低壓鑄造工藝在變矩器機芯鑄件上應(yīng)用

主要介紹殼體鑄件運用cad/cae計算機技術(shù)進行低壓鑄造工藝設(shè)計的過程、基于pro/e軟件的低壓鑄件三維cad模型設(shè)計和any-casting鑄造模擬軟件的cae工藝模擬。三維cad能夠使設(shè)計者比較直觀和容易地進行鑄造工藝工裝設(shè)計,cad模擬能夠使設(shè)計者在工藝階段預測缺陷部位,從而及時改進工藝,提高工裝模具結(jié)構(gòu)的合理性和準確性。

結(jié)合鑄件質(zhì)量要求,基于鑄造數(shù)值模擬技術(shù),分析了低壓鑄造的充型凝固過程,預測了鑄件中的缺陷分布;最終通過試制,確保了壓氣室低壓鑄件質(zhì)量,為該件的順利生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

三峽工程所需sf6氣體絕緣高壓電器產(chǎn)品用鑄造殼體,相當一部分為回轉(zhuǎn)體復合結(jié)構(gòu)鑄件,重量在40kg以上,主體壁厚在15mm左右,連接法蘭厚度約為30～50mm,局部厚度達60mm,壁厚變化較大,并伴有各種高質(zhì)量要求的凸臺、法蘭密封面(槽),結(jié)構(gòu)形狀較為復雜,長期承受0.7mpa的sf6氣體工作壓力,屬復雜耐壓薄壁零件。根據(jù)國外先進經(jīng)驗,采用金屬型低壓鑄造工藝方法,可有效消除鑄件針孔缺陷,提高外觀形狀質(zhì)量[1,2]。但由于該類鑄件較目前國內(nèi)金

1工藝方案設(shè)計1.1毛坯圖設(shè)計飛機座艙鑄件是i類鑄件,采用zl116a合金,鑄件凈重為21kg,最大外廓尺寸為900mm×450mm×310mm,形狀不規(guī)則(如圖1),鑄造工藝設(shè)計難度較大。鑄件內(nèi)外表面全加工,整體上留4mm余量,為便于模具設(shè)計,將側(cè)面的臺階與大平面取平。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,選擇1%的收縮率。

分析了離合器殼體鑄件的結(jié)構(gòu),研究了低壓鑄造離合器殼體鑄件工藝的難點。通過增加保溫冒口、調(diào)整涂層厚度、設(shè)置預鑄孔、優(yōu)化澆注系統(tǒng)、調(diào)整澆注參數(shù)等多種手段,解決了離合器殼體鑄件厚大部位的鑄造缺陷問題,生產(chǎn)出滿足使用要求的合格鑄件。

針對航天各型號結(jié)構(gòu)用大型薄壁鋁合金鑄件的結(jié)構(gòu)特點和內(nèi)部質(zhì)量要求,結(jié)合低壓鑄造的工藝要求和生產(chǎn)實踐,從加工余量和鑄造斜度、澆注系統(tǒng)、冷鐵結(jié)構(gòu)、排氣結(jié)構(gòu)和冒口的設(shè)計等方面進行了分析和總結(jié),特別是提出了縫隙式內(nèi)澆道上端設(shè)置暗冒口的工藝設(shè)計,有效地改進了鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。

研究了樹脂砂低壓鑄造工藝理論與原理,結(jié)合工藝試驗得到了鋁合金zl104渦輪泵出口管樹脂砂低壓鑄造工藝規(guī)范.采用該工藝規(guī)范制造的鋁合金zl104渦輪泵出口管已用于cz-5和cz-7運載火箭液氧煤油液體火箭發(fā)動機之中,cz-5和cz-7運載火箭已通過了飛行考核,液氧煤油液體火箭發(fā)動機工作正常.由此表明:鋁合金zl104渦輪泵出口管樹脂砂低壓鑄造工藝是合理、正確和有效的.

基于低壓鑄造生產(chǎn)要求,對石膏型制備與烘干工藝、合金熔煉與澆注工藝進行研究,升液管預熱有利于均勻噴涂涂料,升液管口平面上放置石棉墊板和過濾網(wǎng)片可提高服役壽命。旨在為薄壁葉片和大型復雜薄壁鑄造鋁合金鑄件的生產(chǎn)提供科學依據(jù)。

以低壓鑄造成形zl205a合金殼體件作為研究對象,采用數(shù)值模擬方法,研究了殼體鑄件低壓鑄造過程溫度場及縮孔、縮松缺陷隨工藝方案的變化規(guī)律。結(jié)果表明,采用冷鐵及冒口,縫隙式澆口由8個增加到10個,補縮距離由200mm減小到157mm,鑄件的溫度場分布合理,鑄件缺陷部位的縮松傾向明顯減小,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果對比,表明采用冒口結(jié)合冷鐵的工藝方案合理可行。

低壓鑄造工藝由于具有平穩(wěn)底注充型、低壓力下結(jié)晶的特點,對于易氧化合金,能獲得高質(zhì)量、高合格率的鑄件,并能提高金屬液體利用率,因而在有

針對鋁合金耐壓殼體,采用金砂型低壓鑄造技術(shù)進行鑄造工藝設(shè)計,結(jié)合華鑄cae鑄造模擬軟件,驗證并優(yōu)化鑄造工藝,確定出合理的工藝參數(shù)形成批量生產(chǎn)。檢測結(jié)果表明,金砂型低壓鑄造工藝可生產(chǎn)出高品質(zhì)的鑄件。

