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汽车铝合金发动机缸体压力铸造过程数值模拟
| 论文题名： | 汽车铝合金发动机缸体压力铸造过程数值模拟 |
| 关键词： | 发动机缸体;铝合金缸体;压力铸造;浇注位置;数值模拟;热平衡;热应力 |
| 摘要： | 压力铸造是一种生产效率高，产品质量高、精度高的金属成型铸造方法。本文以铝合金发动机缸体为研究对象，利用数值模拟软件ProCAST，模拟缸体压铸充型及凝固过程，确定合理的压铸工艺方案，以达到提高缸体铸件质量，减少模具试制时间，指导实际生产的目的。 发动机缸体壁厚不均匀，结构不对称，铸造难度较大。本文首先根据缸体结构特征，设计了浇注系统和溢流系统；根据压铸工艺及技术参数选择了J11110G卧式冷室压铸机；并设计了两种不同浇注位置的工艺方案。利用ProCAST中的虚拟模具技术对方案进行模拟，对比两种方案形成缩松缩孔及卷气倾向，选择了内浇口在缸体底部，且以45°角切入的浇注位置。 然后，本文通过正交试验的方法研究了压射速度、浇注温度和模具预热温度对铸件缩松缩孔缺陷的影响。研究表明：模具预热温度影响最大，压射速度次之，浇注温度影响最小。压射速度为4.5m/s，浇注温度为680℃，模具预热温度为240℃的压铸工艺，缸体的缩松缩孔倾向最小。另外，又比较了三种内浇口面积为579mm2，600mm2及621mm2的工艺方案，分析得出内浇口面积为621mm2的方案缺陷最少。 最后，本文设计了缸体压铸模具，提出了两种不同形式冷却水道方案，研究了冷却水道对压铸模具热平衡及热应力的影响。研究表明：良好的冷却方式可以做到将模具温度很好地控制在合理的范围内，且模具产生的热应力也可以大大降低。 通过数值模拟方法，确定了合理的缸体压铸工艺：在缸体底面，以45°切入的内浇口位置，压射速度为4.5m/s，浇注温度为680℃，模具预热温度为240℃，内浇口面积为621mm2，冷却方式为型芯处设置冷却水道的形式。这种压铸工艺能减少缸体铸件裹气和缩松缩孔缺陷，延长模具的使用寿命。 |
| 作者： | 孙林 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 苏勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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