低压铸造铝合金轮毂充型和凝固过程模拟分析.pdfVIP

维普资讯 计算机应用技术 种铸造及有色合金 2007年第 27卷第 9期 低压铸造铝合金轮毂充型和凝 固过程模拟分析 苏大为 赵玉涛 (江苏大学材料科学与工程学院) 摘 要 利用ProcAsT软件对某铝合金轮毂新产品的多种工艺方案进行模拟分析。模拟结果显示，铝合金，轮辋与轮辐 的肋部交接位置易出现 “孤立熔池”现象，为此提出降低边模温度 ，同时设计了轮辐与轮辋交接处的冷却系统及相应 的工艺 参数 。通过对多种工艺方案模拟结果的对 比分析 ，证明改进后 的工艺方案几乎不出现 “孤立熔池 ”现象，且实现 了顺序凝 固 的要求 。将改进后 的工艺方案投入试生产 ，产品抽检结果与模拟结果基本符合 。 关键词 低压铸造；数值模拟 ；铅合金轮毂；ProCAST软件；铸造缺陷 中图分类号 TP3l1 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2007)07—0682—03 低压铸造 已成为生产铝合金汽车铸件的重要工艺 ， 度张力项 。动量源项合并人标准动量方程 中去 ，以模拟 汽车轮毂主要采用低压铸造工艺生产[1]，原因是铝合金 糊状区的流动效果 。当材料完全凝固以后 ，把流动速度 汽车轮毂生产量大，且 内部品质要求严格 ]。随着计算 设置为 0。 机技术的发展 ，低压铸造领域也开始使用数值模拟技术 lD+ 0ui01一(+1／,)1一Pg一 “ 来优化和改进工艺来提高产品质量 ，缩短产品开发周 期l3]。近年来 ，铸造 CAE商 品化软件逐渐增加 ，从功 (2) 能上看 ，许多软件大都基于有限差分法 ，可 以对砂型 式中，K 为渗透性 ， 铸造、金属型铸造、精密铸造、压力铸造等多种工艺进行 K一 前 ， M 一 6A (3) 温度场、流场的数值模拟，并可以预测铸件的缩孔 、缩 式 中，M 为枝晶的表面积与体积 比；为形状系数 ；D 松等缺陷，但对应力场的模拟及裂纹 的预测显得不够。 为特征维数 ；U为固液界面的当量流速 ；U一f-U岫，f- ProCAST采用有限元方法l4 ，考虑 了气体、过滤、高 为液相率 ；U岫为实际金属液流速； 为粘度系数 ；P为 压、旋转等对铸件充型的影响，在应力分析方面 ，通过 压力； 为Kronecker函数；g 为单元 i的重力加速度 。 采用弹塑性和粘塑性及独有的处理铸件 ／铸型热和机械 (3)能量方程 接触界面的方法 ，使其具有分析铸件应力 、变形的能力。 采用瞬变非线性方程： 通过分析可以获得铸造过程 的各种现象、铸造缺陷形成 lD而OH OT—A[kAT]--q(z)一0 (4) 及分布 、铸件最终质量的模拟和预测 。本课题以某型号 轮毂为例，模拟其低压铸造 的充型和凝 固过程 ，利用模 式中，H为焓值 ，综合表示比热和潜热的效果。 拟分析结果指导实际工艺参数的设定。 H(T)一 lcpdT+L[1一f(T)] (5) 1 数 学模型 ～ 式中，T为温度 ；C 为 比