大型薄壁鎂合金支架鑄件的低壓鑄造工藝研究.pdf

1、近年來，隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展，對構件輕量化，結構功能一體化的要求越來越高。鑄件向著薄壁化、復雜化、結構功能一體化的方向發(fā)展。大型薄壁復雜鎂合金鑄件應用廣泛。不但要求鑄件具有高的冶金質量，還要高精密度、近凈成形。傳統(tǒng)濕砂型重力鑄造難以滿足高精密鑄件的尺寸精度要求，因此，樹脂砂反重力精密成形技術受到越來越多的重視和應用。本文以航天用大型鎂合金支架鑄件為研究對象，利用數(shù)值模擬軟件對其樹脂砂低壓鑄造過程進行模擬，分析不同澆鑄工藝條件下，鑄件的

2、充型流動規(guī)律及凝固溫度場變化，預測鑄件中缺陷，分析形成原因，并進行了工藝優(yōu)化。最終澆注獲得了合格鑄件。
　　首先對鑄件結構特點進行了分析，針對鑄件結構，對四種澆注位置分別進行了澆注系統(tǒng)設計和低壓鑄造過程數(shù)值模擬，模擬結果顯示，由于鑄件中存在多處大平面結構，且壁厚較薄，平面位置充型過程極易卷入氧化夾雜。澆注位置的選擇應避免該類情況出現(xiàn)。因此，臥式和仰式澆注位置合理?？p隙式澆注系統(tǒng)能夠保證鑄件充型過程液流平穩(wěn)。
　　因鑄件壁薄且

3、結構復雜，四種澆注位置均難以通過冷鐵和補貼實現(xiàn)嚴格的自上而下順序凝固，局部熱節(jié)位置補縮困難。
　　結合四種澆注工藝的模擬結果，進行了工藝優(yōu)化，選擇臥式澆注位置，并設計縫隙式澆注系統(tǒng)，與冒口一同對鑄件薄壁位置進行補縮。對優(yōu)化后的工藝方案進行數(shù)值模擬，結果表明鑄件充型過程平穩(wěn)，凝固溫度場合理，能夠避免凝固缺陷的產生。
　　對鑄件凝固過程應力場進行了數(shù)值模擬，以分析實際澆注鑄件中裂紋形成原因。由模擬結果可得，鑄件內部三角形筋的底部

4、橫梁凝固時間短，線收縮應力大，橫梁兩端與鑄件側壁連接位置收縮受到鑄型阻礙，形成裂紋，此裂紋缺陷為典型熱裂。
　　進一步對鑄件澆注工藝進行了優(yōu)化，在鑄件內部薄壁筋板位置增加工藝拉筋和補縮澆道，模擬結果表明，同時增設工藝拉筋和補縮澆道，能夠延緩筋板線收縮速率，擴大收縮應力作用范圍，將原最大有效熱應力降低到120MPa以下，避免熱裂的發(fā)生。并對優(yōu)化工藝進行了實驗驗證。
　　最后，本文對大型鎂合金支架鑄件本體進行取樣，測試鑄件力學性