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低压铸造铝合金轮毂充型和凝固过程模拟及工艺优化

发布者:卡客车轮毂品牌厂家 发布时间:2016/2/8 9:14:55 点击:2

以A356铝合金为研讨政策,运用Z-CAST模仿软件对铝合金轮毂低压铸造进程进行数值模仿,剖析充型与凝集进程的温度场和流场散布状况,猜测可能呈现的缺点,提出消除缺点的办法。1模仿前准备1.1轮毂三维造型运用造型软件对轮毂进行三维实体造型,如图1所示。将铸件模型保存为扩展名STL文件,再进行优先等级设定(铸件、冷铁、冒口套和铸型)→参数设定(网格巨细:6mm)→保存MAT文件→闪现剖分效果→旋转MAT→闪现剖分效果(确保浇口向上)[3]。1.2低压铸造工艺计划工艺计划的拟定对产品的质量、成品率等起着至关重要的效果。轮毂运用的铝合金为A356,模具资料为SKD61,模具初始温度300℃,铝液充型温度713℃,加压工艺曲线。2模仿效果与剖析2.1充型进程模仿剖析为轮毂充型不同百分比时的充型描画图。能够看出,当充型到40%时,在轮辐与轮缘底端交汇处发作卷气,这与实践生产中轮毂发作气孔的部位相吻合;一般看来,金属液体顺浇口沿浇道上升,然后沿轮辐向轮缘底端活动,布满轮缘底端后再沿轮缘壁向上填充;可是,经过模仿充型进程后发现,轮毂铸件在轮毂的几何模型Fig.1Geometric model of wheel hub加压进程压力改动曲线Fig.2Pressure-ti me curve in pressurizing process辐和轮缘底端交汇处发作了卷气,这是由于在铸件轮辐和轮缘底端交汇处没有布满时,交汇处上方的轮缘壁处金属液就已经快速闭合构成的。


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从轮辐处金属液的活动状况能够看出,液体沿轮辐向轮缘底端活动,其间一部分会在第一时刻接触底端轮缘上方的轮缘壁,这部分液领会沿轮缘壁向两端分向活动,其他液领会再向轮缘底端活动,遇到底端轮缘壁后,这部分液体以相同办法沿着底端轮缘壁向两端活动,先碰到底端轮缘上方的轮缘壁的液体则先于在底端轮缘处液体闭合,然后发作卷气。由此可见,此工艺条件下发作卷气的原因是由于充型进程中金属液被底端轮缘上方的轮缘壁截留,未能完成次序填充。2.2凝集进程状况模仿剖析铸件凝集进程温度场数值模仿是猜测铸件中发作缩孔和缩松缺点的基础和首要依据,经过凝集进程温度场的数值模仿,能够直观地看出凝集进程中铸件各部分的温度散布和改动进程,这关于改善铸件工艺,以及行进铸件质量和经济效益都具有极点严峻的含义。依据凝集晚期的温度梯度的巨细,选用温度梯度法来猜测和剖析缩孔缺点的发作。在充型进程完毕后,凝集进程开始至完毕这一阶段的液固体积比状况。初期,凝集在轮辋部分不一致,相关于对应轮辐区域而言,对应各轮辐之间区域优先凝集。

由于轮毂轮芯与轮辐形状并非彻底轴对称,其间在轮辐与轮缘接壤的六个区域,在轮辋部分凝集时处于最末,这时,凝集体积缩短而得不到补偿。因而,猜测出在此六处将会发作缩孔、缩松缺点。


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凝集进程固液体积比散布Fig.4Solid-liquid volume ratio distributionin solidification process3工艺优化后的模仿3.1充型进程模仿剖析鉴于以上数值模仿效果与剖析,对工艺参数进行必定的修正,进而改善浇注工艺条件。选用行进浇注温度的办法,设定浇注温度为730℃,对填充和凝集进程再次进行模仿。改善后合金液充型进程的模仿效果。能够看出,当充型时刻t=2.585s时,金属液体开始平稳进入型腔;t=3.971s时,金属液逐渐布满轮毂部位,并经过轮辐向铸件周围扩展;跟着充型进程的进行,金属液开始向轮缘区域充型,5c、d、e;t=11.480s时,金属液布满型腔。整个充型进程,金属液面比较平稳,然后避免了卷气缺点的发作。3.2凝集进程温度场模仿剖析图6为凝集进程中合金温度场的散布图。能够看出,在轮辋部位,从全体上仍然不是同步凝集,各轮辐之间的凝集先于对应的轮辐,但对应于各个轮辐的部位凝集同步,这是由于降低了浇注速度,不会呈现液体独柱,进而避免了在轮辋处发作的缩孔缺点。图5改善后的合金Fig.5I mproved alloy fillin凝集进程合Fig.6Alloy temperature distribution picture4结语运用三维绘图软件对轿车轮毂进行了造型规划,并用Z-CAST软件对铝合金轮毂低压铸造进行了数值模仿。经过模仿进程获得了浇注进程中温度场、流场和浇注各分阶段时刻,猜测出了两种潜在的缺点,即气孔和缩松。针对模仿效果进行体系剖析后发现,构成缺点的首要原因在于浇注温度过低。对工艺计划进行优化,行进浇注温度至730℃,再次进行铸造进程的模仿,发现缺点得到了控制。低压铸造铝合金轮毂充型和凝集进程模仿及工艺优化

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