鋁合金渦輪是鐵路機車上的重要配件,其零件如圖1所示。鑄件重為42kg,結(jié)構(gòu)復雜,要求在0.5mpa壓力下進行水壓試驗,保壓5min不許有任何泄漏。此鑄件壁厚不均勻,薄壁處的葉片3.4mm,厚壁處70～90mm,葉片不能有冷隔、缺肉、相互串通等缺陷,增加了鑄造生產(chǎn)的難度。對這種高氣密性的要求,決定了鑄件內(nèi)部不得有任何影響氣密性的砂眼、氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷。鋁合金渦輪鑄件是采用樹脂砂砂芯、金屬型低壓鑄造工藝生產(chǎn)的,以往在生產(chǎn)過程中由于工藝

論述了大型al-si活塞的低壓鑄造工藝,包括鋁液的澆注溫度、模具溫度、模具的冷卻與涂料以及活塞的澆注工藝。以缸徑為300mm的活塞為例,在澆注溫度為640℃、充型壓力為0.025mpa、充型速度為0.4m/s、結(jié)晶壓力為0.22~0.25mpa、結(jié)晶時間為13~14min的工藝條件下,其生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)均達到批量生產(chǎn)的要求。

分析了曲軸樹脂砂鑄造低壓澆注工藝,確定了合理的低壓鑄造工藝參數(shù),解決了輸出端夾渣難題,獲得了優(yōu)質(zhì)曲軸鑄件。

研究了低壓鑄造紫銅結(jié)晶器工藝設(shè)計方法,從鑄型種類選擇、升液管設(shè)計、低壓鑄造工藝參數(shù)設(shè)計等方面進行了探討。紫銅結(jié)晶器低壓鑄造合理的工藝參數(shù):充型壓力、充型速度分別為0.06mpa、1000mm/s,結(jié)殼時間為25s,增壓壓力為0.08mpa,保壓時間為120s,澆注溫度為1150℃,鑄型溫度為150～200℃。

轎車變速箱離合器殼體屬于形狀復雜的薄壁鋁合金殼體,在以往的試制階段中采用砂型重力澆注,廢品率高。提出了采用砂型低壓鑄造工藝開發(fā)離合器殼體毛坯的設(shè)想,通過研究離合器殼體的結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合低壓鑄造原理,設(shè)計低壓澆注工藝。利用計算機數(shù)值模擬驗證和優(yōu)化工藝參數(shù),通過砂型低壓鑄造工藝開發(fā)的毛坯具有制造成本低、周期短、廢品率低的特點,并在某品牌轎車項目開發(fā)中得以成功運用。

以某厚大zl205a合金鑄件為例,采用數(shù)值模擬的方法對鑄件低壓鑄造工藝中充型和凝固過程進行模擬,分析了充型及凝固過程中溫度場的變化,并按模擬結(jié)果進行了生產(chǎn),結(jié)果獲得了優(yōu)質(zhì)的鑄件。

本文作者結(jié)合工作經(jīng)驗，從鑄造工藝的重要性說起，主要探討了鋁合金箱體實際鑄造工藝方面，具有一定的借鑒意義。

研究了鋁合金低壓鑄造凝固過程中機械振動頻率和時間對zl101鋁合金組織、綜合力學性能的影響。結(jié)果表明:機械振動使鋁合金的組織更加均勻細化;機械振動頻率和時間均能影響鑄件的力學性能,且機械振動頻率影響要大于機械振動時間。當機械振動頻率為50hz、振動時間為60s時,鑄件的抗拉強度和伸長率最大,分別為224.8mpa和3.9%;當機械振動時間為60s時,振動頻率從30hz提高到50hz,鑄件的抗拉強度和伸長率分別提高了25.59%和20.0%。

利用flow-3d軟件,對某本體鑄件生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的縮孔及疏松缺陷進行了模擬。模擬結(jié)果顯示,在缺陷一側(cè)增加澆口,同時對各澆冒口橫截面及距離進行相應(yīng)調(diào)整,縮孔及疏松缺陷消除。驗證結(jié)果表明,根據(jù)模擬結(jié)果對石膏型低壓鑄造工藝進行優(yōu)化后,試制的某本體鑄件未見縮孔及疏松等鑄造缺陷。

低壓鑄造是銅合金衛(wèi)浴五金件主要成形工藝之一,利用procast專業(yè)鑄造模擬軟件,研究了銅合金衛(wèi)浴五金件低壓鑄造充型和凝固過程,獲得了該產(chǎn)品低壓鑄造過程溫度場、流場。模擬結(jié)果顯示,初始方案在鑄件關(guān)鍵部位將產(chǎn)生明顯的縮孔、縮松現(xiàn)象。根據(jù)模擬結(jié)果和理論分析,改進初始工藝方案,并對改進后的工藝方案重新進行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,改進后工藝方案明顯減少縮孔縮松缺陷;將改進后的工藝方案投入試生產(chǎn),產(chǎn)品抽檢結(jié)果與模擬結(jié)果基本吻合。

鋁合金缸蓋是轎車發(fā)動機的重要部件,它在發(fā)動機工作過程中始終處于高溫狀態(tài)(當燃氣在燃燒室內(nèi)爆燃時,氣體溫度瞬間高達1100℃以上),承受較大的熱沖擊并產(chǎn)生應(yīng)力集中,工作條件較為惡劣。其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響發(fā)動機的性能。