真空低压消失模铸造进气歧管镁合金铸件的数值模拟

发布时间：2017-07-29 16:19

  本文关键词：真空低压消失模铸造进气歧管镁合金铸件的数值模拟

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【摘要】：镁合金在汽车工业、航空航天工业和通讯电子工业等领域的应用日益广泛。镁合金真空低压消失模铸造方法结合真空消失模铸造和低压铸造的特点,使得液态镁合金在气压作用下反重力充填消失模模型,具有充型能力强、充型平稳、可克服镁合金氧化和燃烧、适合生产复杂镁合金铸件等一系列优势。采用计算机数值模拟技术,能够定量地研究金属液的充型过程及各种因素的影响规律,预测铸造缺陷的产生等,是研究消失模铸造的一个重要手段。本文根据消失模铸造生产的特点、经验及实际生产条件设计了汽车进气歧管的消失模铸造工艺,采用数值模拟软件研究浇注系统、浇注温度、充型压力、真空度对真空低压消失模铸造进气歧管镁合金铸件的充型、凝固以及缩孔缩松缺陷的影响规律,优化工艺参数,并在最优参数下实际浇注镁合金进气歧管来验证模拟结果,研究结果有望为真空低压消失模铸造实际生产进气歧管镁合金铸件提供一定指导。采用数值模拟软件模拟浇注系统对真空低压消失模铸造进气歧管的影响表明,四内浇道的进气歧管零件真空低压消失模铸造充型过程更为平稳,零件各部分凝固更加均匀,铸件成型更完整。采用数值模拟软件模拟浇注参数对真空低压消失模铸造进气歧管影响的模拟结果发现,浇注温度和充型压力对铸件的成型性有较大影响。不论在何浇注温度下,当充型压力为0.01MPa时都会产生浇不足现象;但是充型压力也不能太高,充型压力太高,金属液充型不平稳,容易发生卷气现象,且凝固不均匀,容易产生缩松缩孔。当浇注温度太低,应当适当提高充型压力,以提高金属液充型能力,当浇注温度太高,可以适当降低充型压力,这样才能提高铸件成型性。同时,真空度也是影响铸件质量的重要因素,真空度为0.01MPa的铸件充型能力最差,缺陷较多,而真空度为0.03MPa和0.05MPa的铸件缺陷相对较少,但由于真空度越高,粘砂、夹砂、卷气严重,对铸件表面质量影响严重,所以,最佳真空度为0.03MPa。充型压力、浇注温度和真空度是互相影响的,所以要综合考虑三个参数。能够获得成型性较好的铸件的参数为浇注温度730℃、充型压力为0.03MPa、真空度为0.03MPa。通过实际浇注验证模拟结果,发现在采用模拟结果得到的最优参数条件下得到的镁合金进气歧管铸件成型较为完整,无明显缺陷,与模拟结果相符合。真空低压消失模铸造镁合金进气歧管过程中还有许多其他参数对其有较大影响,例如泡沫模密度、涂料透气性、充型速度等,后续的研究仍然十分重要。
【关键词】：真空低压消失模铸造 镁合金 数值模拟 浇注温度 充型压力 真空度
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题背景及意义11
• 1.2 镁及镁合金的概述11-13
• 1.3 低压反重力消失模铸造概述13-18
• 1.3.1 消失模铸造的概述13-15
• 1.3.2 镁合金真空低压消失模铸造的研究现状15-17
• 1.3.3 铸造过程数值模拟17-18
• 1.4 研究目的和内容18-21
• 1.4.1 研究目的及意义18
• 1.4.2 研究内容18-21
• 第2章 实验方法21-33
• 2.1 实验思路21-22
• 2.2 实验过程22-30
• 2.2.1 三维造型22-23
• 2.2.2 数值模拟23-29
• 2.2.3 模拟参数的选择与结果查看类型29-30
• 2.3 实际验证过程30-33
• 2.3.1 实验原理30-31
• 2.3.2 泡沫模型的制备31
• 2.3.3 造型、合金熔炼及浇注31-33
• 第3章 浇注系统对真空低压消失模铸造的影响33-47
• 3.1 浇注系统的设计33-34
• 3.2 不同浇注系统模拟结果分析34-45
• 3.2.1 双内浇道充型与凝固过程数值模拟34-38
• 3.2.2 四内浇道充型与凝固过程数值模拟38-42
• 3.2.3 双内浇道与四内浇道数值模拟的比较42-45
• 3.3 进气歧管缺陷解决方案及模拟45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 不同浇注参数对真空低压反重力消失模铸造镁合金的影响47-83
• 4.1 浇注温度对进气歧管零件的影响的数值模拟47-56
• 4.1.1 浇注温度为 710℃时的模拟结果47-50
• 4.1.2 浇注温度为 750℃时的模拟结果50-53
• 4.1.3 浇注温度对进气歧管真空低压消失模铸造的影响53-56
• 4.2 充型压力对进气歧管零件影响的数值模拟56-72
• 4.2.1 充型压力为 0.01Mpa时的模拟结果56-61
• 4.2.2 充型压力为 0.03Mpa时的模拟结果61-68
• 4.2.3 充型压力为 0.05Mpa时的模拟结果68-72
• 4.3 真空度对进气歧管零件影响的数值模拟72-80
• 4.3.1 真空度为 0.01Mpa时的模拟结果72-75
• 4.3.2 真空度为 0.05Mpa时的模拟结果75-78
• 4.3.3 真空度对真空低压消失模铸造进气歧管的影响78-80
• 4.4 实际浇注验证80
• 4.5 本章小结80-83
• 第5章 结论与展望83-85
• 5.1 结论83-84
• 5.2 展望84-85
• 参考文献85-91
• 致谢91

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7 周j，

本文编号：590028