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设计与研究:新型铝硅基铸造壳体凝固成形研究

2022-03-12
摘要:新型铝合金材料用于薄壁壳体铸件制备,通过向ZL101A合金中增添微量Ni元素,基于ProCAST铸造仿真软件设计液压泵壳体低压铸造工艺,数值模拟铸件不同部位固相出现时间,并预测铸件凝固过程中缩孔缩松现象。

  【摘 要】

  新型铝合金材料用于薄壁壳体铸件制备,通过向ZL101A合金中增添微量Ni元素,基于ProCAST铸造仿真软件设计液压泵壳体低压铸造工艺,数值模拟铸件不同部位固相出现时间,并预测铸件凝固过程中缩孔缩松现象。实际生产铝合金薄壁壳体铸件,并对壳体棒料进行高温压缩实验,利用结构变形机理以及微观组织特点分析铸件凝固成形机理。分析合理的浇注温度以及热处理工艺,能够对壳体铸件缩孔缩松现象进行有效控制,保证改进铝硅合金薄壁壳体铸件质量。

  【引 言】

  近年来,铝合金薄壁壳体铸件在航空航天和汽车行业广泛应用⑴,促进了铸造技术的发展,同时也带来了挑战。传统的浇注系统设计很大程度上依赖于设计师们的经验,而浇注系统的合理性需要通过实验来检验,这些严重制约了铸造技术的发展。铝合金薄壁壳体存在主体壁薄、外观形状复杂等问题,为了满足现代智能制造生产方式的需求,通过计算机和传统的生产方法相给合,将能控制铝合金的凝固过程,严格限制凝固缺陷⑶。这使得铸造工艺仿真成为一种生产趋势,数值模拟计算分析薄壁壳体铸造工艺的研究将具有重要意义⑷。

  铸造过程包含金属溶体充填型腔和金属凝固冷却的过程,对于金属流动、凝固形核、晶体长大、冷却收缩等现象如果工艺控制不当,很容易产生缺陷。本文以某型号液压泵精铸铝基壳体为研究对象,通过对铝合金液压泵壳体铸造工艺的充填、凝固过程进行模拟,从而实现铸造过程中流动场及温度场等计算⑺, 可以预测铸造缺陷。结合试验检测和模拟预测技术,获得影响液压泵铝壳体精铸特性的关键成形工艺参数的影响规律,通过开发相关技术改善铸件的成形质量,可以改进薄壁壳体的铸造质量。

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