鋁合金低壓及重力鑄造的案例
鋁合金薄壁殼體低壓鑄造工藝方案設計
摘要
針對鋁合金薄壁殼體生產中，縮松、縮孔缺陷多，力學性能差的問題，本研究設計了底注式和縫隙式相結合的澆注系統，綜合運用鑄造數值模擬仿真、響應面分析等手段，優化了鑄造工藝方案。結果表明：優化后的鋁合金薄壁殼體無縮松、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性能。通過金相分析，驗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，節能環保再一次成為人們關注的熱點問題。這也促使機械制造業朝著輕量化發展，鋁合金鑄造作為制造業重要的一環，為了達到輕量化的要求，鑄件的壁厚越來越薄也是必然的趨勢。但鋁合金薄壁件具有難以成形、缺陷多的特點，造成這類零件良品率低的問題。
本文以鋁合金薄壁殼體為研究對象，在建模軟件CATIA中建立帶有澆注系統的三維模型，應用Procast對鑄件鑄造成形過程進行數值模擬計算。根據計算結果，優化設計澆注系統，再利用Design-expert軟件設計響應面試驗，優化鑄造工藝方案，最后進行冷卻系統設計。最終獲得了成形質量高且力學性能良好的鋁合金薄壁殼體鑄件。
1 原工藝分析
1.1 鑄件結構與原始澆注系統
本文研究對象為鋁合金薄壁殼體，鋁合金牌號為A356。其外觀如圖1所示，鑄件特征為形狀細而長，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，且存在大量加強筋和肋板，鑄件左側高度明顯高于右側，使得鑄件左側相比右側難以補縮。根據鑄件幾何特征，初步設計澆注系統如圖2所示。
展開 使用FLOW-3D的低壓鑄造鋁合金鑄件充型過程卷氣行為研究
結論
(1) 低壓鑄造充型過程中，下落式結構是產生卷氣的主要原因，卷氣量隨著下落式結構的高度增加而增大。
(2) 鑄件中如果存在下落式結構，將會產生湍流，氧化皮折迭，形成卷氣缺陷，并且大大降低鑄件的力學性能。
鋁合金重力鑄造皮下氣孔與ProCAST理論數據對比分析
鋁合金重力鑄造其中最重要的缺陷就是卷氣夾渣。而如何在設計階段去識別此次工藝設計是否存在皮下氣孔的缺陷，是我們工程技術人員所要做的工作。今天我們就用實例來分析鋁合金端蓋的皮下氣孔產生的情況，與之對應的流速關系。為我們后期設計提供良好的實踐中來的數據。
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。我們一般認為，采用頂注式的鑄件，鑄件高度不應該大于150mm。而我們的鑄件加上流道高度達240mm。從理論上已然違反了鑄造工藝原則。接下去我們看看實際生產的產品：
從鑄件圖片上看，結合生產實際。鑄件在鑄造完畢后鑄件表面看不出有問題，但在拋丸之后，鑄件表面出現皮下氣孔。該皮下氣孔在機加工面時，加工面依舊存在孔洞，表明該皮下氣孔分布的區域是在鑄件表面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分布：
經過ProCAST模擬分析，圖示部分為流速大于0.5m/s的區域，小于0.5m/s已經被我隱藏掉，方便觀察鑄件最大流速區域。根據實際照片和流速過大的集中部位，我們可以得出的經驗是：澆注的瞬間流速大于0.5m/s的區域過多時，鑄件極容易產生卷氣缺陷，從而造成皮下氣孔缺陷。也就是我們可以反過來得出經驗：以后我們設計的產品，只要流速過大的區域太多，就可能有皮下氣孔的風險。
從ProCAST的氣孔分析模型中，我們也能精確找到皮下氣孔的發生部位。
來源：ProCAST鑄造模擬
