鋁合金零件壓鑄充型、凝固過(guò)程的數(shù)值模擬

我公司生產(chǎn)一種帶內(nèi)齒的小型零件,以前采用鋁合金壓鑄毛坯,內(nèi)齒不加工,特點(diǎn)是加工余量小,齒形完整,其不足之處在于:零件較小,壓鑄后零件毛坯組織疏松,易產(chǎn)生砂眼、氣孔、硬質(zhì)點(diǎn)等缺陷,對(duì)零件的強(qiáng)度和氣密性能有較大的影響。凡有砂眼、氣孔缺陷的零件都判為不合格品。

以相似理論為理論基礎(chǔ),對(duì)鋁液的低壓充型過(guò)程進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究,利用氣體向液面加壓的同時(shí)對(duì)模具型腔進(jìn)行抽真空。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:上升的液面一直保持水平狀態(tài)并沿著鉛垂方向推進(jìn);當(dāng)真空度為-0.02mpa、加壓氣壓為0.02mpa時(shí),為最佳的加壓工藝參數(shù)。并將模擬結(jié)果與原型的結(jié)果進(jìn)行了比較,兩者具有良好的一致性。

以相似理論為理論基礎(chǔ),對(duì)鋁液的低壓充型過(guò)程進(jìn)行了模擬試驗(yàn)研究,利用氣體向液面加壓的同時(shí)對(duì)模具型腔進(jìn)行抽真空。試驗(yàn)結(jié)果表明:上升的液面一直保持水平狀態(tài)并沿著鉛垂方向推進(jìn);當(dāng)真空度為-0.02mpa。加壓氣壓為0.02mpa時(shí)為最佳的加壓工藝參數(shù)。并將模擬結(jié)果與原型的結(jié)果進(jìn)行了比較,兩者具有良好的一致性。

0 0 對(duì)組件e1的外殼模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：熊偉 組長(zhǎng)：高科文 組員：任伯韜韓釗王建康馬曉驍 王定剛趙造標(biāo)賀澤成吳昌軍 班級(jí)：成型112班 2014年6月10日 1 1 一前言及分組??????????????????????????????2 二e1組件形狀及尺寸?????????????????????????????3 三e1組件外殼對(duì)組件的保護(hù)和美觀???????????????????????4 四外殼的初步設(shè)計(jì)??????????????????????????????4 1結(jié)構(gòu)密封分析??????????????????????????????5 2e1件固定與上下板連接分析?????????????????????????5 3散熱

以實(shí)際生產(chǎn)中的a356鋁合金輪轂鑄件為例,利用三維繪圖軟件對(duì)鑄件實(shí)體模型進(jìn)行了三維造型,運(yùn)用z-cast軟件對(duì)其初始工藝的低壓鑄造充型和凝固過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,預(yù)測(cè)了初始工藝缺陷產(chǎn)生的類型、位置及大小,并分析了原因。結(jié)果表明,由于澆注溫度過(guò)低,初始工藝中產(chǎn)生了卷氣和縮孔的鑄造缺陷。根據(jù)模擬結(jié)果,進(jìn)行工藝優(yōu)化,將澆注溫度提高到730℃,對(duì)其再次進(jìn)行鑄造過(guò)程的模擬,發(fā)現(xiàn)缺陷得到了控制,鑄件的質(zhì)量得到了改善。

利用procast軟件對(duì)某鋁合金輪轂新產(chǎn)品的多種工藝方案進(jìn)行模擬分析。模擬結(jié)果顯示,鋁合金,輪輞與輪輻的肋部交接位置易出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,為此提出降低邊模溫度,同時(shí)設(shè)計(jì)了輪輻與輪輞交接處的冷卻系統(tǒng)及相應(yīng)的工藝參數(shù)。通過(guò)對(duì)多種工藝方案模擬結(jié)果的對(duì)比分析,證明改進(jìn)后的工藝方案幾乎不出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,且實(shí)現(xiàn)了順序凝固的要求。將改進(jìn)后的工藝方案投入試生產(chǎn),產(chǎn)品抽檢結(jié)果與模擬結(jié)果基本符合。

以相似理論為理論基礎(chǔ),對(duì)鋁液的低壓充型過(guò)程進(jìn)行了模擬試驗(yàn)研究,利用氣體向液面加壓的同時(shí)對(duì)模具型腔進(jìn)行抽真空。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:上升的液面一直保持水平狀態(tài)并沿著鉛垂方向推進(jìn);當(dāng)真空度為-0.02mpa、加壓氣壓為0.02mpa時(shí)為最佳的加壓工藝參數(shù)。并將模擬結(jié)果與原型的結(jié)果進(jìn)行了比較,兩者具有良好的一致性。

