电动客车水冷机壳低压铸造工艺设计与优化
发布时间：2022-02-08 12:27
针对电动客车电动机壳体直径较大、内壁筒状水套范围广和壁厚不均匀等特点,分析了水冷机壳的复杂结构及筒状砂芯对铝合金低压铸造顺序凝固的影响。设计了低压铸造浇注系统、模具结构和工艺参数。通过AnyCasting软件模拟铸件凝固过程,预测壁厚不均匀产生的热节和砂芯分隔作用形成的孤立液相情况,以及由此引发部分位置容易出现的缩松、缩孔等缺陷。探究如何采用铍铜镶件、水冷镶件和气冷管等优化措施调整凝固速度,提高铸件内部组织成形致密度及生产质量。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
电动客车水冷机壳壳体和内部水套砂芯图
从图1可以看出,砂芯的存在容易增加低压铸造充型时的铝液上升阻力,并阻隔铸件部分位置壁厚的正常连接,阻碍低压铸造顺序凝固实现[2]。为了能在短时间完成铝合金液充型,设计了4个圆台分浇口同时注入铝液。每个浇口最大尺寸为?90 mm,最小处(即进料口)直径为?60 mm;铝液在压力作用下经升液管进入升液箱,再分别从4个浇口均衡进入型腔,见图2a。由于水冷机壳零件筒形圆周侧面几何形状较多,外形结构复杂,因此模具分成左侧、右侧、前侧、后侧4个方向形成壳体的外圆周形状,再加上底模座和上模型芯,共有6个开模方向,模具材质为3Cr2W8V耐热钢,见图2b。铝合金液经底模的浇注系统进入型腔,底模座上还设计了筒状砂芯放入时的定位孔[3]。合模前筒状砂芯须按照固定的方向和位置要求在型腔内安装好。上模由圆筒状金属型芯和盖板组成,金属型芯形成铸件内部中空的圆筒形状。左侧、右侧、前侧和后侧模的背面都设计成均匀壁厚的掏空形状,以增强4个侧模的散热速度并使铸件周边均衡冷却。其中前侧模上的小抽芯前段由热传导性能较高的铍铜制成,可以加快壁厚较大位置的冷却速度。同时,由于筒状砂芯的环形封闭结构会使得充型时砂芯排气困难,因此还设置了多个芯头延伸排气。
铝合金低压铸造工艺设计按传统可分为充型、增压、保压和减压4个工艺阶段,再通过生产实践反馈品质问题修正工艺参数[5]。而使用WFXJ4510低压铸造机,可以对低压铸造全过程进行数字化人机对话的工艺参数设置调整。其中增压时采用了更为精细化数字控制的液面加压控制跟踪系统,使得压力控制过程更为精细,调节范围更宽,升液充型控制精度更高[6],见图3。充型过程压力划分成升液、充型、结壳增压、结壳保压、结晶增压和减压6个过程,对各阶段进行更细致精准的压力和增压速度参数设置,其中升液压力为21 kPa,充型压力为26 kPa,结壳增压压力为31 kPa,结晶增压压力为38 kPa,结壳保压压力为38 kPa,保压时间为536 s。结晶增压压力是针对铸件质量较大、壁厚差别大的铸件在铸件表面完成结壳后,需要在壁厚较大位置持续向未完成结晶的内部区域进行压力传递。其他的工艺参数设置见表1,其中模具和型芯的预热温度值已同步反馈至低压铸造工控机数字面板上,当各部分模具预热温度达到预定值时,系统才会启动合模。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车电机壳螺旋砂芯射芯机控制系统设计[J]. 陈宇姗,韩伟,刘楚生,潘健怡. 铸造. 2019(11)
[2]基于FLOW-3D的减震塔真空压铸工艺设计与优化[J]. 吴耀荣,岑伟明,邓宇斌,梁富. 特种铸造及有色合金. 2019(06)
[3]铝合金机壳低压铸造型芯感应加热研究及应用[J]. 韩伟,刘楚生,陈晓斌,潘健怡. 特种铸造及有色合金. 2019(05)
[4]铝合金薄壁筒体铸件的低压铸造工艺优化[J]. 王勇,闫亮亮,杨峰,刘佳敏,陈海文,段雪萍,薛帅,郭伟. 热加工工艺. 2019(09)
[5]水冷机壳低压铸造凝固过程数值模拟及工艺优化[J]. 梁秋华,韩伟,黄凌森,潘健怡. 铸造. 2019(04)
[6]铝合金箱体砂型铸造数值模拟及工艺优化[J]. 李忠芳,杨思一,周李明,安钰坤,刘铎,张振波. 特种铸造及有色合金. 2018(07)
[7]铝合金下曲轴箱低压铸造工艺研究[J]. 吴星. 热加工工艺. 2017(07)
[8]基于数值模拟的低压铸造铝合金压气机壳浇注系统的优化[J]. 邢雷杰,范真,凌智勇,缪友谊. 热加工工艺. 2016(03)
