轎車鋁合金缸體新型低壓鑄造工藝.pdf

1、在節(jié)能減排、綠色發(fā)展的大背景下，輕量化成為當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向，而鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體因其質(zhì)量輕，散熱好，受到了越來越廣泛的關(guān)注。目前來說，因?yàn)榈蛪鸿T造有充型平穩(wěn)、鑄件組織性能優(yōu)異、易于形成機(jī)械化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)轎車鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體最先進(jìn)的工藝方法之一。但是傳統(tǒng)低壓鑄造，鑄件充型結(jié)束之后要在澆注工位經(jīng)歷增壓以及長(zhǎng)時(shí)間的保壓凝固階段，嚴(yán)重降低鑄件的生產(chǎn)效率。針對(duì)低壓鑄造的這一局限性，本文設(shè)計(jì)了一種轎車鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體砂型低壓鑄造的新型

2、工藝，并對(duì)該工藝的關(guān)鍵工裝、設(shè)備和參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析和優(yōu)化。
　　新型低壓鑄造工藝，主要是通過將鑄件的充型工位和凝固工位分離，將傳統(tǒng)低壓鑄造過程中的保壓凝固階段移至凝固工位，來提高工藝生產(chǎn)效率。首先利用低壓鑄造控制加壓的方式實(shí)現(xiàn)金屬液的可控充型，待鑄件充型結(jié)束后，移動(dòng)澆口處設(shè)置的封口鋼板將鑄型封口，最后利用砂型翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將鑄型提起，翻轉(zhuǎn)180°，移送至凝固工位進(jìn)行鑄件凝固，澆注工位則放置新的砂型進(jìn)行低壓充型。之后針對(duì)工藝中翻轉(zhuǎn)過

3、程是否會(huì)造成砂型破損，本文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)含金屬液鑄型進(jìn)行了流固耦合分析;針對(duì)該工藝能否生產(chǎn)出合格的鑄件，本文首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行了澆注系統(tǒng)以及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，之后利用凝固模擬軟件MAGMA對(duì)該工藝進(jìn)行了仿真。文章最后得出結(jié)論如下:
　　(1)受旋轉(zhuǎn)速度及旋轉(zhuǎn)加速度載荷的影響，型腔內(nèi)壁應(yīng)力集中位置多處于缸體缸筒內(nèi)表面，水套芯出入水口附近，曲軸箱及缸體兩側(cè)砂芯等部位，等效應(yīng)力最大值約為0.45MPa，遠(yuǎn)小于目前樹脂砂的許

4、用強(qiáng)度，即砂型旋轉(zhuǎn)時(shí)，金屬液對(duì)型腔內(nèi)壁的作用力不會(huì)造成型腔破損，新的低壓鑄造方法中的旋轉(zhuǎn)工藝可行。
　　(2)對(duì)文中工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)并得到了相關(guān)工藝參數(shù):鑄件充型時(shí)間25s，其中升液階段0～4s，升液壓力5650Pa，充型階段4～25s，充型壓力14400Pa;金屬液澆注溫度取680℃，缸套經(jīng)過預(yù)熱，初始溫度取300℃，砂芯初始溫度20℃。
　　(3)利用MAGMA對(duì)文中工藝進(jìn)行數(shù)值模擬，分析結(jié)果表明:充型階段，金屬液流動(dòng)平穩(wěn)，