1減少鋁活塞變形在工作中活塞頂部承受的溫度往往超過(guò)1000℃,因此在維修過(guò)程中要采取各種措施減小因鋁活塞熱脹冷縮對(duì)裝配質(zhì)量的影響。(1)按照室溫修正配缸間隙。鋁活

鋁合金零件的維修技巧

王宗雄先生是我刊優(yōu)秀通訊員,近年來(lái)他不但給我刊的讀者提供了大量的一手信息,還積極撰稿,將幾十年積累的實(shí)用技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)毫無(wú)保留地介紹給讀者,許多企業(yè)生產(chǎn)管理人員閱讀他的文章后收益匪淺,紛紛打電話到編輯部來(lái)索要期刊和他的聯(lián)系方式,以求其解決生產(chǎn)中所遇到的實(shí)際問(wèn)題。讀者的需要就是我們的最大追求,本刊本期"實(shí)用技術(shù)"欄目,又刊登一篇王宗雄先生的實(shí)用性文章,詳情請(qǐng)見《硅鋁合金零件直接洗白工藝》,希望本行業(yè)的退休專家賜稿,向王宗雄先生那樣,為讀者獻(xiàn)出您畢生最寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

我校機(jī)械加工實(shí)習(xí)工廠配合總廠生產(chǎn)的民用槍瞄準(zhǔn)鏡上有許多鋁合金隔圈零件(見圖1),這類零件的特點(diǎn)是硬度低,切削加工性及導(dǎo)熱性好,切削時(shí)散熱快。但強(qiáng)度低,加工中易變形,易產(chǎn)生積屑瘤,影響表面粗糙度。加上這類工件孔壁薄,在夾緊力、切削力的作用下變形大,嚴(yán)重影響工件

在低壓鑄造成形過(guò)程中,液態(tài)金屬流體的充型和凝固是其中最核心和最重要的兩步流程,其工藝水平將決定鑄件的成型質(zhì)量和成品率,而且鑄造過(guò)程中所產(chǎn)生的各類鑄造缺陷大都來(lái)自于這兩個(gè)階段。本文將對(duì)盤體類零件低壓鑄造的充型和凝固過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,介紹其理論基礎(chǔ),并將溫度場(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)和流場(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)耦合仿真,運(yùn)用ansys有限元軟件中的cfd流體仿真模塊和thermal模塊,對(duì)盤體類零件低壓鑄造充型和凝固過(guò)程中的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)變化進(jìn)行研究。

以汽車輪轂為例,運(yùn)用anycasting鑄造模擬軟件開展低壓鑄造數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果顯示,鑄造模擬軟件能有效模擬鑄件充型和凝固產(chǎn)生的過(guò)程,并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鋁合金低壓鑄造充型和凝固過(guò)程中汽車輪輻和輪轂產(chǎn)生缺陷的位置。針對(duì)凝固過(guò)程中縮松縮孔缺陷,設(shè)計(jì)了汽車輪轂風(fēng)冷系統(tǒng),消除了輪轂的縮松縮孔現(xiàn)象,提高了鑄造鋁合金輪轂的質(zhì)量。

提出并分析了在涂裝生產(chǎn)線中鋁合金零件噴漆室及其附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),并提供了他們的技術(shù)性能指標(biāo)。

論述了低壓鑄造充型模擬的數(shù)學(xué)模型,由于低壓鑄造充填速度較慢、充型平穩(wěn),因此充型計(jì)算采用層流模型。采用sola-vof算法對(duì)模型進(jìn)行求解,其中sola法用于求解流體的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng),vof法用于處理自由表面。采用ug軟件進(jìn)行鑄件三維造型,采用procast軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)葉輪的充型過(guò)程進(jìn)行了模擬,并通過(guò)對(duì)葉輪的澆注試驗(yàn),驗(yàn)證了低壓鑄造充型的數(shù)學(xué)模型及算法在保證模擬精度、提高計(jì)算效率上的有效性。

鋁合金零件的自身優(yōu)點(diǎn)是其比重小、導(dǎo)電導(dǎo)熱能力強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)異、可加工性好等,但其自身形成的氧化膜難以抵抗應(yīng)用環(huán)境的腐蝕,必須通過(guò)恰當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥?lái)提高其耐蝕性能。因此,研究鋁合金零件的防腐性能具有重要意義。文章介紹了幾種提高鋁合金零件耐腐蝕性的表面處理方法和涂料的發(fā)展趨勢(shì)。

