低壓鑄造和差壓鑄造合金人工時效工藝研究

本文從鑄件的結(jié)構(gòu)特點出發(fā),結(jié)合差壓鑄造的特性,對其在鑄造過程中可能出現(xiàn)的縮孔、縮松等鑄造缺陷進行了分析,制定出合理的差壓鑄造工藝,最終生產(chǎn)出合格的鑄件。

低壓、差壓和調(diào)壓鑄造是保證鑄件成形性和優(yōu)良內(nèi)在品質(zhì)的重要工藝方法.分析了三種反重力鑄造工藝的原理,對低壓、差壓和調(diào)壓鑄造方法的優(yōu)勢及適用范圍進行了對比.指出在生產(chǎn)中可根據(jù)產(chǎn)品具體要求選擇相應(yīng)的鑄造方法.

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(fù)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

通過改善合金充型及凝固條件,對鋁合金盤類鑄件低壓鑄造工藝方案進行優(yōu)化,消除了鑄件表面類似“折疊”缺陷,獲得了品質(zhì)優(yōu)良的鑄件。

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。

為探討低壓鑄造在鋁合金減震筒鑄造中的應(yīng)用,以鋁合金摩托車減震筒為例,對低壓鑄造實施過程和鑄造結(jié)果進行分析。結(jié)果表明:低壓鑄造用于鋁合金減震筒鑄造,能夠減少減震筒鑄件的質(zhì)量缺陷,有助于提高鋁合金減震器鑄造質(zhì)量。

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。

通過采用焦炭爐低壓鑄造的方法生產(chǎn)砂型銅合金鑄件的實踐——用摻鐵丸的砂子做厚壁處的面砂,以加速冷卻,用石棉密封墊把升液管與鑄型分隔開,以防升液管與鑄型凍在一起,用熱電偶測溫表的溫度變化來確定保壓延時,水平串鑄既可使中小件也能在焦炭爐低壓鑄造機上進行大批量生產(chǎn),也又大大地提高了生產(chǎn)效率。

采用低壓鑄造法制備了汽車用mg-al-ca-si-y-mn新型抗蠕變鎂合金,并進行了顯微組織、物相、拉伸性能和抗蠕變性能的測試與對比分析。結(jié)果表明,該合金中除絕大部分的α-mg相外,還檢測出少量的mg17al12、mg2si和mg2ca相;鑄錠在距離鑄錠中心不同距離處的組織和化學(xué)成分均勻;在距鑄錠中心300mm范圍內(nèi)的室溫抗拉強度在272~274mpa、室溫伸長率在10.3%~10.6%,經(jīng)300℃、5.5mpa、120h高溫蠕變的最大蠕變變形量在0.28%~0.3%,該低壓鑄造汽車用新型鎂合金具有較佳的拉伸性能和抗蠕變性能。

采用有限元模擬仿真軟件結(jié)合正交試驗方法,對鋁合金汽車座椅骨架低壓鑄造工藝進行數(shù)值模擬,研究了低壓鑄造加壓工藝參數(shù)對鑄件縮松、縮孔、充型及凝固規(guī)律的影響。結(jié)果表明,當(dāng)充型時間為1.5s、增壓壓力為7kpa及保壓時間為100s時,鑄件縮孔、縮松率最小,且成形質(zhì)量最佳。

低壓鑄造工藝已用于生產(chǎn)汽車發(fā)動機鋁合金缸體缸蓋。論文對國家智能制造裝備發(fā)展專項《年產(chǎn)45萬件汽車發(fā)動機鋁合金缸蓋缸體低壓鑄造數(shù)字化車間》實施的任務(wù)、車間總體布局、主要工藝方案及相關(guān)節(jié)能、環(huán)保措施進行分析總結(jié),以供相似項目設(shè)計參考。

本文采用模塊化的思想,研究和設(shè)計了鋁合金低壓鑄造kbe(knowledge-basedengineering)系統(tǒng)的知識數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu),將其分為三個模塊:顯性知識子模塊、三維實體子模塊、規(guī)則知識子模塊。闡述了知識的表示形式。

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。

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(xué)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(xì)化;機械振動頻率和時間均能影響鑄件的力學(xué)性能,且機械振動頻率影響要大于機械振動時間。當(dāng)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(dāng)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%。

摩托車鋁合金缸蓋的低壓鑄造

以汽車輪轂為例,運用anycasting鑄造模擬軟件開展低壓鑄造數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果顯示,鑄造模擬軟件能有效模擬鑄件充型和凝固產(chǎn)生的過程,并準(zhǔn)確預(yù)測鋁合金低壓鑄造充型和凝固過程中汽車輪輻和輪轂產(chǎn)生缺陷的位置。針對凝固過程中縮松縮孔缺陷,設(shè)計了汽車輪轂風(fēng)冷系統(tǒng),消除了輪轂的縮松縮孔現(xiàn)象,提高了鑄造鋁合金輪轂的質(zhì)量。

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

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、高金屬液體利用率的鑄件,因而在有色合金、特別是鋁合金鑄件的生產(chǎn)中,占有的比例越來越大。但傳統(tǒng)的低壓鑄造設(shè)備及工藝,由于存在升液管使用壽命低、補充金屬液麻煩、生產(chǎn)效率低、液面控制系統(tǒng)復(fù)雜等問題,特別對于件小量大的鑄件,難以推廣應(yīng)用。

采用有限元模擬仿真軟件結(jié)合正交實驗方法,對鋁合金汽車座椅骨架低壓鑄造工藝進行數(shù)值模擬,研究了低壓鑄造工藝參數(shù)對鑄件縮松縮孔、充型及凝固規(guī)律的影響。模擬結(jié)果表明,當(dāng)澆注溫度為720℃、充型加壓速率為920pa/s及模具預(yù)熱溫度為380℃時為最佳工藝參數(shù),鑄件縮孔孔隙率最小,且成形質(zhì)量最佳。

以相似理論為理論基礎(chǔ),對鋁液的低壓充型過程進行了模擬試驗研究,利用氣體向液面加壓的同時對模具型腔進行抽真空。試驗結(jié)果表明:上升的液面一直保持水平狀態(tài)并沿著鉛垂方向推進;當(dāng)真空度為-0.02mpa。加壓氣壓為0.02mpa時為最佳的加壓工藝參數(shù)。并將模擬結(jié)果與原型的結(jié)果進行了比較,兩者具有良好的一致性。

針對某缸蓋件的形狀特點,采用改變低壓鑄造充型斜率的方法,對低壓鑄造充型進行了優(yōu)化。實踐證明該方案是可行的。

低壓鑄造是一種應(yīng)用廣泛的鑄造手段,本文從低壓鑄造過程中氣壓控制出發(fā),在分析了低壓鑄造澆注系統(tǒng)的氣壓變化,對系統(tǒng)的氣壓變化有個初步了解,然后對氣壓的線性工藝控制環(huán)節(jié)進行研究,利用可編程控制器作為主控制單元,對氣壓進行控制,從效果上來看,基于plc的控制策略具有較好的控制性能,滿足鑄造生產(chǎn)的需求。