鋁合金輪轂鑄造工藝模擬

以實際生產(chǎn)中的鋁合金輪轂鑄件為例,采用商用軟件anycasting和自己開發(fā)的低壓鑄造過程數(shù)值模擬軟件對其充型過程進行了模擬,并針對鋁合金輪轂件的氣孔缺陷分析提出了工藝改進方案。經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證,有氣孔缺陷的產(chǎn)品明顯減少,表明數(shù)值模擬技術(shù)在低壓鑄造領(lǐng)域中對于改進生產(chǎn)工藝、減少鑄件廢品等方面具有實際指導(dǎo)意義。

jwl輕合金制輪轂的安全標準 乘用車用輕合金制輪轂的技術(shù)標準 （jwl標志是japanlightalloywheel的簡略） 此標準是適合于乘用車（乘11人以上的汽車、二輪自動車除外）用輕合金制車輪的 安全標準。此技術(shù)標準中所規(guī)定的試驗由制造者負責實施，符合此標準的產(chǎn)品用jwl 標志表示。 卡車及大型汽車用輕合金制輪轂的技術(shù)標準 （jwl-t標志是japanlightalloywheeltruck&bus的簡略） 此標準是適用于卡車及大型汽車用輕合金輪轂的安全標準。此技術(shù)標準中規(guī)定的試驗 由制造者負責實施，符合此標準的產(chǎn)品用jwl-t表示。 （品質(zhì)檢查合格標志是vehicleinspectionassociation的簡略） jwl、jwl-t標準適用的產(chǎn)品是否合格由第三方公正機關(guān)[汽車用輕合金制輪轂試驗協(xié) 議會]進行確認，根據(jù)jwl

采用magma壓鑄模擬軟件模擬了a356鋁合金輪轂低壓鑄造中的缺陷分布及凝固場,在此基礎(chǔ)上對工藝進行了優(yōu)化;采用初始工藝和優(yōu)化工藝低壓鑄造了a356鋁合金輪轂,測試了其力學(xué)性能,觀察了其內(nèi)部缺陷并與模擬結(jié)果進行了對比驗證。結(jié)果表明:模擬得到初始工藝(澆注溫度為730℃,各部位全部采用風冷)壓鑄后輪轂內(nèi)輪緣、輪輻和輪輞交界處和輪輞處都產(chǎn)生了縮松,且凝固時間較長;將澆注溫度降至700℃,在邊模、頂模、輪輞及底模處提高保溫層熱交換系數(shù),邊模和輪心采用水冷等措施對初始工藝優(yōu)化后,輪轂中的縮松消除,輪轂各部位凝固完全;優(yōu)化工藝下鑄造的輪轂力學(xué)性能比未優(yōu)化的高,縮松及夾雜等缺陷減少,試驗結(jié)果驗證了有限元模擬對低壓鑄造輪轂缺陷預(yù)測的準確性。

采用magma壓鑄模擬軟件模擬了a356鋁合金輪轂低壓鑄造中的缺陷分布及凝固場,在此基礎(chǔ)上對工藝進行了優(yōu)化;采用初始工藝和優(yōu)化工藝低壓鑄造了a356鋁合金輪轂,測試了其力學(xué)性能,觀察了其內(nèi)部缺陷并與模擬結(jié)果進行了對比驗證。結(jié)果表明：模擬得到初始工藝（澆注溫度為730℃,各部位全部采用風冷）壓鑄后輪轂內(nèi)輪緣、輪輻和輪輞交界處和輪輞處都產(chǎn)生了縮松,且凝固時間較長;將澆注溫度降至700℃,在邊模、頂模、輪輞及底模處提高保溫層熱交換系數(shù),邊模和輪心采用水冷等措施對初始工藝優(yōu)化后,輪轂中的縮松消除,輪轂各部位凝固完全;優(yōu)化工藝下鑄造的輪轂力學(xué)性能比未優(yōu)化的高,縮松及夾雜等缺陷減少,試驗結(jié)果驗證了有限元模擬對低壓鑄造輪轂缺陷預(yù)測的準確性。

以實際生產(chǎn)中的a356鋁合金輪轂鑄件為例,利用三維繪圖軟件對鑄件實體模型進行了三維造型,運用z-cast軟件對其初始工藝的低壓鑄造充型和凝固過程進行了數(shù)值模擬,預(yù)測了初始工藝缺陷產(chǎn)生的類型、位置及大小,并分析了原因。結(jié)果表明,由于澆注溫度過低,初始工藝中產(chǎn)生了卷氣和縮孔的鑄造缺陷。根據(jù)模擬結(jié)果,進行工藝優(yōu)化,將澆注溫度提高到730℃,對其再次進行鑄造過程的模擬,發(fā)現(xiàn)缺陷得到了控制,鑄件的質(zhì)量得到了改善。

利用流體模擬軟件flow-3d對輪轂在低壓鑄造過程中的應(yīng)力進行了模擬研究。結(jié)果表明,應(yīng)力集中的位置與輪轂實際產(chǎn)生裂紋的位置一致。在這個基礎(chǔ)上,對輪轂的模具結(jié)構(gòu)進行了分析,發(fā)現(xiàn)由于模具結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致應(yīng)力集中,改進結(jié)構(gòu)后消除了應(yīng)力集中現(xiàn)象。

