大型鋁合金鑄件缺陷預(yù)測及鑄造工藝優(yōu)化.pdf

1、單件質(zhì)量為380kg的大型壁厚不均勻的臺階狀筒形鋁合金鑄件，因充型不平穩(wěn)和補縮不充分易造成氣孔、縮孔等缺陷，而導(dǎo)致廢品。如果僅靠傳統(tǒng)經(jīng)驗去設(shè)計工藝方案并直接在生產(chǎn)中調(diào)試，則生產(chǎn)效率低，浪費人力物力。本課題采用數(shù)值模擬的方法對鑄件的充型和凝固過程進行模擬，可以有效地預(yù)測缺陷，優(yōu)化鑄造工藝，提高鑄件質(zhì)量。 采用造型軟件UGII建模，將建好的三維模型以Parasolid格式導(dǎo)出，以Parasolid格式作為與ProCAST的接口文件類

2、型。由于鑄件及其澆注系統(tǒng)的二次對稱性，取其四分之一進行分析。在ProCAST的MeshCAST模塊中進行面網(wǎng)格及體網(wǎng)格剖分之后，把有限元模型導(dǎo)入PreCAST中定義材料、界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、邊界條件、初始條件，并設(shè)置運行參數(shù)，完成前置處理。 充型過程速度場及溫度場的數(shù)值模擬結(jié)果表明：內(nèi)澆口的位置及截面積大小對鋁液在其出口處的速度有很大影響，充型的平穩(wěn)性與鋁液的流向及充型初期鋁液的溫度也有較為明顯的相關(guān)性。通過調(diào)整冒口底部與橫澆道的設(shè)置

3、、在保證鑄件充型完整的前提下調(diào)整澆注溫度及澆注時間、在鑄件本體部分增加一過渡區(qū)、改變內(nèi)澆口的位置及截面積大小等一系列優(yōu)化措施，實現(xiàn)了：鋁液在內(nèi)澆口出口處速度有效降低，在充型初期鋁液溫度明顯下降，改善了充型過程的平穩(wěn)性，減少了氣孔缺陷的產(chǎn)生；鋁液由鑄件向冒口充型，流向得到有效控制，避免了氧化夾雜進入鑄件本體。 對凝固過程的凝固百分率及鑄件收縮缺陷進行了模擬計算，發(fā)現(xiàn)：冒口頸的截面積對冒口的補縮能力有較大的影響。可適當加大冒口頸尺寸