guò)研究磁動(dòng)力真空調(diào)壓鑄造中影響金屬液充型能力的因素,如真空度和澆注系統(tǒng)等,得出了磁動(dòng)力真空調(diào)壓鑄造法的最佳充型工藝參數(shù)。該技術(shù)尤其適合復(fù)雜薄壁鑄件的高品質(zhì)鑄造,具有廣闊的發(fā)展前景。

通過(guò)改善合金充型及凝固條件,對(duì)鋁合金盤類鑄件低壓鑄造工藝方案進(jìn)行優(yōu)化,消除了鑄件表面類似“折疊”缺陷,獲得了品質(zhì)優(yōu)良的鑄件。

采用擠壓鑄造法,通過(guò)專用模具,對(duì)鋁合金薄壁殼體件進(jìn)行了初步成形研究,探討了模具溫度、澆注溫度、壓力大小及保壓時(shí)間等對(duì)制件成形的影響,并檢測(cè)了制件的拉伸性能,微觀結(jié)構(gòu)以及斷口特征等。結(jié)果表明,澆注溫度是成形成功與否的關(guān)鍵,提高澆注溫度有利于充型,720~740℃之間是充型的最佳溫度區(qū)間。在該溫度下成形,制件塑性、強(qiáng)度都能滿足使用要求。同時(shí),擠壓鑄件微觀晶粒細(xì)小,無(wú)枝晶產(chǎn)生;斷口呈現(xiàn)韌性特征。

采用有限元分析方法,使用abaqus軟件對(duì)zl205a鋁合金大型薄壁件的淬火過(guò)程進(jìn)行模擬與研究。通過(guò)分析zl205a鋁合金大型薄壁件淬火變形的成因,提出一種在厚壁增加快冷裝置的方法,控制工件淬火變形。

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)。

近年，隨著國(guó)防和民用領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)大型復(fù)雜鋁合金鑄件，尤其是汽車行業(yè)對(duì)鋁合金輪轂日益增長(zhǎng)的迫切需求，兼有低壓鑄造和增壓鑄造優(yōu)點(diǎn)的差壓鑄造技術(shù)，進(jìn)一步顯示出重要的使用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

針對(duì)薄壁鋁鑄件的結(jié)構(gòu),分析了低壓鑄造金屬型排氣工藝的缺陷,重新設(shè)計(jì)了鑄型排氣系統(tǒng),并改進(jìn)了低壓充型工藝.生產(chǎn)實(shí)踐表明,采用新工藝可降低鑄件廢品率,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率.

對(duì)某大型薄壁鋁合金殼體的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)、鑄造工藝總體方案、鑄造工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)解決措施等進(jìn)行介紹，并通過(guò)鑄造成形工藝模擬仿真優(yōu)化了鑄件的澆注系統(tǒng)，通過(guò)多種工藝手段結(jié)合三維掃描檢測(cè)，保證了殼體研制期間的產(chǎn)品質(zhì)量，希望為從事相關(guān)專業(yè)的讀者提供參考借鑒。

針對(duì)zl205a框架式鑄件外形尺寸大,壁厚不均和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),采用獨(dú)特的砂型差壓澆注系統(tǒng),均勻了鑄件內(nèi)部的應(yīng)力分布,有效控制了框架式鑄件的縮松和變形缺陷,解決了充型困難的問(wèn)題。

以汽車輪轂為例,運(yùn)用anycasting鑄造模擬軟件開(kāi)展低壓鑄造數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果顯示,鑄造模擬軟件能有效模擬鑄件充型和凝固產(chǎn)生的過(guò)程,并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鋁合金低壓鑄造充型和凝固過(guò)程中汽車輪輻和輪轂產(chǎn)生缺陷的位置。針對(duì)凝固過(guò)程中縮松縮孔缺陷,設(shè)計(jì)了汽車輪轂風(fēng)冷系統(tǒng),消除了輪轂的縮松縮孔現(xiàn)象,提高了鑄造鋁合金輪轂的質(zhì)量。

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。

建立了三維鋁型材擠壓過(guò)程有限體積法(fvm)數(shù)學(xué)模型,研究了此模型的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)。采用塊結(jié)構(gòu)化的非正交網(wǎng)格劃分復(fù)雜的計(jì)算區(qū)域,采用流體體積法(vof)追蹤變形材料的自由表面。根據(jù)上述理論編寫了鋁型材擠壓過(guò)程有限體積法程序ae-fvm。針對(duì)典型的大擠壓比薄壁鋁型材擠壓過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬并進(jìn)行工作帶優(yōu)化。將模擬結(jié)果與有限元軟件deform-3d及有限體積法軟件superforge的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了所建立數(shù)學(xué)模型的可行性和正確性。

利用鑄件凝固過(guò)程數(shù)值分析方法研究了鋁合金汽缸蓋的低壓鑄造凝固過(guò)程,預(yù)測(cè)了缸蓋鑄件內(nèi)部可能產(chǎn)生的缺陷。模擬顯示,內(nèi)澆口到零件厚壁之間的通道易形成縮孔缺陷。根據(jù)模擬結(jié)果及理論,對(duì)低壓鑄造工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),分別采用增設(shè)冷卻系統(tǒng)、控制模具的預(yù)熱溫度、對(duì)澆口進(jìn)行保溫處理三種工藝措施。同時(shí)采用上述三種工藝措施,對(duì)消除缸蓋鑄件熱節(jié)點(diǎn)的縮孔、縮松缺陷效果最好。

鋁合金大型薄壁復(fù)雜件鑄造工藝—熔模石膏型

根據(jù)鋁鎂合金料倉(cāng)環(huán)縫的焊接特點(diǎn)和焊接技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采取雙人同步交流手工鎢極氬弧焊工藝和相應(yīng)質(zhì)

建立了7055鋁合金半連續(xù)鑄造過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,采用了有限元模擬軟件procast對(duì)鑄造過(guò)程進(jìn)行模擬,模擬過(guò)程還采用了procast模擬連鑄的mile算法.通過(guò)在結(jié)晶器下方設(shè)置區(qū)域冷卻裝置刮水板,使半連續(xù)鑄造的二次冷卻水在擋水板位置被阻擋和分流,實(shí)現(xiàn)區(qū)域冷卻效果,保證鑄造過(guò)程中刮水板下方鑄坯自然空冷,鑄錠利用自身余溫"低溫回火",有效降低了鑄造內(nèi)應(yīng)力,抑制了鑄坯開(kāi)裂.仿真了刮水板不同位置的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的變化情況,模擬結(jié)果顯示,適當(dāng)減小區(qū)域冷卻范圍,可有效減小表面裂紋和中心裂紋產(chǎn)生的傾向性.

利用procast鑄造模擬軟件,對(duì)鋁合金壓鑄件支架充型、凝固過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布和變化規(guī)律。結(jié)果表明,澆注溫度對(duì)壓鑄鋁合金的模擬結(jié)果影響最大,其次為模具預(yù)熱溫度、充型速度。本試驗(yàn)條件下得到的優(yōu)化工藝參數(shù):澆注溫度為600℃,模具預(yù)熱溫度為200℃,充型速度為2.5m/s。按照優(yōu)化后的壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn),得到了合格的鑄件。