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(shì)，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(duì)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(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展也具有

2、重要的意義。
　　本文的研究對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)制芯、合金熔化、模具準(zhǔn)備、澆注、鑄件清理和檢測(cè)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(cè)、熒光檢測(cè)無明顯縮孔縮松、裂紋等缺陷，且鑄件滿足氣密性