鋁合金活塞缺陷的數(shù)值模擬研究.pdf

1、鑄造是液態(tài)金屬先充填鑄件的型腔，然后在其中受冷凝固的過程。充型過程和凝固過程對(duì)最后的鑄件質(zhì)量好壞起到至關(guān)重要的作用，對(duì)縮孔、縮松、氣孔、夾渣等鑄造缺陷的產(chǎn)生有直接影響。因此，利用鑄造CAE軟件模擬充型和凝固過程，探究液態(tài)金屬充填型腔的充型順序以及充型過程中的溫度變化，探究凝固過程中的凝固次序以及溫度場(chǎng)分布，分析缺陷的形成機(jī)理及分布規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化工藝參數(shù)、改進(jìn)鑄造工藝，降低鑄件缺陷率，提高生產(chǎn)效率。
　　本研究以金屬型鑄造水泵活塞為

2、凝固模擬研究對(duì)象，通過華鑄CAE軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，分析縮孔、縮松的分布及參數(shù)改變對(duì)其影響，尋找最佳的澆冒口系統(tǒng)、澆注溫度及模具溫度;以壓鑄割草機(jī)活塞為充型模擬研究對(duì)象，通過Flow-3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，分析氣孔、夾渣的形成及分布機(jī)理，尋找最佳充型速度參數(shù)。針對(duì)水泵活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出合適的澆注系統(tǒng)、頂冒口及側(cè)冒口的尺寸，模擬試加冒口、底注式工藝，改進(jìn)頂冒口及側(cè)冒口的尺寸，將澆注方式由底注改為中注，模擬改進(jìn)冒口、中注式工藝，由模擬結(jié)果

3、分析得到最優(yōu)的澆冒口系統(tǒng)為改進(jìn)冒口、中注式工藝。在最優(yōu)的澆冒口系統(tǒng)基礎(chǔ)上，模具預(yù)熱溫度選擇為200℃，澆注溫度選取在700～800℃之間，模擬縮孔、縮松的分布，由模擬結(jié)果分析得到最佳的澆注溫度為780℃;澆注溫度選擇為780℃，模具預(yù)熱溫度選取在160～260℃之間，模擬縮孔、縮松的分布，由模擬結(jié)果分析得到最佳的模具溫度為200℃。應(yīng)用改進(jìn)冒口、中注式工藝，選擇澆注溫度780℃、模具溫度200℃，以此模擬得出的最優(yōu)工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，最終

4、得到的鑄件表面質(zhì)量好、內(nèi)部無(wú)孔洞，縮孔、縮松缺陷率始終在5％以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。針對(duì)割草機(jī)活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)定澆注溫度為680℃，模具預(yù)熱溫度為200℃，充型速度選取在50～500cm/s之間，模擬得到不同充型速度下的夾渣量和卷氣體積變化曲線。通過模擬結(jié)果分析，充型速度越小，充型時(shí)間越長(zhǎng)，高溫合金液與鑄型反應(yīng)生產(chǎn)的氧化物越多，更重要的是，夾渣不能及時(shí)順著液流排到渣包，所以鑄件表面的夾渣量越多;充型速度越大，合金液填充型腔時(shí)卷入的氣體越