展開 重復補焊和熱處理對低壓鑄造ZL104合金力學性能和組織的影響
(a) 未補焊 (b) 1次補焊 (c) 2次補焊 (d) 3次補焊
圖5 合金X射線探傷照片
拉伸試驗
可以看出，每次補焊后試樣抗拉強度、伸長率均有所減小，且斷裂位置均在焊接區域。1次、2次、3次焊接熱處理后與未焊接試樣相比，抗拉強度分別降低8.4%、13.1%、20.3%，伸長率分別降低14.1%、34.3%、52.1%。但多次補焊和熱處理的試樣抗拉強度、硬度均高于標準要求，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鋁合金性能的不利影響。
提供鋁合金鑄造模擬分析
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；免費模流分析，出具分析報告(電子版)。
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鋁合金消失模鑄造中縮孔的數值模擬
由于金屬液前沿運動及溫度梯度形成過程并不是很直觀，因此常利用計算機仿真、實時X射線及鑄造儀器等找出鑄造缺陷及異常的來源。然而，在一些案例中仿真結果并不夠準確，這使得大家開始懷疑消失模鑄造仿真結果的正確性。
仿真軟件發展三十多年以來，一直把鑄件孔洞仿真作為仿真軟件的首要任務。如今，大多數商業鑄造軟件已經能夠準確的預測敞口鑄型的縮孔位置，其中一些軟件甚至可以預測消失模鑄造金屬前沿的收縮情況，但這些軟件對縮孔預測并不是很成功，這主要緣于消失模鑄造的充型時間過長（一般來說，比敞口鑄型工藝的時間要多出一個數量級）。尤其對鋁硅合金來說，充型時間越長，溫度梯度變化越復雜。
本文詳細介紹了在伯明翰市由美國鑄造學會消失模鑄造委員會主辦關于阿拉巴馬大學開發的研究工藝，該工藝可大幅度提高鋁合金消失模鑄造的孔洞預測準確性問題。通過修正一套商業模擬軟件及對實驗澆鑄體進行研究，以提高鋁合金消失模鑄造縮孔預測的準確性。研究中所采用的鋁合金為C356 和 A319，仿真結果在實際發動機缸體生產中得到驗證。
原理
鑄造仿真軟件從它誕生之日起，人們把孔洞預測作為計算機仿真重要目標。而首次增加縮孔模型的仿真軟件僅僅被設計成只限于相對較大的黑色金屬鑄件，主要包括一些形狀簡單和厚壁合金鋼。該仿真軟件主要模擬一些冷卻速度相對較快大和補縮范圍及距離較短的鑄件，所以利用仿真軟件找到的鑄件熱點或凝固判據（如凝固時間或凝固速度等）都是相當準確的。然而對于鋁硅合金來說，這些凝固仿真軟件并不能找到縮孔的準確位置，主要因為鋁硅合金具有較長的凝固區間。
早期鋁合金凝固仿真主要集中對高速冷卻的固定模鑄件開發上。快速凝固可以消除凝固區間較寬、負熱對流及枝晶間補縮的影響，這讓仿真以最小的計算力運算變得更可行。近年來，鋁合金凝固仿真重點更多地放在縮松方面，但不得不承認對
宏觀收縮問題仍很難預測。
展開 鋁合金鑄造凝固過程中縮松缺陷預測
公司：PSA Peugeot Citroen
部門：Direction Technique et Industrielle
作者：NIANE Ngadia Taha
問題定義
為了達到零件輕量化的目標，鋁合金在汽車產業的應用越來越廣。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，零件的機械性能可能會發生問題（例如：疲勞壽命…等）。
理論導讀
鋁合金凝固過程（Solidification process of aluminum alloys）
縮松的形成原因
1.氣體造成的縮松
2.
