某铝合金异形件铸造工艺研究

发布时间：2020-06-15 21:51

【摘要】：铝合金航空件使用要求越来越高,需要其实现的功能越来越多,使得产品的设计越来越复杂。某铝合金异形件形状复杂,采用传统的铸造工艺难以生产出来。结合铸件的结构特点和工艺特点,设计出一种传统金属型重力铸造与快速成型打印砂芯之间的组合新工艺,寻找传统工艺与新兴生产方式之间的结合。本文以某铝合金异形件为研究对象,结合企业的生产实际,设计多种浇注系统方案和补缩系统方案,采用Any Casting数值模拟软件从充型过程、凝固过程以及铸件缺陷产生位置方面对比分析,最终选出铸造工艺方案,针对铸造工艺方案中存在的问题进行改进优化,改进浇注系统和补缩系统,解决铸件上产生的缺陷。采用正交试验设计,对铸造过程中的三个主要影响因素浇注时间、浇注温度和模具温度进行试验设计,以铸件残余熔体表面积作为实验输出结果,基于正交试验设计得到的结果,通过方差分析和极差分析两种分析方法得出三个参数影响铸件质量的主次,得到最优工艺参数。采用3D打印的方法打印铸件砂芯,对砂芯的结构进行结构设计,设置适合打印的铸件工艺参数,最后设定打印工艺参数:打印层厚为0.28mm,粘结剂浓度为0.2%通过设计的铸造工艺方案,优化的铸造工艺参数以及基于参数设计下3D打印出来的砂芯。将金属铸型与3D打印砂芯组合在一起,浇注铸件,并对其进行金相检测和硬度测试,均满足要求。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG292
【图文】：

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零件的三维图如图所示。图 2.1 零件三维图2.1.1 零件结构分析铸件的材料牌号为 ZL101A 铝合金，为中小型件。零件外形不规则，中间为中空结构，以异形中空结构的筋相连，导致有许多拐弯的角度，容易产生热节。铸件有多个内腔且截面不断变化，导致砂芯造型困难。1.零件属于中小型件，壁厚为 5-20mm，轮廓尺寸为 225×192×90mm；2.零件中部为中空结构，由异形筋相连，筋也为中空结构，并且壁厚很小；3.该零件气密性要求高，不允许出现缩孔缩松缺陷。2.1.2 铸造的难点1.铸件内部结构复杂，采用传统的制芯手段要将砂型分为多个小块完成，但是制出的小砂芯无法进行定位和固定，并且强度方面达不到要求。2.铸件中间为中空薄壁结构，极易产生冷隔现象。在铸件的转角处很容易产生热

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铸件的废品率能够得到控制，降低生产成本。题所研究的铸件为中小型件，且生产批量为中小批量。结合工厂条件和零件质量的要求，选择用金属型重力铸造的铸造方法。考虑其内部结属芯的方式来成型，故用砂芯取代。故本课题研究的铸件采用外面金的铸造方案。金属铸型和砂芯的铸造方案，铝合金异型件从铝合金锭到铸件要经过多工序如下：—配制合金—金属型准备—重力铸造—初步检查—切割浇冒口—铸件处理—硬度检查—铸件吹砂—机械加工—表面处理—X 光、荧光检查—品检验—包装方案设计零件的特点，经查资料[34]零件小于 20mm 孔不铸出，用后续的机械加不铸出孔就得到铸件图，如图 2.2 所示。

【参考文献】