汽車鋁合金變速箱低壓鑄造數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、我國汽車工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,正在經(jīng)歷從一個汽車工業(yè)大國向汽車工業(yè)強國的轉(zhuǎn)變,汽車工業(yè)逐漸成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),得益于汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,鋁合金汽車鑄件產(chǎn)業(yè)也得到大力發(fā)展。目前,絕大多數(shù)的汽車鋁合金鑄件采用低壓鑄造生產(chǎn),低壓鑄造和其他鑄造方式相比屬于特種精密鑄造方式,為了獲得組織致密鑄件,低壓鑄造在金屬溶液上施加了相對較小的壓力,金屬液進入模具后,在這種壓力下進行充型和凝固。鋁合金輪轂,鋁合金箱蓋類零件市場需求量越來越大,低壓鑄造

2、有很多優(yōu)點,鑄造出的鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量較好,因此國內(nèi)外多采用低壓鑄造生產(chǎn)汽車鋁合金鑄件,絕大多數(shù)的鋁合金輪轂,鋁合金缸蓋采用低壓鑄造。本文的汽車鋁合金變速箱也采用低壓鑄造的方法。
　　對影響鑄件形成因素進行有成效的控制,才能夠生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。傳統(tǒng)上生產(chǎn)鑄件,只是對鑄件的形成過程進行了粗糙的控制,而且在控制過程中只能依靠經(jīng)驗和常規(guī)理論。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的鑄造工藝存在兩點局限性:一是只能簡單定性分析;二是要確定工藝必須要反復(fù)試制。對場的變化

3、進行精確的分析單靠我們?nèi)肆κ欠浅＠щy的,因此我們要借助計算機。計算機通過精確的計算來獲得鑄件形成過程中各個階段場的變化,最終得到生產(chǎn)合格產(chǎn)品的各種控制參數(shù),這些控制參數(shù)包括應(yīng)力場、濃度場、流場以及溫度場等。
　　本文以A356鋁合金變速箱鑄件為例,采用三維繪圖軟件Solidworks對變速箱進行3D造型,運用ProCAST對其原工藝的低壓鑄造充型和凝固過程進行數(shù)值模擬。根據(jù)鑄件充型過程數(shù)值模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)原工藝充型過程中金屬液面充填

4、極不平穩(wěn),且在充型過程中產(chǎn)生大量的氧化夾雜和卷氣,變速箱并不能順序凝固,造成變速箱澆口位置和變速箱上端厚大部位縮孔縮松比較嚴重。對原工藝改變模具溫度進行充型凝固數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)模具預(yù)熱溫度過高,金屬液充型到6.8s時無法進行下去,模具預(yù)熱溫度過低,充型過程中氧化夾雜和卷氣比較嚴重,變速箱鑄造缺陷也比較嚴重,因此得出模具預(yù)熱溫度在350℃時,變速箱鑄造質(zhì)量相對較好。通過改進澆注系統(tǒng),合理設(shè)計澆口位置后,再次進行充型過程數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)金屬液面

5、充型基本平穩(wěn),沒有出現(xiàn)大的波動,凝固過程數(shù)值模擬結(jié)束后觀察結(jié)果,發(fā)現(xiàn)變速箱縮孔縮松鑄造缺陷有很大改善,對原工藝模擬結(jié)果進行系統(tǒng)分析后發(fā)現(xiàn),造成缺陷的主要原因在于澆注溫度過高。進行工藝優(yōu)化,降低澆注溫度至700℃,再次進行鑄造過程數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)縮孔縮松缺陷得到有效控制。當(dāng)進一步降低澆注速度至0.0016MPa/s時,變速箱鑄造缺陷得到進一步改善。綜合分析得出,最佳澆注溫度、加壓速度以及模具預(yù)熱溫度分別是700℃、0.0016MPa/s、3