汽車輪轂壓鑄模具溫度場的數(shù)值模擬分析.pdf

1、壓鑄模具的溫度場分布是影響壓鑄件質(zhì)量及模具壽命的關(guān)鍵因素，模具的溫度場決定了其承受熱應(yīng)力的程度，以及產(chǎn)生變形和裂紋的傾向。 本文概述了壓鑄模具溫度場數(shù)值模擬與應(yīng)用的研究進(jìn)展與發(fā)展方向，介紹了溫度場數(shù)值模擬有限單元法的數(shù)學(xué)模型及其解法。并且針對某公司的一個鋁制壓鑄件汽車輪轂，運(yùn)用有限元分析軟件ProCAST對其壓鑄模進(jìn)行了壓鑄過程溫度場分析。 壓鑄工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)直接影響到模具的溫度場，本文用對比的方法定量地研究了澆注溫

2、度、模具預(yù)熱溫度、冷卻水的溫度、冷卻水管的直徑及其位置對模具溫度場的影響。 鋁合金的澆注溫度一般為600℃-700℃。本文分析了澆注溫度分別為650℃，670℃，700℃時，壓鑄模具溫度場的分布。從模具型腔表面的溫度一時間圖以及升溫速率來看，澆注溫度為650℃時，模具的表面平均溫度最高為323.35℃，在金屬液充入型腔后0～10s這段時間內(nèi)，型腔表面的平均升溫速率為8.4459℃/s。綜合考慮，該鑄件采用650℃的澆注溫度較合理

3、。 對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，可降低模具型腔表面層的溫度梯度。本文分析了模具預(yù)熱溫度分別為180℃，200℃，240℃時，壓鑄模具溫度場的分布。從模具型腔表面層的溫度梯度和升溫速率來看，采用200℃的模具預(yù)熱溫度是合理的。并且在金屬液充入型腔后0～5s這段時間內(nèi)，型腔表面的平均升溫速率是7.0734℃/s，型腔表面層的溫度梯度是12.77℃/mm。 冷卻系統(tǒng)對模具的溫度場有很大的影響。本文分析了冷卻水的溫度分別為30℃，50

4、℃時模具的溫度場。結(jié)果表明，水溫分別為30℃，50。℃時，模具的溫度梯度和升溫速率基本一樣。故冷卻水的溫度對于實(shí)際生產(chǎn)影響不大，因此可把冷卻水的溫度適當(dāng)調(diào)高到50℃左右。 冷卻水管的位置對模具的溫度場影響較大，本文分析了冷卻水管分別離型腔表面35mm、45mm時模具的溫度場。結(jié)果表明，當(dāng)冷卻水管離型腔表面35mm時，型腔表面層的升溫速率是11.122℃/s，溫度梯度是10.975℃/mm。而當(dāng)冷卻水管離型腔表面45mm時，型腔表

5、面層的升溫速率是9.5259℃/s，溫度梯度是15.045℃/mm。故當(dāng)冷卻水管離型腔表面35mm時模具的升溫速率高，熱量傳遞快，而溫度梯度低，模具的溫度場分布較合理。 同樣，冷卻水管直徑不同，模具的溫度場不一樣。本文分析了管徑分別為8mm、9mm、10.5mm時模具的溫度場。結(jié)果表明，管徑分別為8mm、9mm、10.5mm時，等溫區(qū)分別離型腔表面0～2mm、2～4mm、4～6mm。且采用直徑10.5mm的冷卻水管時，型腔表面平