铝合金筒形件浇注溢流系统设计.pdfVIP

2014 中国铸造活动周论文集 铝合金筒形件浇注溢流系统设计  1,2 1,2 3 3 李辉 ，葛晓宏 ，赵文 ，刘建文 （1.厦门理工学院 厦门市高效精密智能制造工程技术研究中心，福建 厦门 361024；2.厦门理工学院材料 成形与模具集成技术研究所，福建 厦门 361024；3.厦门民兴工业有限公司，福建 厦门 361000） 摘要：根据薄壁深腔铝合金筒形件结构特点，结合企业经验，设计出两种进浇方案，采用数值模拟软件 对两种方案充型过程进行分析，根据卷气流动情况、表面缺陷分布等结果，确定出最佳浇注系统方案；由 此，设计出带真空排气通道的排溢系统，同时对该方案也进行了模拟验证。结果表明：带有凸起结构的浇 注系统和真空排溢系统保证了充型有序平稳，有效地实现了缺陷的转移。通过配合真空压铸辅助系统实现 真空压铸生产，可获得高品质铸件。 关键词：筒形件；数值模拟；充型过程；真空压铸 压铸工艺是利用高压将金属液高速压入模具型腔的精密铸造方法，是生产结构复杂、质轻、薄 壁、精度高、强度好的高品质铝铸件的首选方法。高速充型、高压凝固是压铸生产的最大特点，因 此金属液充填能力及压实效果大大提高，从而可以生产出复杂、薄壁及轮廓清晰的铸件[1] 。 然而，压铸工艺有其先天不足，容易生产带缺陷的铸件。由于金属液以高速喷射状态充填型腔， 导致型腔（尤其是深腔）中的大部分气体紊流来不及排出而卷入到金属液中，并以气孔形式存留于 铸件内；同时易造成型腔局部气压过高，从而产生填充不良、表面波纹等缺陷。而铸件的高含气量 （含气量超过五立方厘米/每百克）限制了后续的热处理、焊接、电镀等深加工，而真空压铸是生产 气孔率低、可深加工的高品质铝铸件主要方法之一[2-4] 。 本文以某型号薄壁深腔筒形件产品为研究对象，依据企业经验和借助CAE 软件模拟分析，验证 所设计的浇注系统方案合理性，基于最优方案和真空压铸工艺，设计出带真空排气通道的排溢系统， 同时为同类产品的真空压铸设计生产提供了有效理论方法和实际经验。 1 铸件工艺性分析 该筒形件外形尺寸为175 mm×149 mm×205mm，产品质量为514.8g 。产品属于薄壁深腔件，顶 部有一带有四个圆孔的厚壁凸台（图1 中1）、口部有凸缘（图1 中2 ）、侧壁有两处内凹（图1 中3 ）。 零件壁厚较为均匀约为1.75mm，局部最厚处达5mm （图1 中1）、最薄达0.05mm 。客户要求铸件不 得有明显的铸造缺陷，尤其是加工后表面不允许存在气孔；铸件应能电镀，需要经过100%渗漏检测， 不得有渗气现象。 筒形铸件所选的的日本JIS 标准的ADC12 铝合金，为Al-Si-Cu 系合金，切削及铸造性能优良， 其化学成分见表1。ADC12 液相线温度为580 ℃，固相线温度为515 ℃，模具材料采用H13 钢，其 物理性质见表2[5] 。 基金项目：福建省科技计划重点项目(2011H0020)、厦门市科技计划项目(3502、厦门市重点产学研项目(厦 经技[2012]271 号) 、厦门理工学院产品作品专项(真空压铸辅助成型设备研制) 。 作者简介：李辉，男，讲师，E-mail: xmutlh@126.com 。 1 2014 中国铸造活动周论文集 2 3 1 图1 筒形件模型及厚度分布情况 表 1 ADC12 合金成分 (wB/%) Si Cu Mg Zn Fe Mn Ni Sn Al 9.6-12.0 1.5-3.5 0.3