鋁合金飛輪殼的低壓鑄造模具設(shè)計(jì)及鑄造工藝仿真.pdf

1、低壓鑄造技術(shù)是一種近無余量、精確成形的特種鑄造工藝，它是巴斯加原理在鑄造中的應(yīng)用。通過在金屬液面上施加較小的壓力，使金屬液克服重力進(jìn)入型腔，這樣可以使液體充型平穩(wěn)、無紊流。型腔充滿后，迅速加大壓力，使鑄件在壓力下結(jié)晶凝固，從而獲得組織致密的鑄件。汽車輕量化已成為主要趨勢，使得鋁合金在汽車零件上的應(yīng)用日益廣泛。低壓鑄造是生產(chǎn)鋁合金鑄件最常用的工藝，因此對鋁合金飛輪殼低壓鑄造工藝以及鋁合金材料的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值，對汽車工業(yè)的發(fā)展也具有

2、重要的意義。
　　本文的研究對象為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼，其材料采用AlSi11合金。如何使飛輪殼有較好的表面質(zhì)量和機(jī)械性能，保證其滿足質(zhì)量要求是本文需要解決的問題。本文采用CAD/CAE一體化技術(shù)，從低壓鑄造模具設(shè)計(jì)到鑄件澆鑄全過程跟蹤優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了鑄造工藝與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，提高了低壓鑄造模具開發(fā)效率的同時(shí)降低了鑄件的廢品率。
　　(1)確定了合理的低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)以及熱芯盒結(jié)構(gòu)。結(jié)合低壓鑄造充型凝固原理及飛輪殼本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

3、對飛輪殼低壓鑄造進(jìn)行詳細(xì)的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括:確定合理的澆注位置、成形方式、分型面、鑄件的加工余量、拔模斜度、收縮率等，獲得鑄件的三維模型;利用UG抽取出模具型腔并確定壁厚;設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、項(xiàng)出機(jī)構(gòu)及抽芯機(jī)構(gòu)等。根據(jù)砂芯結(jié)構(gòu)，確定了熱芯盒射砂方向、射砂口位置和截面積、芯盒本體結(jié)構(gòu)以及加熱管布置等。
　　(2)根據(jù)低壓鑄造參數(shù)計(jì)算方法和飛輪殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定合理的升液壓力和速度、充型壓力和速度、保壓壓力和時(shí)間

4、、澆注溫度和模具溫度等。將飛輪殼低壓鑄造模具和澆注系統(tǒng)以STL格式導(dǎo)入MAGMA，設(shè)置澆注工藝參數(shù)，進(jìn)行模擬計(jì)算。采用單因素實(shí)驗(yàn)方法，討論鑄型溫度和澆注溫度對鑄件質(zhì)量的影響，得到最佳鑄型溫度為上模300℃、側(cè)模375℃、下模425℃;最佳澆注溫度700℃。針對鑄件中存在的縮松縮孔問題，改進(jìn)工藝方案，在模具中設(shè)置冷鐵，獲得了良好的補(bǔ)縮效果，實(shí)現(xiàn)了鑄件自上而下的凝固順序，最終得到了較好的模擬結(jié)果。
　　(3)對AlSi11材料進(jìn)行研究

5、。采用A357鋁合金加高純硅的方法，將合金的硅含量升至共晶點(diǎn)附近，確定合適的加硅工藝和鋁合金熔煉工藝。采用鈉鹽、鈹和AlTiC復(fù)合變質(zhì)的方法，使得鋁合金性能明顯改善，在保證較高強(qiáng)度的同時(shí)，延伸率達(dá)到10.67％。
　　(4)確定車間生產(chǎn)操作規(guī)范。對制芯、合金熔化、模具準(zhǔn)備、澆注、鑄件清理和檢測等各環(huán)節(jié)需要注意的問題進(jìn)行討論，確定操作規(guī)范。觀察發(fā)現(xiàn)飛輪殼鑄件表面質(zhì)量良好，X光檢測、熒光檢測無明顯縮孔縮松、裂紋等缺陷，且鑄件滿足氣密性