铝合金壳体论文答辩稿汇编

《铝合金壳体论文答辩稿汇编》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝合金壳体论文答辩稿汇编（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、铝合金壳体的金属型铸造工艺铝合金壳体的金属型铸造工艺 及缺陷研究及缺陷研究 指导老师：梁红玉指导老师：梁红玉 白瑞白瑞 学生姓名：侯晓鹏 学生学号：122018220 答辩时间:2016年6月20日 目录 1.研究背景 2.研究内容 3.模拟拟流程 4.研究方案 5.结结果分析 模具行业身为机械制造业的基础工艺准备的第一步，被称为 “工业之母”。伴随工业化高速发展，模具铸造方式也有熔模铸 造，金属铸造，低压，离心铸造等多样方式；工作方式也从手工 制图，人工计算到实现计算机辅助设计与处理。 以国内外发展来看，铝合金铸件在化工与金属冶炼制造等行 业有广泛应用。铝合金因其具有的良好的导电与抗腐蚀特性

2、，同 时成本与延展性也较占优势，在工业上应用仅次于钢。以铝硅与 铝铁合金最常见。本课题选择的是铝硅合金，因其温度区间选择 范围比较大，实际中容易因冷却凝固体积皱缩而产生缩孔缩松， 气泡与夹渣等缺陷。本课题所研究的就是如何去除此类缺陷。 另一方面，传统的汽车制造业的变革发展对铝合金等铸件的 完善与缺陷研究提出了新的要求，也就是在保证汽车配件寿命前 提下， 1. 1.研究背景研究背景 使得重量轻、铸件壁减薄、铸件的形状更复杂、比强度高。而这 些的因素都指向一个重点：防止与降低缺陷产生可能性。 而金属型铸造工艺是铝合金缸体缸盖铸造的传统工艺。该铸造 方法具有铸件冷却速度快、组织形成细密、物理材料的力

3、学性能高 等优点，并且其铸件质量明显高于其他铸造。 壳体的形状不规则，难以加工，铸造的气密性环境，需要经过 多次的修复和尺寸更正。综合以上因素，采用Pro-E，Solidworks等 三维构图软件完成壳体各零件的选择与装配构建；之后以重力铸造 模拟软件模拟铸造过程是可行之举。不仅可以减少取消新产品的工 艺试验，而且避免有可能出现的铸造缺陷；保证工艺可靠性，并缩 短产品的试验周期。 2.研究内容 使用华铸CAE对铝合金壳体完成模拟后的缩松缩孔 分布及参数的实际影响。通过确定最适宜的浇冒口 位置,浇注温度及模具温度，通过重力铸造完成数值 模拟的分析过程。 1)完成金属型铸造壳体的充型与凝固的模拟过

4、程与 对应分析。 2)在分析基础上，了解铸件的结构，工艺流程进行 设计。完成不同浇冒口部分的设计，模拟对应的缺 陷不足，确定最优浇冒口位置。 3)对浇注温度的选择进行研究，设定一定梯度的数 据，模拟对应温度下产生的缺陷，最终确定最佳浇 注温度值。 这个课题要做 什么呢？ 各部分零件设计是装配的第一步。 侧冒口尺寸配合零件外轮廓选择，单一侧冒口总高度 120M,由上 到下在80MM处横截面积突变，突变部分配合零件的圆台部分。 浇注系统从左到右为浇口杯，直浇道，横浇道构成。 顶冒口 的上表面110MM，下表面 114MM，高度50MM。配合零件上表面进 行安装。 壳体零件的最外壳体零件的最外壳体零

5、件的最外轮轮轮廓廓廓为为为 240mm240mm240mm，其他外形如，其他外形如，其他外形如圆圆圆台台台 尺寸尺寸尺寸为为为 150mm150mm150mm，以及次，以及次，以及次圆圆圆 台台台 126mm126mm126mm，最外，最外，最外轮轮轮廓廓廓为为为大大大 于于于150mm150mm150mm，则选择则选择则选择 最薄壁厚最薄壁厚最薄壁厚 为为为5mm.5mm.5mm.平均壁平均壁平均壁515mm515mm515mm。 形成形成STLSTL文件文件 PROEPROE文件转换副本为文件转换副本为STLSTL文文 件，导入模拟软件库，为正式件，导入模拟软件库，为正式 模拟准备。模拟准

6、备。 装配过程（浇注系统配合零件底部，侧冒口与零件外轮廓紧密配合，圆台与顶冒口 配合，形成装配体。之后根据模拟结果进行改良尺寸配合操作。） 转化STL文件，架构工程并完成 模拟 对材料赋予基本参数，完成前 置处理 完成后置处理，对铸造体相关 成图表示意义进行分析 进行重力铸造计算，完成充型 及凝固计算 查看铸造体名下的各铸造形成 的缩孔缩松等情况 分大小网格保证凝固速度与程 度。 生长厚度保证充分，比例选择保证正常剖 分。 合金属性相变收缩按0.04， 合金收缩率0.0001，液相线 595，固相线515。浇 注时间T=6S。 计算铸件质量，保证铸件浇注温度正确计算铸件质量，保证铸件浇注温度正

7、确 选择。按照选择。按照 了解偶凝过程 的充型压力状 态，观察压力 分布 了解充型色温，充 型速度因素，观察 装配体铸造的具体 情形 了解铸型结构 ，液相分布。 查看型芯液固 相区的分布 了解铸件色温情况 ，温度梯度图，了 解由进入金属浇注 到完毕的温度分布 情况 最终分析缩松 缩孔的分布状 况，了解模拟 铸件的缺陷成 因 后置处理如何研究？后置处理如何研究？后置处理如何研究？后置处理如何研究？ 铸型温度 红色部分区 内的液相分 布多，总体 呈现温度分 布不均匀， 点块分布。 充型速度 右半部分充型 速度快，易容 产氧化物夹渣 ；过低速度则 容易冷隔，浇 不足。 4. 4. 4. 4.研究方案

