福特3S4G發(fā)動機缸蓋低壓鑄造模擬分析及模具熱平衡研究.pdf

1、發(fā)動機缸蓋作為車輛系統(tǒng)的一個重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響到汽車的性能和生產(chǎn)成本。發(fā)動機缸體缸蓋的制造水平是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，它們在很大程度上代表了一個國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平。面臨著市場要求的提高對缸蓋鑄造所帶來的巨大壓力，國內(nèi)外的企業(yè)紛紛采用不同的鑄造方法及鑄造工藝來改善缸蓋件的質(zhì)量，并利用計算機輔助技術(shù)來修改及優(yōu)化鑄造工藝，以求得到高質(zhì)量低投入的鑄件。
　　 本文應用計算機數(shù)值模擬對3S4G發(fā)動機缸蓋

2、的低壓鑄造工藝進行了研究。根據(jù)低壓鑄造凝固原理，利用Anycasting數(shù)值模擬研究，針對3S4G缸蓋的低壓鑄造的充型和凝固過程進行數(shù)值模擬研究，并對缺陷進行預測和分析，完成最終工藝優(yōu)化的目的。通過模擬試驗，找出了利用現(xiàn)行鑄造工藝方案生產(chǎn)3S4G發(fā)動機缸蓋鑄件存在的問題，然后針對這些問題采取具體的工藝優(yōu)化方案進行模擬對比。通過模擬研究，得出獲得高質(zhì)量的缸蓋件的最優(yōu)工藝，具體如下：
　　 ①充型階段，將升液時間延長至12s，使升液

3、平緩，保證了金屬液體進入澆口時不再出現(xiàn)噴射現(xiàn)象：將保壓壓力增至1.5×105Pa，使補縮效果增強，保證所得鑄件的內(nèi)部組織更加致密。
　　 ②在上模設置10根水冷管，側(cè)模設置3根水冷管，下模設置2根風冷管，保證了鑄件內(nèi)部實現(xiàn)從上而下金屬液冷卻速度由大變小，溫度梯度表現(xiàn)為上部溫度低下部溫度高，有效的實現(xiàn)了金屬液的順序凝固，保證最后凝固區(qū)域逐漸像澆口處推移。
　　 ③將上模預熱至250℃，下模預熱至390℃，使下模預熱溫度高于

4、上模預熱溫度，建立合理的溫度梯度，從而實現(xiàn)順序凝固。
　　 ④在澆口處加保溫套，使?jié)部诔蔀樽詈竽虆^(qū)域，保證鑄件內(nèi)部無縮孔縮松缺陷。
　　 同時，本文還重點探討模具熱平衡對鑄件質(zhì)量的影響。文章以AC4B鋁合金在不同壁厚下產(chǎn)生的熱節(jié)為研究對象，利用Anycasting鑄造分析軟件進行多循環(huán)凝固模擬，尋求實現(xiàn)凝固平衡的具體措施。研究結(jié)果表明：
　　 ①單循環(huán)時，在鑄件壁厚一定的條件下，隨著模具壁厚(3mm～18mm)

5、的增加，溫度差值逐漸減小，模具局部冷卻能力上升，可以通過增大模具壁厚的辦法來實現(xiàn)凝固平衡。
　　 ②多循環(huán)時，在鑄件壁厚一定的條件下，隨著循環(huán)次數(shù)及模具壁厚(3mm～18mm)的增加，溫度差值逐漸增大，模具的局部冷卻能力下降，可以通過減小模具壁厚的辦法來實現(xiàn)凝固平衡。
　　 ③循環(huán)澆注時，當循環(huán)澆注7次后，模具內(nèi)部建立了相對穩(wěn)定的溫度梯度，說明模具已達到了熱平衡，此時參考樣模具的熱平衡溫度為182℃。
　　 關(guān)鍵