自然冷卻條件下壓鑄模具局部冷卻能力的數(shù)值分析.pdf

1、在鑄造生產(chǎn)中,零件往往壁厚不均,在厚大部位容易形成熱節(jié)的問題。熱節(jié)的存在造成了鑄件局部和整體的冷卻不平衡，破壞了熔體的順序凝固，容易在鑄件中產(chǎn)生缺陷如縮孔、縮松以及在鑄件中形成殘余應(yīng)力；熱節(jié)的形成還破壞了模具的溫度平衡，容易形成模具的熱疲勞，從而縮短了模具的使用壽命及成型精度。因此熱節(jié)的消除問題是鑄造工藝設(shè)計的核心問題之一,而對熱節(jié)影響因素的定量研究是解決熱節(jié)問題獲得健全致密的高質(zhì)量鑄件的前提和關(guān)鍵。 壓鑄模的傳熱過程非常復(fù)雜，

2、屬于瞬態(tài)非線性溫度場的求解，所以以前對壓鑄模溫度場的研究多是基于實驗測量的研究。隨著計算機技術(shù)和數(shù)值分析技術(shù)的迅速發(fā)展，使運用數(shù)值分析軟件探求模具局部溫度場問題成為可能。本課題提出了以CAE軟件為研究手段，探求鑄件和模具溫度場與型芯壁厚、鑄件熱節(jié)壁厚以及涂料等因素之間關(guān)系的方法。 凸臺是鑄件中比較常見的結(jié)構(gòu)，它常常使得壁厚不均而產(chǎn)生熱節(jié)，是最容易產(chǎn)生收縮缺陷的部位。本課題以凸臺型熱節(jié)為研究對象，以ANSYS熱分析模塊為研究手段，

3、對鑄件熱節(jié)進行研究。在型芯自然冷卻條件下，通過研究型芯壁厚、熱節(jié)部分鑄件壁厚、涂料等因素對鑄件熱節(jié)形成及鑄件溫度場平衡的影響，尋求上述因素影響鑄件熱節(jié)形成的定量的關(guān)系，從而探求消除熱節(jié)的具體措施。 對上述內(nèi)容進行研究，模擬分析得出了以下結(jié)論： ① 在自然冷卻條件下，不考慮涂料的影響，綜合考慮型芯壁厚和熱節(jié)壁厚影響因素的條件下得到平衡溫差⊿T與二因素之間的回歸方程： ⊿T＝0.341e(-0.201h+0.775w

4、) 方程表明隨著鑄件熱節(jié)部分壁厚的增加，平衡溫差⊿T隨之增加；隨著型芯壁厚的增加，平衡溫差⊿T隨之減小，比較而言熱節(jié)壁厚對⊿T的影響要顯著。 ② 在自然冷卻條件下，型芯與型腔都有涂料，鑄件平衡溫差⊿T是關(guān)于型芯壁厚、熱節(jié)部分鑄件壁厚的函數(shù)。在其他因素固定的情況下，分析得出了鑄件溫度差值⊿T分別與型芯壁厚和熱節(jié)壁厚的一元非線性回歸方程；并在綜合考慮型芯壁厚和熱節(jié)壁厚影響因素的條件下得到平衡溫差⊿T與上述二因素之間的回歸方程

5、： ⊿T=0.282e(-0.013h+0.295w) ③ 在自然冷卻條件下，型芯不噴涂料以此來改善鑄件和模具的散熱條件，綜合考慮型芯壁厚和熱節(jié)壁厚影響因素的條件下得到平衡溫差⊿T與上述二因素之間的回歸方程： ⊿T=0.082h2-1.277h+0.244w2-1.431w+6.550 對平衡溫差⊿T的影響因素型芯壁厚與熱節(jié)壁厚比較而言，熱節(jié)壁厚的影響要顯著些。 ④ 壁厚w <6mm的熱節(jié)可方