利用procast鑄造模擬軟件,對(duì)鋁合金壓鑄件支架充型、凝固過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布和變化規(guī)律。結(jié)果表明,澆注溫度對(duì)壓鑄鋁合金的模擬結(jié)果影響最大,其次為模具預(yù)熱溫度、充型速度。本試驗(yàn)條件下得到的優(yōu)化工藝參數(shù):澆注溫度為600℃,模具預(yù)熱溫度為200℃,充型速度為2.5m/s。按照優(yōu)化后的壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn),得到了合格的鑄件。

以實(shí)際生產(chǎn)中的鋁合金輪轂鑄件為例,采用商用軟件anycasting和自己開發(fā)的低壓鑄造過(guò)程數(shù)值模擬軟件對(duì)其充型過(guò)程進(jìn)行了模擬,并針對(duì)鋁合金輪轂件的氣孔缺陷分析提出了工藝改進(jìn)方案。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,有氣孔缺陷的產(chǎn)品明顯減少,表明數(shù)值模擬技術(shù)在低壓鑄造領(lǐng)域中對(duì)于改進(jìn)生產(chǎn)工藝、減少鑄件廢品等方面具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

在具有斜向孔或斜向凹凸鑄件壓鑄模設(shè)計(jì)中,斜向抽芯是壓鑄模設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。管路鑄件形狀復(fù)雜,屬不規(guī)則薄壁多孔鑄件。其壓鑄成型除了需動(dòng)、定模在開模方向上抽芯和兩側(cè)抽芯外,鑄件內(nèi)壁上還有一斜向孔,需斜向抽芯。本文給出了鋁合金管路零件壓鑄模實(shí)用結(jié)構(gòu),論述了模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。該模具采用拉鉤-齒扇-齒條二級(jí)聯(lián)合抽芯機(jī)構(gòu),利用開模力,實(shí)現(xiàn)管路鑄件的斜向抽心,同時(shí)通過(guò)相應(yīng)的兩套斜銷-滑塊機(jī)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)管路鑄件另外兩個(gè)側(cè)向抽芯。模具結(jié)構(gòu)緊湊,工作可靠,成型鑄件質(zhì)量好。

對(duì)鋁合金汽車變速箱殼體零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析,確定了澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。采用procast對(duì)壓鑄過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)模擬壓鑄填充凝固順序、溫度場(chǎng)等,確定了合理的澆注系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)制造了可行的壓鑄模具,制定了合理的壓鑄工藝。生產(chǎn)驗(yàn)證表明,鑄件成形效果理想。對(duì)鑄件進(jìn)行機(jī)械加工后,產(chǎn)品未出現(xiàn)超標(biāo)氣孔、縮孔、夾渣等缺陷,產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)和壓鑄工藝達(dá)到預(yù)期效果。

采用pro/e三維軟件設(shè)計(jì)了紫銅結(jié)晶器低壓鑄造模型,采用procast軟件對(duì)它進(jìn)行了充型與凝固模擬。結(jié)果表明:當(dāng)充型壓力為0.06mpa、充型速度為70~80mm/s,結(jié)殼時(shí)間為25s,增壓壓力為0.08mpa,保壓時(shí)間為120s,澆注溫度為1150℃,鑄型溫度為150~200℃時(shí),鑄件質(zhì)量無(wú)縮孔、縮松等鑄造缺陷,數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際鑄件吻合,確保了紫銅結(jié)晶器在低壓鑄造過(guò)程中的鑄件質(zhì)量。

以n-s方程、連續(xù)性方程及fourier導(dǎo)熱方程為基礎(chǔ),結(jié)合離心力、重力及coriolis力,在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了立式離心鑄造充型過(guò)程及凝固過(guò)程數(shù)學(xué)模型,并且依據(jù)此模型對(duì)tial基合金排氣閥立式離心鑄造過(guò)程溫度場(chǎng)、流場(chǎng)及壓力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,數(shù)值模擬結(jié)果表明,離心鑄造的充型過(guò)程存在正向和反向兩個(gè)充填過(guò)程,在入口處易出現(xiàn)卷氣缺陷,凝固過(guò)程也存在正向和反向兩個(gè)凝固順序,在靠近先充填一側(cè)易于形成偏軸線縮松缺陷。