針對大型鋁合金輪轂低壓鑄造過程中在熱節(jié)處產(chǎn)生的縮松、縮孔問題,提出改變模具溫度和模具厚度的方法消除缺陷,但對＂孤立熔池＂現(xiàn)象影響較小。為此在以上兩種優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上,又在對應(yīng)產(chǎn)生缺陷部位的模具上加設(shè)水冷管。結(jié)果表明,該方法不僅使輪轂實現(xiàn)順序凝固,消除了輪轂厚大部位的缺陷,還提高了輪轂的冷卻速度,縮短了生產(chǎn)周期。

利用procast軟件對某鋁合金輪轂新產(chǎn)品的多種工藝方案進行模擬分析。模擬結(jié)果顯示,鋁合金,輪輞與輪輻的肋部交接位置易出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,為此提出降低邊模溫度,同時設(shè)計了輪輻與輪輞交接處的冷卻系統(tǒng)及相應(yīng)的工藝參數(shù)。通過對多種工藝方案模擬結(jié)果的對比分析,證明改進后的工藝方案幾乎不出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,且實現(xiàn)了順序凝固的要求。將改進后的工藝方案投入試生產(chǎn),產(chǎn)品抽檢結(jié)果與模擬結(jié)果基本符合。

對擠壓鑄造a356鋁合金汽車輪轂進行了模擬。根據(jù)輪轂不同位置的凝固時間,分析得出了輪轂不同位置的凝固方式,并試驗研究了擠壓鑄造下輪轂不同位置的組織不均勻性。得出輪轂不同位置的組織與凝固方式的關(guān)系:急冷區(qū)的凝固方式為逐層凝固,晶粒尺寸與組織分布較為均勻;壓力結(jié)晶區(qū)的凝固方式為同時凝固,組織分布均勻,晶粒圓整;急冷區(qū)和壓力結(jié)晶區(qū)之間的區(qū)域的凝固方式屬于糊狀凝固,晶粒尺寸與組織分布不均勻,共晶si大量偏聚在晶界處。

鋁合金輪轂,帶有防腐特性,以及裝飾特性。慣用的表面處理,很難適應(yīng)現(xiàn)有的工藝需要。在這樣的狀態(tài)下,整合了新穎的粉末涂裝,以及現(xiàn)有的電泳涂裝,創(chuàng)設(shè)出雙色涂裝這一新工藝。這樣的工藝,可以分出兩個獨特步驟;涂裝得來的防護層,帶有更優(yōu)的特性。輪轂外表,搭配著很美觀的色彩,涂層也能密切銜接起來。這一工藝,便利了輪轂操作,縮減了原有的涂裝成本,適宜被延展采納。

鑄造工藝模擬技術(shù)在鋁合金鑄件工藝設(shè)計及優(yōu)化中的應(yīng)用 發(fā)布時間:2011-6-1710:03:54來源：中國鑄造網(wǎng)文字【大中小】瀏覽人數(shù)：183 摘要：利用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司開發(fā)的鑄造模擬軟件 castsoft/cae對鋁合金鑄件的凝固過程和充型過程進行模擬。通過對凝固過程的溫 度場和鑄造缺陷的分析，依據(jù)分析結(jié)果對工藝進行改進,最后設(shè)計出合理的鑄造工 藝。鑄造過程計算機模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實驗，能夠有效地避免可能 出現(xiàn)的鑄造缺陷，保證工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。 關(guān)鍵詞：鑄造模擬凝固過程溫度場鋁合金前罩鑄件 傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計方法往往依賴于直覺經(jīng)驗，在鑄件結(jié)構(gòu)較為簡單和鑄造類 似鑄件時，經(jīng)驗可能起到一定的作用；在澆鑄大型、復(fù)雜鑄件且無相關(guān)經(jīng)驗時，只 能通過反復(fù)工藝實驗來確定工藝；當工藝存在重大失誤時，可能使

傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計方法較多依賴于經(jīng)驗,在鑄件結(jié)構(gòu)較為簡單和鑄造類似鑄件時,經(jīng)驗可能起到一定的作用。但在生產(chǎn)大型、復(fù)雜鑄件且無相關(guān)經(jīng)驗時,只能通過反復(fù)工藝試驗來確定工藝,且當工藝存在重

鑄造工藝模擬castsoft技術(shù)在鋁合金鑄件工藝設(shè)計及優(yōu)化中的應(yīng)用 宋彬 1 郝銳 1 崔聿辰 1 胡志強 2 王歡 2 北京北方恒利科技發(fā)展有限公司（北京海淀100089） 天津古月有色金屬制品有限公司（天津北辰300401） 摘要：利用鑄造模擬軟件（本論文采用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司開發(fā)的castsoft模 擬軟件）對鋁合金鑄件的凝固過程和充型過程進行模擬。通過對凝固過程的溫度場和鑄造缺 陷進行分析，依據(jù)分析結(jié)果對工藝進行改進,最后設(shè)計出合理的鑄造工藝。鑄造過程計算機 模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實驗，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，保證工藝的 可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。 關(guān)鍵詞：鑄造模擬凝固過程溫度場鋁合金鑄件castsoftcad/cae applicationofcastsofttechnologyinthed

