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薄壁高强度灰铸铁缸体铸造成形工艺优化研究
| 论文题名： | 薄壁高强度灰铸铁缸体铸造成形工艺优化研究 |
| 关键词： | 高强度灰铸铁;薄壁缸体;仿真模拟;铸造工艺;汽车减重 |
| 摘要： | 通过工艺和结构优化是汽车减重的主要途径，也是降低成本的主要方法，在此原则上，薄壁化成为汽车发动机缸体减重的关键之一。本文针对大排量、高功率乘用车灰铸铁缸体薄壁化需求，利用计算机仿真分析方法，通过调整缸体铸造工艺及相关技术参数，研究了薄壁化浇注工艺及浇注温度等参数优化，并利用一汽铸造有限公司潮模砂自动生产线生产验证了其可行性。 通过不同的缸体浇注工艺仿真分析，发现缸体水平浇注方案中，不同位置的温度差从浇注开始至结束一直都存在，且最大温度差高达180℃，其位置就在凸轮轴外壁（最薄壁处）平面上，大温差极易产生微裂纹或者缺陷。而采用组芯立浇工艺—U形内浇口方案时，不同位置温差减小，大大降低了产生缩松、缩孔、冷隔缺陷的可能性；同时凝固过程中，符合由薄到厚、由外到内的凝固顺序，更适合壁厚减薄降重的灰铁缸体。 在组芯立浇工艺—U形内浇口缸体铸造工艺方案中，针对部分凝固缓慢和可能产生缺陷的位置仿真分析，比较了不同直径的粗/细浇口、在轴瓦位置附加浇口等不同铸造条件下，找到了最优浇注系统及参数：即采用组芯立浇—W形内浇口工艺方案，缸体采用HT250（灰铸铁）为原材料，上述W形浇口片与底法兰和轴瓦座相连，直浇道直径为100mm。 按照最优化工艺参数进行了实际生产验证并对样件质量进行了分析，样件的外观均无缺陷、缸筒壁厚与凸轮轴外壁（最薄壁厚）均合格，铸件材料组织合理。为研究不同温度对灰铁缸体的影响，选择1430℃、1440℃、1470℃三种浇注温度进行实验生产验证，结果表明1440℃浇注温度下产品外观最好无缺陷，微观组织均匀无白口，浇注温度过高铸件表面质量差，而过低则易产生相对的浇不足等铸造缺陷。 |
| 作者： | 于凯 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 吴宜勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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