鋁合金零件壓鑄充型、凝固過程的數(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)點等缺陷,對零件的強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,對鋁液的低壓充型過程進行了模擬實驗研究,利用氣體向液面加壓的同時對模具型腔進行抽真空。實驗結果表明:上升的液面一直保持水平狀態(tài)并沿著鉛垂方向推進;當真空度為-0.02mpa、加壓氣壓為0.02mpa時,為最佳的加壓工藝參數(shù)。并將模擬結果與原型的結果進行了比較,兩者具有良好的一致性。

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

0 0 對組件e1的外殼模具設計 指導老師：熊偉 組長：高科文 組員：任伯韜韓釗王建康馬曉驍 王定剛趙造標賀澤成吳昌軍 班級：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組件外殼對組件的保護和美觀???????????????????????4 四外殼的初步設計??????????????????????????????4 1結構密封分析??????????????????????????????5 2e1件固定與上下板連接分析?????????????????????????5 3散熱

以實際生產(chǎn)中的a356鋁合金輪轂鑄件為例,利用三維繪圖軟件對鑄件實體模型進行了三維造型,運用z-cast軟件對其初始工藝的低壓鑄造充型和凝固過程進行了數(shù)值模擬,預測了初始工藝缺陷產(chǎn)生的類型、位置及大小,并分析了原因。結果表明,由于澆注溫度過低,初始工藝中產(chǎn)生了卷氣和縮孔的鑄造缺陷。根據(jù)模擬結果,進行工藝優(yōu)化,將澆注溫度提高到730℃,對其再次進行鑄造過程的模擬,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軟件對某鋁合金輪轂新產(chǎn)品的多種工藝方案進行模擬分析。模擬結果顯示,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,同時設計了輪輻與輪輞交接處的冷卻系統(tǒng)及相應的工藝參數(shù)。通過對多種工藝方案模擬結果的對比分析,證明改進后的工藝方案幾乎不出現(xiàn)"孤立熔池"現(xiàn)象,且實現(xiàn)了順序凝固的要求。將改進后的工藝方案投入試生產(chǎn),產(chǎn)品抽檢結果與模擬結果基本符合。

以相似理論為理論基礎,對鋁液的低壓充型過程進行了模擬試驗研究,利用氣體向液面加壓的同時對模具型腔進行抽真空。實驗結果表明:上升的液面一直保持水平狀態(tài)并沿著鉛垂方向推進;當真空度為-0.02mpa、加壓氣壓為0.02mpa時為最佳的加壓工藝參數(shù)。并將模擬結果與原型的結果進行了比較,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1000℃,因此在維修過程中要采取各種措施減小因鋁活塞熱脹冷縮對裝配質(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,將幾十年積累的實用技術和豐富經(jīng)驗毫無保留地介紹給讀者,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)中所遇到的實際問題。讀者的需要就是我們的最大追求,本刊本期"實用技術"欄目,又刊登一篇王宗雄先生的實用性文章,詳情請見《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,為讀者獻出您畢生最寶貴的經(jīng)驗。

我校機械加工實習工廠配合總廠生產(chǎn)的民用槍瞄準鏡上有許多鋁合金隔圈零件(見圖1),這類零件的特點是硬度低,切削加工性及導熱性好,切削時散熱快。但強度低,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,嚴重影響工件

在低壓鑄造成形過程中,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,而且鑄造過程中所產(chǎn)生的各類鑄造缺陷大都來自于這兩個階段。本文將對盤體類零件低壓鑄造的充型和凝固過程進行計算機數(shù)值模擬,介紹其理論基礎,并將溫度場數(shù)值模擬技術和流場數(shù)值模擬技術耦合仿真,運用ansys有限元軟件中的cfd流體仿真模塊和thermal模塊,對盤體類零件低壓鑄造充型和凝固過程中的流場和溫度場變化進行研究。

以汽車輪轂為例,運用anycasting鑄造模擬軟件開展低壓鑄造數(shù)值模擬研究。模擬結果顯示,鑄造模擬軟件能有效模擬鑄件充型和凝固產(chǎn)生的過程,并準確預測鋁合金低壓鑄造充型和凝固過程中汽車輪輻和輪轂產(chǎn)生缺陷的位置。針對凝固過程中縮松縮孔缺陷,設計了汽車輪轂風冷系統(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備的設計結構,并提供了他們的技術性能指標。

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

鋁合金零件的自身優(yōu)點是其比重小、導電導熱能力強、力學性能優(yōu)異、可加工性好等,但其自身形成的氧化膜難以抵抗應用環(huán)境的腐蝕,必須通過恰當?shù)谋砻嫣幚韥硖岣咂淠臀g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。

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

以實際生產(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)的低壓鑄造過程數(shù)值模擬軟件對其充型過程進行了模擬,并針對鋁合金輪轂件的氣孔缺陷分析提出了工藝改進方案。經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證,有氣孔缺陷的產(chǎn)品明顯減少,表明數(shù)值模擬技術在低壓鑄造領域中對于改進生產(chǎn)工藝、減少鑄件廢品等方面具有實際指導意義。

在具有斜向孔或斜向凹凸鑄件壓鑄模設計中,斜向抽芯是壓鑄模設計的難點之一。管路鑄件形狀復雜,屬不規(guī)則薄壁多孔鑄件。其壓鑄成型除了需動、定模在開模方向上抽芯和兩側抽芯外,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用結構,論述了模具結構特點和工作原理。該模具采用拉鉤-齒扇-齒條二級聯(lián)合抽芯機構,利用開模力,實現(xiàn)管路鑄件的斜向抽心,同時通過相應的兩套斜銷-滑塊機構分別實現(xiàn)管路鑄件另外兩個側向抽芯。模具結構緊湊,工作可靠,成型鑄件質(zhì)量好。

對鋁合金汽車變速箱殼體零件的結構進行了工藝分析,確定了澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。采用procast對壓鑄過程進行了數(shù)值模擬。通過模擬壓鑄填充凝固順序、溫度場等,確定了合理的澆注系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)的設計方案。根據(jù)設計方案,設計制造了可行的壓鑄模具,制定了合理的壓鑄工藝。生產(chǎn)驗證表明,鑄件成形效果理想。對鑄件進行機械加工后,產(chǎn)品未出現(xiàn)超標氣孔、縮孔、夾渣等缺陷,產(chǎn)品模具設計和壓鑄工藝達到預期效果。

以n-s方程、連續(xù)性方程及fourier導熱方程為基礎,結合離心力、重力及coriolis力,在實驗的基礎上建立了立式離心鑄造充型過程及凝固過程數(shù)學模型,并且依據(jù)此模型對tial基合金排氣閥立式離心鑄造過程溫度場、流場及壓力場進行了數(shù)值模擬,數(shù)值模擬結果表明,離心鑄造的充型過程存在正向和反向兩個充填過程,在入口處易出現(xiàn)卷氣缺陷,凝固過程也存在正向和反向兩個凝固順序,在靠近先充填一側易于形成偏軸線縮松缺陷。

通過應用多種軟件交換和數(shù)據(jù)接口技術,設計了正交實驗以完成壓鑄過程數(shù)值模擬。結果表明:通過設置合理澆注系統(tǒng)、控制壓鑄速度和提高模具預熱溫度,可以有效減少鑄件縮松縮孔;各參數(shù)對鑄件縮松縮孔發(fā)生概率影響程度從大到小依次為澆注系統(tǒng)方式、模具預熱溫度、壓鑄速度;理想工藝方案為澆注系統(tǒng)a、壓鑄速度1m/s、模具預熱溫度450℃。