工藝參數(shù)ADC12鋁合金連桿端蓋擠壓鑄造過(guò)程的影響

根據(jù)鋁合金連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析了鋁合金連桿的間接擠壓鑄造工藝,對(duì)模具進(jìn)行了設(shè)計(jì),采用ug進(jìn)行了制件造型并使用procast軟件完成了鋁合金液充型、凝固過(guò)程的數(shù)值模擬。通過(guò)模擬研究了工藝參數(shù)對(duì)制件質(zhì)量的影響,最終得出在澆注溫度700℃、模具溫度200℃、比壓80mpa、保壓40s工藝下制件質(zhì)量最佳。

以某adc12鋁合金端蓋為例,運(yùn)用procast軟件對(duì)該零件的壓鑄過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并結(jié)合taguchi穩(wěn)健設(shè)計(jì)法研究了充型速度、模具溫度及澆注溫度對(duì)壓鑄件縮孔縮松缺陷的影響。通過(guò)計(jì)算各虛擬試驗(yàn)所得縮孔縮松缺陷體積的信噪比,求解了各因素不同水平下的信噪比的均值及極差,得出充型速度40m/s、模具溫度280℃和澆注溫度650℃時(shí)該壓鑄件質(zhì)量穩(wěn)健性最好。同時(shí)得到影響壓鑄件縮孔縮松缺陷穩(wěn)定程度的最重要因素為模具溫度,其次是充型速度,澆注溫度對(duì)其影響程度最小。

采用ug三維建模軟件完成鋁合金連桿的建模,分析了鋁合金連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。綜合不同擠壓鑄造加工工藝的特點(diǎn),采用雙重?cái)D壓鑄造工藝成形零件。介紹了兩種不同的擠壓鑄造模具結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程,并對(duì)兩種結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了比較。

簡(jiǎn)要介紹了adc12鋁合金薄壁箱體件的質(zhì)量改進(jìn)措施。

針對(duì)壓鑄鋁合金殼體件存在氣孔等鑄造缺陷,分析了其產(chǎn)生的原因,并用間接擠壓鑄造工藝取代壓鑄工藝。采用的間接擠壓鑄造工藝參數(shù):充型速度為0.03～0.05m/s,充型時(shí)間為0.2s,模具溫度為250～300℃,澆注溫度為720～740℃,加壓壓力為150mpa。工藝改進(jìn)后,成功地制造出了耐1.5mpa氣密性要求的產(chǎn)品,其力學(xué)性能高于壓鑄產(chǎn)品,且內(nèi)部無(wú)鑄造缺陷。

壓鑄是制造行業(yè)中的一種加工工藝,能夠制造復(fù)雜的成型產(chǎn)品,廣泛用于汽車制造、機(jī)械制造等?，F(xiàn)主要分析鋁合金左端蓋的壓鑄工藝,并從澆注系統(tǒng)、成型零部件、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,同時(shí)介紹了模具的設(shè)計(jì)。

鋁合金蓋體擠鑄成型后,鑄件留在上模,而通用液壓機(jī)無(wú)上頂件機(jī)構(gòu)。給出了擠壓鑄鋁合金蓋體的工藝參數(shù)和帶上頂件裝置的實(shí)用模具結(jié)構(gòu)。該模具在上模設(shè)一個(gè)用于頂件的小型活塞式副油缸,油缸活塞桿同上模的頂出機(jī)構(gòu)相連。油缸的上、下油孔分別通過(guò)高壓軟管與液壓機(jī)的常壓管路和控制管路連通,從而組成一個(gè)完整的上頂出裝置,解決了通用液壓機(jī)上擠壓鑄造鋁合金蓋體的上頂料問(wèn)題。

本文主要探討擠壓鑄造替代壓鑄制造的鋁合金殼體工藝改進(jìn)方法.由于在實(shí)際產(chǎn)品加工、生產(chǎn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)某壓鑄鋁合金殼體件在鑄造過(guò)程中存在氣孔等瑕疵.因此,本文通過(guò)對(duì)該鋁合金殼體件存在氣孔鑄造缺點(diǎn)的具體成因進(jìn)行分析,最終決定采用擠壓鑄造方法取代壓鑄制造方法,對(duì)鋁合金殼體加工生產(chǎn)技術(shù)工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn).實(shí)踐研究表明,采用擠壓鑄造技術(shù)工藝進(jìn)行產(chǎn)品加工、生產(chǎn),能夠滿足生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),力學(xué)性能較好,產(chǎn)品無(wú)明顯的結(jié)構(gòu)性缺陷,符合相關(guān)鑄造技術(shù)要求.

