進氣歧管鑄造過程模擬及工藝優(yōu)化的研究.pdf

1、發(fā)動機輕量化的重要措施即大量鋁合金材料的應(yīng)用。國內(nèi)某款乘用車V型6缸發(fā)動機進氣歧管(319.0)開發(fā)過程中，屢屢出現(xiàn)縮孔、氣(針)孔等鑄造缺陷，嚴(yán)重地影響了供應(yīng)商的正常供貨以及整車廠產(chǎn)能的提升。由于該款發(fā)動機進氣岐管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件生產(chǎn)廠在產(chǎn)品開發(fā)過程中沒有充分考慮模具設(shè)計、流體流動、凝固現(xiàn)象等的合理性，從而導(dǎo)致產(chǎn)品毛坯合格率一直很低，僅維持在20％左右的低水平。 通過對該款產(chǎn)品試生產(chǎn)階段進行的缺陷統(tǒng)計與分析，可知縮孔和氣(針)

2、孔是缺陷產(chǎn)生的主要原因，其它缺陷的存在與之也有密切關(guān)系?？s孔和氣(針)孔的產(chǎn)生與原料、模具設(shè)計、澆注工藝等有著重要的關(guān)系，在持續(xù)改進這些工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，可以不斷降低缺陷。而要合理改進工藝，必須借助現(xiàn)代先進的設(shè)計和制造理念，對現(xiàn)有過程中鋁液流動狀態(tài)、溫度分布狀態(tài)和模具設(shè)計之間的關(guān)系進行分析，才能做到有的放矢，這在現(xiàn)代鑄造工業(yè)中顯得十分必要。 本研究通過對產(chǎn)品及其模具進行三維造型，結(jié)合其鑄造工藝，對鑄造過程進行了CAE計算機輔助處

3、理和分析，模擬了充型過程流場和溫度場分布情況。對鑄造過程充型模擬的計算結(jié)果可知，在氣道附近區(qū)域，流體流動的速度梯度很大，容易出現(xiàn)卷氣、沖刷砂芯等現(xiàn)象，因此，在這些區(qū)域出現(xiàn)氣孔、針孔和縮孔、砂孔等缺陷的可能性很大，為此，必須保證鑄件凝固補縮良好、排氣通暢。從鑄件充型和冷卻過程的溫度分布情況看，在鑄件氣道口附近的厚大區(qū)域，溫度梯度分布不合理，出現(xiàn)孤立液相區(qū)的可能性很大，必須使冒口區(qū)域有充足的液相，才能防止出現(xiàn)縮孔、澆不足等缺陷。 根

4、據(jù)計算結(jié)果所確定的縮孔、疏松和氣孔等缺陷可能存在的位置，及其產(chǎn)生的原因，從工藝角度提出了相應(yīng)的改善方案。著重從排氣措施和模具設(shè)計兩個方面進行優(yōu)化改進，通過局部區(qū)域強化排氣和適當(dāng)加大冒口等措施，顯著改善了缺陷的發(fā)生率。通過系列工藝改進，鑄件的毛坯合格率在較短的時間內(nèi)上升到穩(wěn)定的93％左右，解決了縮孔、針(氣)孔、疏松等缺陷。從而從理論和實踐兩方面找到了提升該類產(chǎn)品質(zhì)量的最佳工藝，實現(xiàn)了該產(chǎn)品的完全國產(chǎn)化。 除了鑄造缺陷外，產(chǎn)品開發(fā)

5、初期的硬度等力學(xué)性能也差強人意，達不到設(shè)計要求的水平。為此，課題對所用合金進行了成分微調(diào)，對合金中的Si含量略微上調(diào)，同時改善了精煉措施，利用Ti-B變質(zhì)，結(jié)合惰性氣體攪拌，從而起到了細化晶粒的目的，使產(chǎn)品的機械性能得到了提高。 稀土金屬元素可以改善合金的機械性能、物理性能、加工性能與綜合使用性能。本研究還利用富鑭混合稀土合金對鑄造鋁合金進行了實驗研究，以探索稀土對鋁合金綜合性能的影響。通過分析其拉伸斷口形態(tài)、金相組織形貌和綜合