典型結(jié)構(gòu)薄壁鋁合金鑄件的工藝設(shè)計和優(yōu)化.pdf

1、復雜薄壁鋁合金鑄件在航空航天業(yè)、汽車制造業(yè)、機械制造業(yè)、船舶工業(yè)、國防工業(yè)等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景和和實用價值，但現(xiàn)有的鑄造工藝還不能滿足高質(zhì)量的小型復雜薄壁鋁合金鑄件的生產(chǎn)要求，特別是那些薄壁區(qū)域占70％、內(nèi)部具有復雜型腔和油路、最小壁厚小于2mm且存在壁厚突變的回轉(zhuǎn)殼體鑄件，其精密成型工藝仍不完善。
　　本文通過對真空差壓鑄造工藝參數(shù)進行設(shè)計和計算，經(jīng)優(yōu)化后的工藝參數(shù)為：真空度為0KPa；充型壓力為0.1MPa；充型速度為

2、2.3m/s；保壓壓力為0.15MPa；升壓速度為1×104Pa/s；保壓時間為7min。
　　本文的澆注系統(tǒng)采用了帶有底冒口的底注雨淋式澆注系統(tǒng)，用整塊冷鐵代替頂部微冒口，且保留原有熱節(jié)位置設(shè)置的冷鐵并增加其厚度。此澆注系統(tǒng)的設(shè)計確保了金屬液在充型過程中更趨于平穩(wěn)，鑄件熱節(jié)和厚大部位凝固質(zhì)量顯著提高，鑄件凝固時補縮通道的補縮效果更為明顯。澆注系統(tǒng)、補縮系統(tǒng)和冷鐵的合理設(shè)計和配合使用保證了鑄件的平穩(wěn)充型和順序凝固。
　　本文

3、應(yīng)用數(shù)值模擬方法對鑄件充型和凝固過程進行模擬。模擬結(jié)果顯示，鑄件原始澆注溫度(720℃)下，鑄件充型時出現(xiàn)局部紊流現(xiàn)象，溫度分布極不均勻，凝固時無明顯凝固順序，在鑄件底冒口與型腔連接處殘余應(yīng)力大?？s松和縮孔預測結(jié)果顯示缺陷數(shù)量較多，分布范圍大，鑄件質(zhì)量較差。針對澆注溫度這一影響鑄件充型和凝固質(zhì)量的主要因素進行優(yōu)化分析，通過計算機模擬證實，相比于其他澆注溫度，澆注溫度為740℃時，鑄件在充型和凝固過程中的流場、溫度場和應(yīng)力場的狀態(tài)更好，縮

4、松和縮孔等缺陷數(shù)量和尺度均較小，鑄件成型質(zhì)量良好。優(yōu)化分析后確定該薄壁鋁合金殼體鑄件的最佳澆注溫度為740℃。
　　按照優(yōu)化的鑄造工藝卡片試制鑄件，得到的鑄件成型完整，表面質(zhì)量良好。熒光、X射線、力學性能檢測和微觀組織觀察結(jié)果顯示，該鑄件滿足相應(yīng)航空標準，鑄件微觀組織狀態(tài)良好，綜合力學性能高，滿足航空發(fā)動機耐高溫、高壓、高腐蝕的使用要求。
　　通過計算機數(shù)值模擬優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)，可以有效縮短開發(fā)周期，提高鑄件生產(chǎn)成品率，節(jié)約