大型复杂铝合金铸件倾转铸造工艺研究
发布时间：2021-09-21 20:55
近年来,航空发动机对燃油经济性要求越来越高,对其各部件轻量化的要求也愈加苛刻。铝合金壳体类铸件作为航空发动机燃油附件核心部件,逐渐呈现高度的集成化、大型化、复杂化的特点。在此背景下,航空发动机铝合金壳体在设计时,将大量单个加工后装配成型的零部件及油路管路,集成设计在壳体上一次铸造成型。造成了铝合金铸件外型镂空、凸台多、大面积薄壁、内腔多油路的特点,铝合金铸件集成度的增加,导致其铸造工艺性的明显下降,加之该类铸件较高的气密性及内外部质量要求,铸造难度非常大。本文以该类壳体铸造工艺为研究对象,借助仿真模拟,优化并确定了壳体的铸造工艺,最终获得了高性能的壳体铸件,为同类壳体铸造探索了一条有效的技术路径。首先,在查阅大量文献基础上,对倾转铸造技术、铸件铸造用主要辅助材料及仿真模拟的应用情况进行了梳理分析,并查阅结果设计了详细的实验方案。根据铸件结构特点,在分析了其采用重力铸造及倾转铸造方案的优缺点基础上,设计了三种工艺结构,利用铸造仿真模拟软件对其进行工艺仿真,通过仿真确定了倾转铸造方案在该铸件铸造过程中的优势。然后,对倾转铸造方案的倾转铸造的充型过程、凝固过程、温度场、缺陷情况了进行了详细的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常规重力铸造示意图
实现向铸模内平稳浇注金属液。基本原理如图1-2 所示。图 1-2 倾转铸造示意图（1）（2）（3）水平分型倾转浇注示意；（4）（5）（6）垂直分型倾转浇注倾转铸造与常规重力铸造相比具有以下优点：（1）顺序凝固趋势更强。充型过程温度最高的金属液始终位于上方，充型完成后型腔内金属温度场自下而上升高，与顺序凝固过程需求相吻合；（2）排气顺畅。翻转过程中型腔内的气体随模具翻转，始终处于金属液上方，从而大大降低憋气引起的气孔缺陷；（3）充型平稳。金属液进入型腔的整个过程随模具角度变化逐步完成，金属液填充及液面上升过程平缓稳定；（4）质量稳定。倾转铸造整个充型过程可以完全杜绝人为因素，倾转速度及角度可完全由设备实现，有效解决了传统铸造过程人为因素影响大的问题，整个过程一致性好，适宜批量化生产。早期国内倾转铸造设备较为简单，依靠人工将小型浇注机的台面抬起30～60°，浇注过程中通过逐步放平实现倾转浇注，工人劳动强度较大。伴随技术进步，上世纪 90 年代，天津丰田汽车发动机有限公司自行设计并研制了一台用于铝合金进气管铸件的 90°垂直分型倾转铸造机，哈尔滨工业大学开发了 J3412 型倾转铸造机[25]。国内一些厂家也自主设计研制了一些手动倾转浇注机并成功投入使用[26]。伴随技术的发展
图 1-4 倾转铸造机示意图目前倾转铸造技术已经成为一些典型结构铝合金件的首选铸造方法，车发动机进气歧管、发动机缸盖铸件等[27-32]，如图 1-5 所示。倾转铸造在温州瑞明、潍柴动力、中国一拖、重庆红岩汽车有限公司等铸造厂商了大量的推广应用。2010 年以来中国航发西安航空动力控制公司将倾造技术引入到航空发动机铝合金壳体上，目前已经大量推广，铸件质量于原有重力铸造有较为明显的提升，气孔类缺陷明显减少。图 1-5 倾转铸造铸件伴随《中国制造 2025》的发布，铸造行业的智能化、自动化发展迫
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Magma的高压铸造模具温度场模拟分析[J]. 唐建敏,唐建伟,吴来杰. 铸造技术. 2017(03)
[2]基于Anycasting软件的砂型铸造模拟分析[J]. 侯文伟,郑宝堂. 金属加工(热加工). 2017(05)
[3]3D打印在铝合金发动机缸盖型芯中的应用[J]. 潘锐,刘见向,张炳荣. 铸造技术. 2017(01)
[4]基于AnyCasting的铝合金壳体件铸造工艺模拟分析及优化[J]. 郑赐荣,丁旭,杨家财,沈刚. 热加工工艺. 2016(23)
[5]基于MAGMA的发动机缸体砂型铸造工艺的开发[J]. 糜海飞. 金属加工(热加工). 2016(01)
[6]基于FLOW-3D的五羊发动机外壳件铸造成形过程模拟[J]. 刘祥. 金属加工(热加工). 2015(23)
[7]计算机仿真技术在铝合金框架铸造中应用[J]. 黄道华,张红霞. 铸造技术. 2015(05)
[8]基于有限元法的熔模铸造过程温度场模拟软件自主开发[J]. 曹流,廖敦明,曹腊梅,谷怀鹏,陈涛,庞盛永. 铸造. 2014(12)
[9]ProCAST软件在铸造模拟中的应用[J]. 孙治国. 计算机光盘软件与应用. 2014(20)
[10]倾转铸造工艺生产高压电器用铝合金圆环铸件[J]. 伞晶超,王彦鹏,顾园. 铸造. 2014(05)
硕士论文
[1]J336型铝缸盖倾转铸造机结构优化设计[D]. 王颖.济南大学 2016
[2]碳纤维含量对SLS覆膜砂型真空差压铸造铝合金组织及性能影响[D]. 欧阳淑霞.南昌航空大学 2015
