复杂铝合金压铸件结晶凝固过程及气孔缺陷形成机理的研究

发布时间：2017-10-09 06:07

  本文关键词：复杂铝合金压铸件结晶凝固过程及气孔缺陷形成机理的研究

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【摘要】：本课题所研究的底座是汽车电路的重要零部件之一,要求零件表面不能存在飞边、毛刺、裂纹,内部不能存在气孔等缺陷,采用铝合金冷压室压铸工艺生产。生产实践证明,提高该压铸件质量的关键在于压铸成型工艺的设计和工艺参数的确定。压铸成型工艺设计主要包括分型面选择、浇注系统设计及排溢系统的设计等,压铸工艺参数主要包括浇注温度、充填速度以及模具预热温度。在研究中,通过对压铸件的分析,设计了五种浇注方案;在查阅相关资料的基础上,结合具体的生产经验,确定了各工艺参数的初值。再运用数值模拟软件AnyCasting对零件进行充型分析,发现现行的结构设计上存在一些问题,因此进行了改进。通过模拟对比分析,选出了最佳的浇注方案。采用控制变量法,确定了工艺参数的较优取值区间。设计了3因素3水平正交实验,选择残余熔体模数和组合缺陷参数作为定量参数,对各实验进行了考察,确定出最佳的工艺参数组合。对这一组合的模拟结果作进一步分析,重点分析了结晶凝固过程,预测了气孔可能存在的位置和产生的原因。研究表明,在最优的压铸工艺参数下,压铸件的缺陷概率有明显的降低。应用优化后的工艺参数进行实验性的压铸,得到缺陷极少的高质量铸件。为进行直观的分析研究,利用线切割剖切铸件组织,并进行了金相观察,发现软件模拟的缺陷区域与铸件实际缺陷位置大体一致。在与工厂合作研究中,应工厂要求又设计了一套锌合金热室压铸工艺方案,并用AnyCasting软件进行模拟,得到了较优的压铸工艺参数组合。研究证明,数值模拟分析能够在实际压铸生产之前,改进压铸方案和工艺参数,能够指导底座类复杂压铸件的成型工艺设计和生产,从而提高产品的成品率及经济效益。
【关键词】：底座 压铸法 浇注系统 工艺参数 AnyCasting 结晶凝固过程
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 前言9-15
• 1.1 压力铸造概述9-10
• 1.2 压力铸造的发展与趋势10-11
• 1.2.1 压力铸造技术在国外的发展10
• 1.2.2 压铸技术在国内的发展10-11
• 1.2.3 压铸的发展趋势11
• 1.3 铝合金压铸件的相关研究及问题11-12
• 1.4 铸造过程模拟技术的发展与趋势12-13
• 1.4.1 国外压力铸造数值模拟技术的发展12-13
• 1.4.2 国内压铸数值模拟技术的发展13
• 1.4.3 铸造过程模拟仿真技术的发展趋势13
• 1.5 课题的提出及目的13-14
• 1.6 课题的研究内容14-15
• 第二章 压铸成型工艺及方案分析15-35
• 2.1 压铸工艺结构设计要求15-16
• 2.1.1 铸件结构在压铸工艺中的要求15
• 2.1.2 压铸件基本结构设计要求15-16
• 2.2 液态金属充填压铸型的特点16-18
• 2.3 实体几何建模18
• 2.4 压铸合金的介绍及选择18-20
• 2.4.1 压铸合金介绍18-19
• 2.4.2 压铸合金的选择19-20
• 2.5 压铸模材料的选择20-21
• 2.6 方案分析21-33
• 2.6.1 分型面的设计21-22
• 2.6.2 压铸机简介22-23
• 2.6.3 浇注系统的设计23-30
• 2.6.4 排溢系统的设计30-32
• 2.6.5 方案设计与分析32-33
• 2.7 本章小结33-35
• 第三章 压铸成型数值模拟理论基础35-43
• 3.1 数值模拟计算方法35
• 3.2 充型凝固过程数学模型35-39
• 3.2.1 铸件充型过程数学模型35-37
• 3.2.2 铸件充型过程数值模拟常用的方法37-38
• 3.2.3 铸件凝固过程数学模型38-39
• 3.3 初始条件和边界条件39
• 3.4 金属凝固相关理论知识39-40
• 3.4.1 铸件凝固方式39-40
• 3.4.2 合金凝固结晶组织细化40
• 3.5 压铸件气孔缺陷产生原因及防治40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第四章 压铸成型过程模拟分析及工艺优化43-87
• 4.1 模拟软件AnyCasting介绍43-44
• 4.2 网格的划分44-45
• 4.3 压铸工艺参数介绍及选择45-49
• 4.3.1 浇注温度46
• 4.3.2 压铸速度46-48
• 4.3.3 模具温度48-49
• 4.4 边界条件的确定49
• 4.5 压铸成型方案的确定49-75
• 4.5.1 控制变量法确定成型方案49-60
• 4.5.2 控制变量法确定工艺参数60-67
• 4.5.3 正交试验法确定较优工艺参数组合67-75
• 4.6 模拟结果分析75-83
• 4.6.1 充型过程分析75-78
• 4.6.2 卷气过程分析78-79
• 4.6.3 凝固过程分析79-83
• 4.7 实际生产状况83-84
• 4.8 本章小结84-87
• 第五章 底座锌合金热室成型工艺模拟分析87-107
• 5.1 成型工艺及方案分析87-88
• 5.2 压铸工艺参数选择88-89
• 5.2.1 浇注温度88
• 5.2.2 压射速度88-89
• 5.2.3 模具温度89
• 5.3 边界条件的确定89
• 5.4 仿真分析确定较优参数组合89-94
• 5.4.1 控制变量法确定各工艺参数89-92
• 5.4.2 正交试验法确定较优工艺参数组合92-94
• 5.5 模拟结果分析94-106
• 5.5.1 充型过程分析94-100
• 5.5.2 卷气过程分析100-102
• 5.5.3 凝固过程分析102-106
• 5.6 本章小结106-107
• 第六章 结论与展望107-109
• 6.1 结论107
• 6.2 展望107-109
• 致谢109-111
• 主要参考文献111-115
• 在读研期间发表的学术论文与研究成果115-117

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 曾怡丹,王娜,肖柯则;铸铁件浇注的三维充型与凝固模拟[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);2000年01期

2 陶玉兰;模具温度对压铸件质量的影响[J];特种铸造及有色合金;1995年01期

3 文春领;;液态金属在冷室压铸机压室中运动的理论与分析[J];铸造技术;2006年06期

4 赵健,张毅;铸件凝固电子计算机数值模拟发展概况[J];铸造;1985年05期

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1 崔黎明;铝合金压铸件缺陷分析及成型工艺优化[D];武汉理工大学;2007年

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本文编号：998547