鋁合金低壓及重力鑄造
關(guān)注創(chuàng)建者：朱志紅 創(chuàng)建時(shí)間：2016-11-30
鋁合金低壓及重力鑄造的實(shí)例教程
摘要
針對(duì)鋁合金薄壁殼體生產(chǎn)中，縮松、縮孔缺陷多，力學(xué)性能差的問(wèn)題，本研究設(shè)計(jì)了底注式和縫隙式相結(jié)合的澆注系統(tǒng)，綜合運(yùn)用鑄造數(shù)值模擬仿真、響應(yīng)面分析等手段，優(yōu)化了鑄造工藝方案。結(jié)果表明：優(yōu)化后的鋁合金薄壁殼體無(wú)縮松、縮孔缺陷，二次枝晶間距減小了10.87%，顯著提升了鑄件的力學(xué)性能。通過(guò)金相分析，驗(yàn)證了本低壓鑄造工藝方案的正確性。
隨著碳中和概念的提出，節(jié)能環(huán)保再一次成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。這也促使機(jī)械制造業(yè)朝著輕量化發(fā)展，鋁合金鑄造作為制造業(yè)重要的一環(huán)，為了達(dá)到輕量化的要求，鑄件的壁厚越來(lái)越薄也是必然的趨勢(shì)。但鋁合金薄壁件具有難以成形、缺陷多的特點(diǎn)，造成這類零件良品率低的問(wèn)題。
本文以鋁合金薄壁殼體為研究對(duì)象，在建模軟件CATIA中建立帶有澆注系統(tǒng)的三維模型，應(yīng)用Procast對(duì)鑄件鑄造成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，再利用Design-expert軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化鑄造工藝方案，最后進(jìn)行冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。最終獲得了成形質(zhì)量高且力學(xué)性能良好的鋁合金薄壁殼體鑄件。
1 原工藝分析
1.1 鑄件結(jié)構(gòu)與原始澆注系統(tǒng)
本文研究對(duì)象為鋁合金薄壁殼體，鋁合金牌號(hào)為A356。其外觀如圖1所示，鑄件特征為形狀細(xì)而長(zhǎng)，縱向高度差異大，壁厚較薄的異型鋁合金殼體。鑄件尺寸為：733.5 mm×230.6 mm×495 mm；鑄件壁厚大多在6 mm，且存在大量加強(qiáng)筋和肋板，鑄件左側(cè)高度明顯高于右側(cè)，使得鑄件左側(cè)相比右側(cè)難以補(bǔ)縮。根據(jù)鑄件幾何特征，初步設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)如圖2所示。
展開(kāi) 結(jié)論
(1) 低壓鑄造充型過(guò)程中，下落式結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生卷氣的主要原因，卷氣量隨著下落式結(jié)構(gòu)的高度增加而增大。
(2) 鑄件中如果存在下落式結(jié)構(gòu)，將會(huì)產(chǎn)生湍流，氧化皮折迭，形成卷氣缺陷，并且大大降低鑄件的力學(xué)性能。
鋁合金重力鑄造其中最重要的缺陷就是卷氣夾渣。而如何在設(shè)計(jì)階段去識(shí)別此次工藝設(shè)計(jì)是否存在皮下氣孔的缺陷，是我們工程技術(shù)人員所要做的工作。今天我們就用實(shí)例來(lái)分析鋁合金端蓋的皮下氣孔產(chǎn)生的情況，與之對(duì)應(yīng)的流速關(guān)系。為我們后期設(shè)計(jì)提供良好的實(shí)踐中來(lái)的數(shù)據(jù)。
首先圖片中顯示的是鑄件工藝布置，澆口從高處落下向鑄件填充鋁液。我們一般認(rèn)為，采用頂注式的鑄件，鑄件高度不應(yīng)該大于150mm。而我們的鑄件加上流道高度達(dá)240mm。從理論上已然違反了鑄造工藝原則。接下去我們看看實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品：
