基于ProCAST的鋁合金高壓水泵殼熔模鑄造工藝研究.pdf

1、隨著零部件產(chǎn)品不斷朝著整體化、輕量化、精密化、復雜化的方向發(fā)展，鋁合金鑄件所占的比重越來越大，鋁合金熔模精密鑄造技術作為鋁合金零部件的先進成型工藝也受到越來越多的關注。鋁合金熔模鑄件在表面質(zhì)量和尺寸精度方面要高于其它鑄造方法，有時甚至可達凈成型（零機加工）水平，具有廣闊的應用前景。但是其又存在工序繁多且相互影響，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)復雜曲面鑄件時廢品率高等缺點。
　　 本文的研究對象為鋁合金熔模鑄造的高壓水泵殼殼體，此殼體由于在高壓

2、環(huán)境下工作，須具有較高的安全系數(shù)，因此對致密性和精度要求都較高，成型后的鑄件不能有任何鑄造缺陷。然而在實際鑄造過程中，由于殼體曲面形狀復雜、壁厚不均勻以及澆注工藝方案不完善等方面的原因，殼體易發(fā)生縮松、縮孔、熱裂等鑄造缺陷，成品率較低，不利于大批量生產(chǎn)。因此有必要借助計算機數(shù)值模擬技術對殼體熔模鑄造過程進行數(shù)值模擬，以便指導鑄造工藝方案的優(yōu)化。
　　 通過對殼體結(jié)構(gòu)、材料的分析，以及結(jié)合熔模鑄造工藝澆注系統(tǒng)設計的一些基本原則，在

3、現(xiàn)有側(cè)立項注方案的基礎上，設計了一套水平頂注方案作為優(yōu)化備選方案。運用ProCAST鑄造過程數(shù)值模擬軟件對這兩種澆注方案進行模擬，并對鑄造過程中的溫度場、應力場以及鑄件缺陷情況進行分析。模擬結(jié)果顯示，側(cè)立頂注方案中鑄件出現(xiàn)缺陷的類型和位置與實際鑄件中基本一致;同時，水平頂注方案要好于現(xiàn)有的側(cè)立頂注方案。
　　 采用ProCAST數(shù)值模擬正交試驗，對水平頂注方案的澆注工藝參數(shù)進行優(yōu)化，得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合為:澆注溫度750℃，澆注

4、速度100mm/s，型殼預熱溫度300℃。此組模擬結(jié)果顯示，鑄件充型過程平穩(wěn)，無明顯的冷隔、澆不足。凝固過程中縮松、縮孔等缺陷全部集中在澆冒口部位，殼體本身無任何鑄造缺陷。
　　 最后，通過實驗驗證上述水平頂注方案與澆注工藝參數(shù)組合的可靠性。整個實驗主要包括蠟模的制備、型殼的制備以及鋁合金的熔煉與澆注等。鑄造出的殼體，尺寸精度達CT4～5，表面粗糙度達Ra3.2;關鍵部位經(jīng)X射線探傷檢測，無超出技術要求的縮孔、縮松等鑄造缺陷;經(jīng)