鋁合金拐臂箱體鑄造工藝數(shù)值模擬.pdf

1、鋁合金拐臂箱體是高壓斷路器內(nèi)零件之一，由于其在高壓環(huán)境下工作，技術(shù)要求嚴(yán)格，所以成型后的鑄件不能有任何縮孔縮松等缺陷。在生產(chǎn)制造中由于拐臂箱體底部法蘭盤(pán)較厚，與側(cè)壁相接處容易出現(xiàn)缺陷。通過(guò)運(yùn)用了數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行預(yù)模擬分析則可以提前判斷缺陷的情況，使工藝改進(jìn)得以快速準(zhǔn)確的完成。
　　 以SF6斷路器ZL101A拐臂箱體的金屬型鑄造為具體研究對(duì)象，在對(duì)其技術(shù)要求深入了解的情況下進(jìn)行了拐臂箱體結(jié)構(gòu)分析并制定出兩套鑄造工藝方案，分

2、別為法蘭盤(pán)朝上澆注和法蘭盤(pán)朝下澆注。根據(jù)拐臂箱體可能在法蘭盤(pán)底部、拐臂箱體頂部產(chǎn)生的鑄造缺陷研究并探討了在鑄造缺陷處下內(nèi)部冷鐵的可能性和內(nèi)部冷鐵對(duì)鑄件界面結(jié)合產(chǎn)生的影響。
　　 在內(nèi)部冷鐵試驗(yàn)中選擇了兩種澆注方法，壓邊和底注。在壓邊方案中首先運(yùn)用ProCAST對(duì)鑄件和內(nèi)部冷鐵界面狀況進(jìn)行了模擬分析，并通過(guò)鋁合金澆注實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)分析表明：在砂型鑄造中，Ф50的鋁合金鑄件和Ф8的內(nèi)部冷鐵完全發(fā)生了冶金結(jié)合；在金屬型鑄造中，Ф

3、50的鋁合金鑄件和Ф4的內(nèi)部冷鐵完全發(fā)生了冶金結(jié)合。底注方案中在鋁鑄件里加入不等徑的內(nèi)部冷鐵，通過(guò)ProCAST軟件模擬這些不等徑內(nèi)部冷鐵對(duì)鋁鑄件的影響，分析表明：Ф50的鋁合金鑄件中加入Ф30的內(nèi)部冷鐵，Ф40的鋁合金鑄件中加入Ф20的內(nèi)部冷鐵均可以消除鋁合金鑄件中可能產(chǎn)生的縮孔縮松。最后通過(guò)法蘭盤(pán)朝上澆注和法蘭盤(pán)朝下澆注兩種不同工藝對(duì)拐臂箱體進(jìn)行了鑄造工藝模擬。
　　 通過(guò)ProCAST數(shù)值模擬軟件對(duì)法蘭盤(pán)朝上澆注和法蘭盤(pán)朝

4、下澆注兩種鑄造工藝進(jìn)行數(shù)值模擬，分析每種工藝方案的合理性以及設(shè)置內(nèi)部冷鐵后對(duì)鑄件缺陷的改善。需要通過(guò)步驟如下：三維實(shí)體造型、組裝、網(wǎng)格劃分、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果分析。通過(guò)分析可知：法蘭盤(pán)朝上澆注時(shí)鑄件內(nèi)無(wú)缺陷產(chǎn)生，但需要在拐臂處安放暗冒口和在法蘭盤(pán)頂部安放兩個(gè)明冒口，且砂芯需要通過(guò)芯頭吊起來(lái)，安裝較為復(fù)雜。法蘭盤(pán)朝下澆注時(shí)工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，砂芯直接插入型腔定位但法蘭盤(pán)與側(cè)壁接觸一圈有縮松產(chǎn)生，通過(guò)內(nèi)部冷鐵的設(shè)置能夠使缺陷消失，得到完好鑄件。通過(guò)模