『原創』鋁合金輪圈鑄造性的一點研究
提供鋁合金輪圈重力鑄造的技術咨詢，針對各種造型的輪圈從模具設計到鑄造成型，包括鑄件可能出現各種異常的改善（針孔，縮孔，渣孔等）。 有意者 可發E-MAIL于我。 郵箱為： 20111414wjj@163.COM
鋁合金水冷電機殼鑄造工藝分析和優化
隨著新能源汽車的快速發展，鋁合金水冷電機殼的產量和銷量也在迅速增加。而鑄造這個鑄件存在的兩大難點：1.縮松，造成漏氣；2.氣孔，造成鑄件直接報廢。今天我們只探討縮松問題，如何用我們的軟件ProCAST來分析和優化這個鑄件。
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：A356;因底部有個法蘭整體成型，所以通過橫澆道的方式對圓柱體部分進行補縮。工藝圖如下：
第一次工藝分析結果與實際對比：
從模擬上看，鑄件在澆口上端出現較大的孤立溶液，存在縮孔缺陷。而實際生產的結果就是該區域存在嚴重的縮孔缺陷。最終導致產品漏氣報廢。第一次試模宣告失敗。
修模方案：圈內增加補縮筋。
上端的孤立溶液明顯得到補縮。而后續的產品，也是跟實際吻合，實現了合格送樣，實現了批量生產。
來源： ProCAST鑄造模擬
展開 鋁合金輪圈鑄造模流分析（procast例子）
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中南大學《JMST》：一種高效的鑄造鋁合金設計新策略！
鑄造鋁合金由于密度小、鑄造流動性好、可塑性強等優點廣泛應用于汽車、航空航天和機械制造等重要領域。工業生產中，通常會在鑄造鋁合金中添加堿土金屬Sr來細化合金微觀組織以改善合金綜合力學性能。然而，采用傳統的“試錯法”難以實現高效的Sr改性鑄造鋁合金的成分設計。因此，如何對合金進行前期設計，預測合金微觀結構和性能，以高效開發具有優異性能的鑄造鋁合金對工業生產具有重大指導意義！
針對以上問題，中南大學張利軍教授團隊提出一種高效的合金設計新策略：耦合計算熱力學方法和機器學習技術，高效設計了A356鑄造鋁合金中Sr的最佳添加量，深入探討了Sr改性鑄造鋁合金的強韌化機理。相關論文以題為“Efficient alloy design of Sr-modified A356 alloys driven by computational thermodynamics and machine learning”發表在材料科學期刊Journal of Materials Science & Technology上。
論文共同第一作者為中南大學的博士生
易旺
和碩士生
劉光琛
，通訊作者為中南大學的
張利軍
教授和
高建寶
博士，合作者包括桂林電子科技大學的盧照副研究員。
展開 
1月鑄造鋁合金企業開工率環比降21.64%
1月鑄造鋁合金企業開工率環比降21.64%
近期，一項針對國內44家鑄造鋁合金企業開工率的調研顯示，受到春節以及元旦假期因素影響，2012年1月鑄造鋁合金企業
開工率為47.30%，較去年12月份下降21.64%，同比下降更大，達38.61%。
2012年春節假期較早，鑄造鋁合金企業員工在1月初就陸續返鄉，導致部分企業人員不足，產能利用率明顯降低，提前停產
放假的鑄造鋁合金企業增多。而1月份下游壓鑄企業普遍也提前放假，一些汽車零部件企業紛紛在去年年底就完成節前備貨，采
購量較少，這也導致鑄造鋁合金企業訂單不足，一些企業1月份生產僅僅是為節后做產品庫存。
據了解，另有一些鑄造鋁合金企業在年底積壓了較大產品庫存，出于換現目的，這些企業紛紛降低產量，以消化庫存為主
，這也是1月份鑄造鋁合金企業開工率降低的原因之一。
綜上所述，1月份我國鑄造鋁合金企業開工率大幅降低主要還是假期停產因素，考慮到2月份部分企業出現招工難，并且下
游壓鑄企業訂單恢復較為緩慢，預計2月份鑄造鋁合金企業開工率回升幅度有限，整體開工率在六成左右。（環球壓鑄網）
展開 鋁合金鑄造件—裝潢五金拉手怎樣去毛刺去氧化皮研磨拋光？
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，那么你知道這種產品是經過怎樣的研磨拋光工藝才能獲得這樣的表面效果嗎？在這個案例中，我們來討論一個鋁合金拉手(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
材質：
鋁合金
外觀：
表面有氧化皮和毛刺，呈灰白色。
外形：
比較簡單的曲線。表面有孔洞。
尺寸：
109*20*16mm。
拋光前工序：
模壓鑄。
拋光后工序：
電鍍。
2. 研磨拋光需求：
表面光滑，無損傷, 無劃痕。
去除表面毛刺、氧化皮。
減少表面粗糙度，增加光澤度，提高光亮度。
3.
展開 