本文以空心鋁合金型材為例,采用基于拉格朗日-歐拉算法的hyperxtrude有限元軟件對(duì)鋁型材擠壓成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了分流組合模擠壓過(guò)程中突破擠壓力、模具出口處金屬流速和型材變形量以及溫度場(chǎng)的分布特點(diǎn),并討論了擠壓速度對(duì)上述指標(biāo)的影響規(guī)律。

擠壓鑄造技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展有重大意義，它是實(shí)現(xiàn)車輪行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)，可大大加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)重力鑄造和低壓鑄造后加工向更節(jié)能、高效的擠壓鑄造成型轉(zhuǎn)變，從而有效帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，有效縮小與國(guó)際同行業(yè)的差距。該項(xiàng)目不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，而且還能夠?yàn)槠囆袠I(yè)節(jié)能減排、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整提供新的戰(zhàn)略思路。

基于擠壓鑄造過(guò)程微觀孔洞的形成機(jī)理,建立了模擬鋁合金擠壓鑄造過(guò)程微觀孔洞的數(shù)學(xué)模型.該模型考慮了傳熱、凝固收縮、補(bǔ)縮流動(dòng)、壓力傳遞、氫(h)的再分配等因素,通過(guò)計(jì)算凝固收縮導(dǎo)致的補(bǔ)縮流動(dòng)與壓力降低,以及擠壓過(guò)程的壓力傳遞,獲得擠壓鑄造過(guò)程糊狀區(qū)的壓力分布,結(jié)合微觀孔洞形成條件及h的守恒方程,計(jì)算微觀孔洞的體積分?jǐn)?shù).對(duì)不同工藝條件下鋁合金擠壓鑄造微觀孔洞進(jìn)行了模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合.計(jì)算結(jié)果還表明,適當(dāng)提高模具溫度和擠壓壓力有利于減少微觀孔洞缺陷.

圍繞當(dāng)前最先進(jìn)的擠壓鑄造設(shè)備,基于對(duì)鋁合金擠壓鑄造的實(shí)踐積累,從設(shè)備結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品特點(diǎn)等出發(fā),分析了整個(gè)工藝流程中應(yīng)該注意的若干重要因素,并提出了具有可操作性的技術(shù)方案。如澆注溫度一般要高于普通壓鑄;要嚴(yán)格監(jiān)控鋁液中si、mg、cu和fe等元素的含量;內(nèi)澆口截面通常都比較厚大,流道的長(zhǎng)度盡量縮短;慎重設(shè)定由充填澆道到充填型腔階段的沖頭速度和向高速充填階段的切換位置;采用通道較大的排氣和集渣設(shè)計(jì)等。對(duì)國(guó)內(nèi)擠壓鑄造所面臨的若干瓶頸問(wèn)題作了分析,并對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了探討。

基于有限差分法,對(duì)大型鋁合金支架間接擠壓鑄造充型和凝固過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析,確定了澆注溫度為700℃,壓射速度為0.03m/s,完成了模具結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì),并制作了模具,進(jìn)行了支架擠壓鑄造的試制。分析了試制過(guò)程鑄件缺陷產(chǎn)生的原因,發(fā)現(xiàn)氣孔和氧化夾渣等是主要缺陷,通過(guò)調(diào)整脫模劑的配方,適當(dāng)減少脫模劑的噴涂,縮短擠壓鑄造循環(huán)時(shí)間等,獲得了品質(zhì)和性能良好的支架鑄件。

