典型結構薄壁鋁合金鑄件的工藝設計和優(yōu)化.pdf

1、復雜薄壁鋁合金鑄件在航空航天業(yè)、汽車制造業(yè)、機械制造業(yè)、船舶工業(yè)、國防工業(yè)等基礎產業(yè)具有廣闊的應用前景和和實用價值，但現(xiàn)有的鑄造工藝還不能滿足高質量的小型復雜薄壁鋁合金鑄件的生產要求，特別是那些薄壁區(qū)域占70％、內部具有復雜型腔和油路、最小壁厚小于2mm且存在壁厚突變的回轉殼體鑄件，其精密成型工藝仍不完善。
　　本文通過對真空差壓鑄造工藝參數(shù)進行設計和計算，經優(yōu)化后的工藝參數(shù)為：真空度為0KPa；充型壓力為0.1MPa；充型速度為

2、2.3m/s；保壓壓力為0.15MPa；升壓速度為1×104Pa/s；保壓時間為7min。
　　本文的澆注系統(tǒng)采用了帶有底冒口的底注雨淋式澆注系統(tǒng)，用整塊冷鐵代替頂部微冒口，且保留原有熱節(jié)位置設置的冷鐵并增加其厚度。此澆注系統(tǒng)的設計確保了金屬液在充型過程中更趨于平穩(wěn)，鑄件熱節(jié)和厚大部位凝固質量顯著提高，鑄件凝固時補縮通道的補縮效果更為明顯。澆注系統(tǒng)、補縮系統(tǒng)和冷鐵的合理設計和配合使用保證了鑄件的平穩(wěn)充型和順序凝固。
　　本文

3、應用數(shù)值模擬方法對鑄件充型和凝固過程進行模擬。模擬結果顯示，鑄件原始澆注溫度(720℃)下，鑄件充型時出現(xiàn)局部紊流現(xiàn)象，溫度分布極不均勻，凝固時無明顯凝固順序，在鑄件底冒口與型腔連接處殘余應力大?？s松和縮孔預測結果顯示缺陷數(shù)量較多，分布范圍大，鑄件質量較差。針對澆注溫度這一影響鑄件充型和凝固質量的主要因素進行優(yōu)化分析，通過計算機模擬證實，相比于其他澆注溫度，澆注溫度為740℃時，鑄件在充型和凝固過程中的流場、溫度場和應力場的狀態(tài)更好，縮

4、松和縮孔等缺陷數(shù)量和尺度均較小，鑄件成型質量良好。優(yōu)化分析后確定該薄壁鋁合金殼體鑄件的最佳澆注溫度為740℃。
　　按照優(yōu)化的鑄造工藝卡片試制鑄件，得到的鑄件成型完整，表面質量良好。熒光、X射線、力學性能檢測和微觀組織觀察結果顯示，該鑄件滿足相應航空標準，鑄件微觀組織狀態(tài)良好，綜合力學性能高，滿足航空發(fā)動機耐高溫、高壓、高腐蝕的使用要求。
　　通過計算機數(shù)值模擬優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)，可以有效縮短開發(fā)周期，提高鑄件生產成品率，節(jié)約