對a356鋁合金的成分進行設(shè)計,采用壓入法添加稀土ce,研究稀土元素ce對a356鋁合金力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:當稀土ce的添加量在0.15%時,鋁合金的力學(xué)性能最好,比未添加稀土鑄件的抗拉強度和伸長率分別提高了87.8mpa和4.5%。比較了傳統(tǒng)鑄造、液態(tài)擠壓鑄造和半固態(tài)擠壓鑄造三種方式對鑄件抗拉強度、伸長率的影響,結(jié)果表明,半固態(tài)擠壓鑄造優(yōu)化鑄造工藝參數(shù),提高汽車輪轂用鋁合金的韌性及強度。

對a356鋁合金的成分進行設(shè)計,采用壓入法添加稀土ce,研究稀土元素ce對a356鋁合金力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明：當稀土ce的添加量在0.15%時,鋁合金的力學(xué)性能最好,比未添加稀土鑄件的抗拉強度和伸長率分別提高了87.8mpa和4.5%。比較了傳統(tǒng)鑄造、液態(tài)擠壓鑄造和半固態(tài)擠壓鑄造三種方式對鑄件抗拉強度、伸長率的影響,結(jié)果表明,半固態(tài)擠壓鑄造優(yōu)化鑄造工藝參數(shù),提高汽車輪轂用鋁合金的韌性及強度。

利用ug三維造型軟件對殼體件進行3d建模,針對殼體件形狀特點設(shè)計澆注系統(tǒng)及兩種工藝方案。運用anycasting軟件模擬該殼體件鑄造過程,并對比兩種工藝方案,分析潛在的缺陷。通過添加、改進冒口和設(shè)置冷鐵等措施對其進行優(yōu)化以消除缺陷。模擬結(jié)果表明,添加、改進冒口和設(shè)置冷鐵等措施能較好地消除鑄件缺陷。

對初步設(shè)計好的v8發(fā)動機缸體進行鑄造工藝設(shè)計和數(shù)值模擬,根據(jù)分析模擬結(jié)果來判斷發(fā)動機缸體在結(jié)構(gòu)、澆鑄溫度、冒口選擇等方面是否合理,以保證鑄件重點部位的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在實際成型之前用模擬軟件排除可能隱患,可縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約資金,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

本文論述將重力鑄造鋁合金輪轂雙向旋壓成型工藝的優(yōu)缺點,相應(yīng)的輪轂成品,模具設(shè)計要點以及后續(xù)發(fā)展方向.

鋁合金輪轂是一種應(yīng)用廣泛的汽車輪轂,鋁合金輪轂的成型工藝主要有鑄造、鍛造和旋壓成型三種,本文將對這三種成型方式進行簡要介紹。

擠壓鑄造技術(shù)對促進我國汽車行業(yè)的發(fā)展有重大意義，它是實現(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，從而有效帶動產(chǎn)業(yè)升級，有效縮小與國際同行業(yè)的差距。該項目不僅具有良好的經(jīng)濟和社會效益，而且還能夠為汽車行業(yè)節(jié)能減排、促進產(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。

在鋁合金輪轂的壓鑄充型過程中,壓力條件是影響壓鑄質(zhì)量的主要因素,可以通過數(shù)值模擬與試壓鑄來建立壓力條件。將有限元數(shù)值模擬手段與生產(chǎn)試驗相結(jié)合,給出了壓力條件建立的非線性增加過程;具體分析了熔液進入澆口初時、進入芯部與輪輻部、進入輪輞部時,在壓力條件高低變化下,對流場狀態(tài)與缺陷形成的影響;指出了充型階段的一些現(xiàn)象與缺陷,如中心部氣隙的出現(xiàn)與前移,芯部產(chǎn)生飛濺而形成氣隙彌散,輪輞處產(chǎn)生縮松等。相應(yīng)的壓鑄缺陷得到了驗證,從而獲得了輪轂型腔充型階段壓力條件的影響規(guī)律。

在鋁合金輪轂的低壓鑄造充型過程中,壓力條件是影響壓鑄質(zhì)量的主要因素。提出了低壓鑄造充型非線性壓力條件的加載方法。結(jié)合線性與非線性壓力加載的數(shù)值模擬,分析與驗證了非線性壓力條件的有效性,詳細說明了壓力條件對充型狀態(tài)的影響,以及缺陷的形成。對于復(fù)雜輪型,非線性壓力條件可以獲得穩(wěn)定充型狀態(tài);充型前流進入型腔后,可適當提高壓力加載速度;在輪輻與輪輞下緣充型時,加載速度應(yīng)較平緩;在輪輞部分的上升充型中,壓力加載速度再次適當提高。研究表明,非線性壓力條件可以有效地減少壓鑄充型缺陷,提高復(fù)雜輪轂的成品率;在保障前流穩(wěn)定的情況下,可以通過數(shù)值模擬與試壓鑄而獲得合理的非線性壓力條件。