研究了擠壓鑄造工藝對(duì)鋁合金組織和性能的影響。結(jié)果表明,隨著比壓的增加,鋁合金抗拉強(qiáng)度逐漸升高。比壓較低時(shí),主要表現(xiàn)為消除鑄件缺陷;比壓較高時(shí),主要表現(xiàn)為提高合金液結(jié)晶性能,鑄件晶粒得到細(xì)化,最佳比壓強(qiáng)度150mpa。鋁合金鑄件抗拉強(qiáng)度隨鑄型溫度升高先增加后減小,最佳鑄型溫度220℃。隨澆注溫度升高,鋁合金抗拉強(qiáng)度升高,最佳澆注溫度770℃。鋁合金抗拉強(qiáng)度隨保壓時(shí)間增加先增加后減小,保壓時(shí)間25s達(dá)到最大值。

以tih2為發(fā)泡劑的熔融鋁合金發(fā)泡過(guò)程是一個(gè)非等溫過(guò)程,初始發(fā)泡溫度與tih2的加入量之間有一最佳配合,在本實(shí)驗(yàn)條件下,tih2(〈300目)加入量為2%(w),初始發(fā)泡溫度680℃,可使含鈣2%(w)和鎂1%(w)的工業(yè)純鋁獲得良好的發(fā)泡效果,實(shí)驗(yàn)表明,選擇凝固溫度區(qū)間大的鋁合金材料,有利于發(fā)泡過(guò)程的工藝參數(shù)控制。

以tih2為發(fā)泡劑的熔融鋁合金發(fā)泡過(guò)程是一個(gè)非等溫過(guò)程,初始發(fā)泡溫度與tih2的加入量之間有一最佳配合,在本實(shí)驗(yàn)條件下,tih2(〈300目)加入量為2%(w),初始發(fā)泡溫度680℃,可使含鈣2%(w)和鎂1%(w)的工業(yè)純鋁獲得良好的發(fā)泡效果,實(shí)驗(yàn)表明,選擇凝固溫度區(qū)間大的鋁合金材料,有利于發(fā)泡過(guò)程的工藝參數(shù)控制。

采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)al-7si-mg鋁合金汽車控制臂,以期用擠壓鑄造代替鍛造。結(jié)果表明,擠壓鑄造控制臂內(nèi)部組織致密,晶粒細(xì)小,枝晶壁間距小于40μm;抗拉強(qiáng)度大于310mpa,屈服強(qiáng)度大于240mpa,伸長(zhǎng)率達(dá)到12%,硬度(hb)為100左右;各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)顯著提高,生產(chǎn)成本降低,產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率提高。

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。

采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)了2a50大型鋁合金輪轂,借助金相組織分析、微觀形貌觀察和力學(xué)性能測(cè)試等手段,對(duì)2a50變形鋁合金在擠壓鑄造狀態(tài)下的熱處理工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,合金的過(guò)燒溫度為530℃;經(jīng)過(guò)505℃×8h+515℃×2h固溶處理和160℃×12h時(shí)效處理,合金力學(xué)性能σb≥400mpa、δ≥6.5%;合金組織致密,晶粒細(xì)化,無(wú)各向異性。

針對(duì)輪椅短車架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,運(yùn)用anycasting軟件模擬了流道尺寸對(duì)縮孔、縮松的影響。結(jié)果表明,擠壓鑄造流道設(shè)計(jì)對(duì)鑄件的補(bǔ)縮效果有重要影響,擠壓鑄造時(shí)合金液在補(bǔ)縮壓力下流經(jīng)澆道對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮,但對(duì)遠(yuǎn)離澆口的鑄件厚大部位因壓力傳遞的有效性受到限制。采用局部擠壓或冷卻水、激冷塊等措施來(lái)調(diào)節(jié)厚大部位的凝固順序,可以減少縮孔、縮松缺陷。

從宏觀的角度總結(jié)了影響雙流澆注連續(xù)鑄造制備鋁合金梯度材料的因素,分析了確定澆注溫度、鑄造速度、內(nèi)澆包的導(dǎo)流管設(shè)計(jì)等關(guān)鍵工藝參數(shù)時(shí)需要注意的問(wèn)題,以便控制上述參數(shù)在一定的范圍內(nèi)變化,確保鋁合金獲得所期望的梯度分布。并以2024/3003合金的制備為例,提供了一些操作可行的參數(shù),這些工作將為雙流澆注連續(xù)鑄造制備鋁合金梯度材料提供指導(dǎo)

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。