[3]铝合金金属型铸造用海泡石涂料的研究[D]. 杨剑雄.湖北工业大学 2015
[4]基于仿真的A356铝合金金属型低压铸造工艺的研究[D]. 易杰.湖南大学 2009
[5]钻机壳体/壳盖铝合金金属型铸造工艺CAD/CAE及优化[D]. 邬亮.华中科技大学 2007
[6]铸造数值模拟并行计算技术的研究与开发[D]. 陈邦乾.华中科技大学 2007
[7]基于MAGMAsoft的铸造充型凝固过程分析与研究[D]. 王延露.兰州理工大学 2006
本文编号：3402471
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常规重力铸造示意图
实现向铸模内平稳浇注金属液。基本原理如图1-2 所示。图 1-2 倾转铸造示意图（1）（2）（3）水平分型倾转浇注示意；（4）（5）（6）垂直分型倾转浇注倾转铸造与常规重力铸造相比具有以下优点：（1）顺序凝固趋势更强。充型过程温度最高的金属液始终位于上方，充型完成后型腔内金属温度场自下而上升高，与顺序凝固过程需求相吻合；（2）排气顺畅。翻转过程中型腔内的气体随模具翻转，始终处于金属液上方，从而大大降低憋气引起的气孔缺陷；（3）充型平稳。金属液进入型腔的整个过程随模具角度变化逐步完成，金属液填充及液面上升过程平缓稳定；（4）质量稳定。倾转铸造整个充型过程可以完全杜绝人为因素，倾转速度及角度可完全由设备实现，有效解决了传统铸造过程人为因素影响大的问题，整个过程一致性好，适宜批量化生产。早期国内倾转铸造设备较为简单，依靠人工将小型浇注机的台面抬起30～60°，浇注过程中通过逐步放平实现倾转浇注，工人劳动强度较大。伴随技术进步，上世纪 90 年代，天津丰田汽车发动机有限公司自行设计并研制了一台用于铝合金进气管铸件的 90°垂直分型倾转铸造机，哈尔滨工业大学开发了 J3412 型倾转铸造机[25]。国内一些厂家也自主设计研制了一些手动倾转浇注机并成功投入使用[26]。伴随技术的发展
图 1-4 倾转铸造机示意图目前倾转铸造技术已经成为一些典型结构铝合金件的首选铸造方法，车发动机进气歧管、发动机缸盖铸件等[27-32]，如图 1-5 所示。倾转铸造在温州瑞明、潍柴动力、中国一拖、重庆红岩汽车有限公司等铸造厂商了大量的推广应用。2010 年以来中国航发西安航空动力控制公司将倾造技术引入到航空发动机铝合金壳体上，目前已经大量推广，铸件质量于原有重力铸造有较为明显的提升，气孔类缺陷明显减少。图 1-5 倾转铸造铸件伴随《中国制造 2025》的发布，铸造行业的智能化、自动化发展迫
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Magma的高压铸造模具温度场模拟分析[J]. 唐建敏,唐建伟,吴来杰. 铸造技术. 2017(03)
[2]基于Anycasting软件的砂型铸造模拟分析[J]. 侯文伟,郑宝堂. 金属加工(热加工). 2017(05)
[3]3D打印在铝合金发动机缸盖型芯中的应用[J]. 潘锐,刘见向,张炳荣. 铸造技术. 2017(01)
[4]基于AnyCasting的铝合金壳体件铸造工艺模拟分析及优化[J]. 郑赐荣,丁旭,杨家财,沈刚. 热加工工艺. 2016(23)
[5]基于MAGMA的发动机缸体砂型铸造工艺的开发[J]. 糜海飞. 金属加工(热加工). 2016(01)
[6]基于FLOW-3D的五羊发动机外壳件铸造成形过程模拟[J]. 刘祥. 金属加工(热加工). 2015(23)
[7]计算机仿真技术在铝合金框架铸造中应用[J]. 黄道华,张红霞. 铸造技术. 2015(05)
[8]基于有限元法的熔模铸造过程温度场模拟软件自主开发[J]. 曹流,廖敦明,曹腊梅,谷怀鹏,陈涛,庞盛永. 铸造. 2014(12)
[9]ProCAST软件在铸造模拟中的应用[J]. 孙治国. 计算机光盘软件与应用. 2014(20)
[10]倾转铸造工艺生产高压电器用铝合金圆环铸件[J]. 伞晶超,王彦鹏,顾园. 铸造. 2014(05)
硕士论文
[1]J336型铝缸盖倾转铸造机结构优化设计[D]. 王颖.济南大学 2016
[2]碳纤维含量对SLS覆膜砂型真空差压铸造铝合金组织及性能影响[D]. 欧阳淑霞.南昌航空大学 2015
[3]铝合金金属型铸造用海泡石涂料的研究[D]. 杨剑雄.湖北工业大学 2015
[4]基于仿真的A356铝合金金属型低压铸造工艺的研究[D]. 易杰.湖南大学 2009
[5]钻机壳体/壳盖铝合金金属型铸造工艺CAD/CAE及优化[D]. 邬亮.华中科技大学 2007
[6]铸造数值模拟并行计算技术的研究与开发[D]. 陈邦乾.华中科技大学 2007
[7]基于MAGMAsoft的铸造充型凝固过程分析与研究[D]. 王延露.兰州理工大学 2006
本文编号：3402471
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