8、研究方案研究方案研究方案 蓝色部分负压 区，容易产生 气孔，夹渣缺 陷。 可能出现液 相区的区域 黄色区域为液相，在转变为固 相时，体积收缩，容易形成缩 孔缩松缺陷。 铸型温度 液相分布 铸件温度 第一次模拟 的情况比较 缩孔严重， 出现了8处 在本课题对 结构有明显 危险的缩孔 区。对应液 相分布中的 三处液相。 了解缺 陷发生 区域 确定如何改 进壳体零件 （加大冒口， 浇道位置变 化等） 用三维建模 软件改进零 件尺寸，重新 装配导入 继续进 行上的 述模拟 过程 对缩 孔 缩松图 等进行 分析 根据上次结果分析，出现的缺陷 中除了冒口以及浇道顶部允许出 现缩孔区的地方出现了黑色区域 外

9、，在铸件的壳体下部，圆台的 中心靠下部分均出现了缩孔，缩 松，根据重力补缩的原理，当液 态区域转变为固体区域时体积同 时会收缩，在重力影响下，上部 出现孔隙，成为缩孔缩松。 初次改进： 此壳体的圆台部分及冒口部分尺 寸设定不适合，提升冒口高度至 70MM，同时使壳体的浇道部分 适当下移形成底注式。降低浇注 温度为720。缩松处说明凝固 不充分仍需进行增大冒口截面， 并提高侧冒口高度。 与上次相比较，改进 后的壳体模拟结果液 相分布区位于冒口与 浇道处，分散且下部 无液相区。改良有 效。 改良后 36S时的 液相分布 图。此时 已完全分 布在冒口 处。 改良后的 液相分布 在冒口上 部分。改 良

10、有作 用。 负压区域主 要在冒口与 浇道上部分 允许出现负 压的区域相 比较第一次 减少，且压 力分布均 匀。 初次改进后压力分布 唯一一处有危险性的缩孔缺陷 铸件的缺陷取得了明显的改进。 原始方案的液相分布是浇道最后 凝固，改进后为冒口最后凝固； 缩松缩孔的数量最初为126CC， 18个区域，改进后为193CC11区 域。其中不得存在的区域初次为 8处，19CC，改进后为一处共 4.08CC。壳体优化后不允许存在 的缩孔缩松基本消失。 二次改进： 降低顶冒口高度70MM到 60MM .梯形对称侧冒口保持 52mm22mm52mm。 改进后孤立液相区相比之前较小，位置 稍微靠下，形状类似球。侧

11、浇道位置独 立相区出现较晚，相比初次26秒，晚了5 秒出现。 顶冒口为 60MM时 ，缺陷得 到较好补 缩。冒口 补缩效果 显著。 二次改进液 相分布 改进浇 冒口过程与具体情况的总 结 最初使用顶 冒口为50mm 时，侧冒口 高度120mm ，下部分为 53mm,四部 分侧冒口于 浇道缺少一 冒口。 加上缺省的 侧冒口，此 时，将侧冒 口部分高度 改为125mm 。壳体下半 部分的缩孔 明显减少。 增大侧冒口横截面积，改善侧冒口面积小 补缩不足的弱点，改良后，壳体危险缩孔 区减少到两处，说明侧冒口横截面积有良 好改良效果。 顶冒口的高度明显不 够，造成下部有缩孔 存在，无法消除。 右边为冒口

12、由50mm改进70mm相比有明显改进；右图为改进为60mm, 底部缺陷完全消除，补缩效果达到最优。 改进浇注温度寻找最佳条件改进浇注温度寻找最佳条件 我们选择模具铸型温度200，对 浇注温度先后选择几个梯度变量。 680，700，720，740， 760。 680700 720 740 当壳体修正好尺寸后在680 时，缺陷较多，700，720 时，铸件内的缺陷完全消除了 ，只有允许存在的冒口浇道顶 存在；740，760时存在9 号缩松缺陷，其面积较小，修 正状态达到良好。 材料 ZL113Y 重力铸造方 式 充型网格选 择5mm，凝 固选择 3mm. 浇注温度选 择720， 模具温度 200

13、改进顶 冒 口高度确 定60mm 侧冒口对称 排列，高度 134mm,横截 面积增大 来看看经过 模拟得出的 铸造铝合金 壳体的最佳尺 寸温度都是怎 样？ 760 通过模拟耦合凝固得出的数值模拟结通过比较 增加减少冒口及浇道尺寸，更改浇道位置的方式。 找出铸件会出现孤立液相区的部分（四个侧冒口与 顶冒口，浇道上部）。通过修正零件尺寸，增加冒 口与更改浇道位置方式。顶冒口在补缩时需要较大 的高度变化，实现的补缩效果好，而侧冒口相反。 本论文的铝合金壳体选材为ZL113Y,金属型重力 铸造方式。最佳条件配合为：浇注温度选择720， 模具温度200；四部分侧冒口平行同一平面分布， 顶冒口高度60mm,侧冒口增大横截面积，下部高度 55mm,底注式浇注。耦合加凝固方式完成。 5. 5.结果分析结果分析 致谢致谢 路漫漫其修远兮，吾将上下而路漫漫其修远兮，吾将上下而 求索，未来之路更需认真对求索，未来之路更需认真对 待。待。 感谢各位老师，您辛苦了！感谢各位老师，您辛苦了！