從鑄件圖片上看，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。鑄件在鑄造完畢后鑄件表面看不出有問(wèn)題，但在拋丸之后，鑄件表面出現(xiàn)皮下氣孔。該皮下氣孔在機(jī)加工面時(shí)，加工面依舊存在孔洞，表明該皮下氣孔分布的區(qū)域是在鑄件表面0-3mm范圍之外，有可能在4mm的地方。下面看看模流分析的流場(chǎng)分布：
經(jīng)過(guò)ProCAST模擬分析，圖示部分為流速大于0.5m/s的區(qū)域，小于0.5m/s已經(jīng)被我隱藏掉，方便觀察鑄件最大流速區(qū)域。根據(jù)實(shí)際照片和流速過(guò)大的集中部位，我們可以得出的經(jīng)驗(yàn)是：澆注的瞬間流速大于0.5m/s的區(qū)域過(guò)多時(shí)，鑄件極容易產(chǎn)生卷氣缺陷，從而造成皮下氣孔缺陷。也就是我們可以反過(guò)來(lái)得出經(jīng)驗(yàn)：以后我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品，只要流速過(guò)大的區(qū)域太多，就可能有皮下氣孔的風(fēng)險(xiǎn)。
從ProCAST的氣孔分析模型中，我們也能精確找到皮下氣孔的發(fā)生部位。
來(lái)源：ProCAST鑄造模擬
展開(kāi) 鑄造工藝CAE仿真分析，工藝類型：壓鑄、砂型鑄造、低壓鑄造、重力金屬型鑄造、熔模鑄造等；免費(fèi)模流分析，出具分析報(bào)告(電子版)。
分析需要提供的資料:材料牌號(hào)、鑄造工藝、模具材料、數(shù)模文件(要求格式*. stl 文件包括：體腔、澆口杯、模具、澆道系統(tǒng)、文件獨(dú)立保存）
微信：yupeng785218（注明：模流分析）
(a) 未補(bǔ)焊 (b) 1次補(bǔ)焊 (c) 2次補(bǔ)焊 (d) 3次補(bǔ)焊
圖5 合金X射線探傷照片
拉伸試驗(yàn)
可以看出，每次補(bǔ)焊后試樣抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均有所減小，且斷裂位置均在焊接區(qū)域。1次、2次、3次焊接熱處理后與未焊接試樣相比，抗拉強(qiáng)度分別降低8.4%、13.1%、20.3%，伸長(zhǎng)率分別降低14.1%、34.3%、52.1%。但多次補(bǔ)焊和熱處理的試樣抗拉強(qiáng)度、硬度均高于標(biāo)準(zhǔn)要求，這是由于低壓鑄造使鋁合金的性能大幅度提高，可以改善流線缺陷對(duì)鋁合金性能的不利影響。
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鋁合金低壓及重力鑄造的最新內(nèi)容
公司：PSA Peugeot Citroen
部門：Direction Technique et Industrielle
作者：NIANE Ngadia Taha
問(wèn)題定義
為了達(dá)到零件輕量化的目標(biāo)，鋁合金在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣。但是一旦采用鋁合金，縮松（Mirco-porosity）缺陷就可能形成；一旦形成縮松缺陷，零件的機(jī)械性能可能會(huì)發(fā)生問(wèn)題
1.東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；2.華晨寶馬汽車有限公司
摘要
使用FLOW-3D軟件對(duì)3種不同結(jié)構(gòu)的鑄件進(jìn)行低壓鑄造充型過(guò)程模擬，分析了增壓速度和鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)充型過(guò)程中卷氣量的影響。由模擬結(jié)果分別選擇卷氣最嚴(yán)重和充型最平穩(wěn)的兩種結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)試做，并對(duì)其進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)研究，分析了卷氣含量對(duì)力學(xué)性能的影響。