[9]低压铸造智能控制系统的设计[J]. 宋秀玲,李步德. 铸造技术. 2015(01)
[10]反重力铸造装备技术的应用与发展[J]. 李新雷,郝启堂,介万奇. 铸造技术. 2011(03)
本文编号：3615065
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
电动客车水冷机壳壳体和内部水套砂芯图
从图1可以看出,砂芯的存在容易增加低压铸造充型时的铝液上升阻力,并阻隔铸件部分位置壁厚的正常连接,阻碍低压铸造顺序凝固实现[2]。为了能在短时间完成铝合金液充型,设计了4个圆台分浇口同时注入铝液。每个浇口最大尺寸为?90 mm,最小处(即进料口)直径为?60 mm;铝液在压力作用下经升液管进入升液箱,再分别从4个浇口均衡进入型腔,见图2a。由于水冷机壳零件筒形圆周侧面几何形状较多,外形结构复杂,因此模具分成左侧、右侧、前侧、后侧4个方向形成壳体的外圆周形状,再加上底模座和上模型芯,共有6个开模方向,模具材质为3Cr2W8V耐热钢,见图2b。铝合金液经底模的浇注系统进入型腔,底模座上还设计了筒状砂芯放入时的定位孔[3]。合模前筒状砂芯须按照固定的方向和位置要求在型腔内安装好。上模由圆筒状金属型芯和盖板组成,金属型芯形成铸件内部中空的圆筒形状。左侧、右侧、前侧和后侧模的背面都设计成均匀壁厚的掏空形状,以增强4个侧模的散热速度并使铸件周边均衡冷却。其中前侧模上的小抽芯前段由热传导性能较高的铍铜制成,可以加快壁厚较大位置的冷却速度。同时,由于筒状砂芯的环形封闭结构会使得充型时砂芯排气困难,因此还设置了多个芯头延伸排气。
铝合金低压铸造工艺设计按传统可分为充型、增压、保压和减压4个工艺阶段,再通过生产实践反馈品质问题修正工艺参数[5]。而使用WFXJ4510低压铸造机,可以对低压铸造全过程进行数字化人机对话的工艺参数设置调整。其中增压时采用了更为精细化数字控制的液面加压控制跟踪系统,使得压力控制过程更为精细,调节范围更宽,升液充型控制精度更高[6],见图3。充型过程压力划分成升液、充型、结壳增压、结壳保压、结晶增压和减压6个过程,对各阶段进行更细致精准的压力和增压速度参数设置,其中升液压力为21 kPa,充型压力为26 kPa,结壳增压压力为31 kPa,结晶增压压力为38 kPa,结壳保压压力为38 kPa,保压时间为536 s。结晶增压压力是针对铸件质量较大、壁厚差别大的铸件在铸件表面完成结壳后,需要在壁厚较大位置持续向未完成结晶的内部区域进行压力传递。其他的工艺参数设置见表1,其中模具和型芯的预热温度值已同步反馈至低压铸造工控机数字面板上,当各部分模具预热温度达到预定值时,系统才会启动合模。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车电机壳螺旋砂芯射芯机控制系统设计[J]. 陈宇姗,韩伟,刘楚生,潘健怡. 铸造. 2019(11)
[2]基于FLOW-3D的减震塔真空压铸工艺设计与优化[J]. 吴耀荣,岑伟明,邓宇斌,梁富. 特种铸造及有色合金. 2019(06)
[3]铝合金机壳低压铸造型芯感应加热研究及应用[J]. 韩伟,刘楚生,陈晓斌,潘健怡. 特种铸造及有色合金. 2019(05)
[4]铝合金薄壁筒体铸件的低压铸造工艺优化[J]. 王勇,闫亮亮,杨峰,刘佳敏,陈海文,段雪萍,薛帅,郭伟. 热加工工艺. 2019(09)
[5]水冷机壳低压铸造凝固过程数值模拟及工艺优化[J]. 梁秋华,韩伟,黄凌森,潘健怡. 铸造. 2019(04)
[6]铝合金箱体砂型铸造数值模拟及工艺优化[J]. 李忠芳,杨思一,周李明,安钰坤,刘铎,张振波. 特种铸造及有色合金. 2018(07)
[7]铝合金下曲轴箱低压铸造工艺研究[J]. 吴星. 热加工工艺. 2017(07)
[8]基于数值模拟的低压铸造铝合金压气机壳浇注系统的优化[J]. 邢雷杰,范真,凌智勇,缪友谊. 热加工工艺. 2016(03)
[9]低压铸造智能控制系统的设计[J]. 宋秀玲,李步德. 铸造技术. 2015(01)
[10]反重力铸造装备技术的应用与发展[J]. 李新雷,郝启堂,介万奇. 铸造技术. 2011(03)
本文编号：3615065
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