1.試驗(yàn)方法
主要觀察鑄件結(jié)構(gòu)和增壓速度對(duì)充型過(guò)程的影響
鑄造工藝CAE仿真分析，工藝類型：壓鑄、砂型鑄造、低壓鑄造、重力金屬型鑄造、熔模鑄造等；免費(fèi)模流分析，出具分析報(bào)告(電子版)。
分析需要提供的資料:材料牌號(hào)、鑄造工藝、模具材料、數(shù)模文件(要求格式*. stl 文件包括：體腔、澆口杯、模具、澆道系統(tǒng)、文件獨(dú)立保存）
微信：yupeng785218（注明：模流分析）
鋁合金、鋅合金拉手(把手)如何拋光？
家庭裝修、裝潢中用到的很多五金件外觀都很精美、漂亮，那么你知道這種產(chǎn)品是經(jīng)過(guò)怎樣的研磨拋光工藝才能獲得這樣的表面效果嗎？在這個(gè)案例中，我們來(lái)討論一個(gè)鋁合金拉手(把手)表面去毛刺、除氧化皮的拋光工藝。這種五金拉手的材質(zhì)有鋁合金、鋅合金、黃銅等，拋光工藝是相同的。
1. 鋅合金、鋁合金拉手(把手)五金件拋光前的狀態(tài)
摘要
針對(duì)鋁合金薄壁殼體生產(chǎn)中，縮松、縮孔缺陷多，力學(xué)性能差的問(wèn)題，本研究設(shè)計(jì)了底注式和縫隙式相結(jié)合的澆注系統(tǒng)，綜合運(yùn)用鑄造數(shù)值模擬仿真、響應(yīng)面分析等手段，優(yōu)化了鑄造工藝方案。結(jié)果表明：優(yōu)化后的鋁合金薄壁殼體無(wú)縮松、縮孔缺陷，二次枝晶間距減小了10.87%，顯著提升了鑄件的力學(xué)性能。通過(guò)金相分析，驗(yàn)證了本低壓鑄造工藝方案的正確性。
鑄造鋁合金由于密度小、鑄造流動(dòng)性好、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天和機(jī)械制造等重要領(lǐng)域
01
試驗(yàn)材料及方案
鋁合金重力鑄造其中最重要的缺陷就是卷氣夾渣。而如何在設(shè)計(jì)階段去識(shí)別此次工藝設(shè)計(jì)是否存在皮下氣孔的缺陷，是我們工程技術(shù)人員所要做的工作。今天我們就用實(shí)例來(lái)分析鋁合金端蓋的皮下氣孔產(chǎn)生的情況，與之對(duì)應(yīng)的流速關(guān)系。為我們后期設(shè)計(jì)提供良好的實(shí)踐中來(lái)的數(shù)據(jù)。
首先圖片中顯示的是鑄件工藝布置，澆口從高處落下向鑄件填充鋁液。我們一般認(rèn)為，采用頂注式的鑄件，鑄件高度不應(yīng)該大于150mm
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，鋁合金水冷電機(jī)殼的產(chǎn)量和銷量也在迅速增加。而鑄造這個(gè)鑄件存在的兩大難點(diǎn)：1.縮松，造成漏氣；2.氣孔，造成鑄件直接報(bào)廢。今天我們只探討縮松問(wèn)題，如何用我們的軟件ProCAST來(lái)分析和優(yōu)化這個(gè)鑄件。
鑄件外徑240mm,高度200mm，中間存在中空的水道。采用覆膜砂成型。鋁合金材質(zhì)：A356;因底部有個(gè)法蘭整體成型，所以通過(guò)橫澆道的方式對(duì)圓柱體部分進(jìn)行補(bǔ)縮
1月鑄造鋁合金企業(yè)開(kāi)工率環(huán)比降21.64%
近期，一項(xiàng)針對(duì)國(guó)內(nèi)44家鑄造鋁合金企業(yè)開(kāi)工率的調(diào)研顯示，受到春節(jié)以及元旦假期因素影響，2012年1月鑄造鋁合金企業(yè)
開(kāi)工率為47.30%，較去年12月份下降21.64%，同比下降更大，達(dá)38.61%。
2012年春節(jié)假期較早，鑄造鋁合金企業(yè)員工在1月初就陸續(xù)返鄉(xiāng)，導(dǎo)致部分企業(yè)人員不足，產(chǎn)能利用率明顯降低，提前停產(chǎn)
放假的鑄造鋁合金企業(yè)增多。而1
