复杂结构ADC12铝合金汽车支架挤压铸造工艺参数优化

目的 解决ADC12铝合金汽车发动机支架在挤压铸造成形工艺下的缺陷问题。方法 利用ProCAST模拟软件对该汽车发动机支架的挤压铸造充型和凝固过程进行模拟,对挤压铸造工艺参数进行正交试验设计并模拟得到最佳工艺参数,对铸件浇注远端厚壁部位采取局部加压优化措施,并对厚壁部位进行X-Ray探伤,观察铸件的缺陷情况。结果 对挤压铸造的工艺参数进行正交试验极差分析后,发现各工艺参数按对铸件凝固后质量的影响程度从大到小的顺序依次为挤压比压、浇注温度、模具温度。通过正交试验得到优化后的工艺参数为浇注温度730 ℃、模具温度300 ℃、挤压比压150 MPa。局部加压时挤压销的最佳激活时间为4 s,此时可以完全消除铸件内部的缩孔缩松缺陷。选择优化后的工艺参数生产该汽车发动机支架,产品外观完整,没有出现表面裂纹等缺陷。在X-Ray探伤下无明显缺陷,内部质量良好。结论 选择合理的浇注温度、模具温度和挤压比压可以有效减少铸件内部的缩孔缩松缺陷,采用局部加压并合理控制挤压销的激活时间可以完全消除缩孔缩松缺陷。     

柴油机铝合金活塞铸造工艺数值模拟研究

目的优化柴油机铝合金活塞的砂型重力铸造工艺。方法采用MAGMASOFT铸造仿真软件对ZL109铝合金活塞铸造工艺进行了仿真预测,分析了铸件充型凝固过程的速度场和温度场,并预测了缩孔、缩松等铸造缺陷,在此基础上优化了浇注系统和铸造工艺参数。结果铸件充型过程中内浇道金属液流速最高,液面沿铸件外壁平稳上升,整体充型过程平稳有序,铸件整体温度分布为从下到上依次降低;凝固过程铸件自下而上顺序凝固,但冒口部分凝固速度过快,导致铸件顶部和右上部出现缩松、缩孔缺陷;通过增设冒口、降低浇注速度等工艺措施后,实现了铸件的顺序凝固,补缩效果明显,铸件可能发生缩孔、缩松缺陷的位置已由顶部转至顶冒口和侧冒口等区域。结论利用铸造仿真软件预测铸件工艺上的缺陷,对铸造工艺进行优化及改进,能有效预防铸件缺陷的产生,提高铸件的工艺出品率,降低生产成本。     

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。     

ProCAST软件在熔模铸造工艺优化中的应用

为解决企业生产中某精铸件存在的缺陷问题,利用数值模拟软件ProCAST对其充型过程和凝固过程进行模拟,并预测缩孔和缩松的存在情况.根据数值模拟的结果对该铸件工艺方案进行相应的改进,显著降低了缩孔和缩松缺陷,并提高了产品的合格率.应用表明:铸造模拟软件能够准确地预测充型凝固过程中可能产生的缺陷,从而辅助工艺人员进行工艺优化.     

钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺优化设计

目的 对钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺进行优化研究,达到降低成本、保证铸件产品质量的目的。方法 以ZTA2钛合金阀体件为研究对象,基于零件壁厚范围较宽的结构特点、零件的技术要求与生产实际现状,结合经验分析及数值模拟仿真技术进行铸造工艺设计。结果 确定分型面和浇冒口的设计,在热节点及孤立液相区域设置补缩冒口,通过数值模拟对铸件模拟结果的缩孔缩松情况进行分析,优化冒口的设计,增加补缩通道,最终确定合理的“一模多件”开放式浇注系统。对于“一模多件”铸造工艺,通过合理设计浇注系统,可以有效保证浇注过程中各层铸件的平稳浇注。浇注系统宜采用开放式的浇注系统,直浇道、横浇道、内浇口的截面积比例为1∶2∶4。结论 采用机加工石墨型铸造,在真空凝壳炉完成熔炼,在浇注温度为1 770 ℃、模壳预热温度为200 ℃的情况下,采用重力浇注的形式在真空凝壳炉中铸造生产出钛合金阀体件,所获得的铸件无铸造缺陷,其成分和力学性能均满足质量要求。研究结果表明,在铸造过程中使用数值模拟技术可以优化铸造工艺设计,缩短产品试制周期,大大提高生产效率。     

高温合金扩压器整体精铸过程的数值模拟及工艺优化

为了完成某航空发动机扩压器部件的整体精密铸造,提高铸造的合格率,降低铸造成本,采用ProCAST数值模拟技术对铸造过程进行了模拟.模拟结果表明:当型壳采用保温毡包裹,保温温度为1 050℃时,铸件下端加强筋附近出现了分散状的缩松;对出现疏松的部位采用铁砂制备型壳,熔注时型壳下部采用河砂保温,型壳上部仍然采用保温毡进行保温,保温温度改为1 100℃,模拟出铸件加强筋部位的疏松缺陷减少,甚至消失.实物熔注结果表明,采用ProCAST软件对扩压器铸件精铸工艺参数的模拟结果与实物浇注缺陷吻合.     

摩托车铝合金缸体压铸工艺参数优化

为解决摩托车铝合金缸体压铸件存在的缺陷问题,利用Any Casting铸造数值模拟分析软件,采用正交试验方法,并借助Image J软件统计铸件的孔洞面积(缩孔缩松或气孔),系统研究了压铸工艺参数:快压射速度、快压射切换点位置及模具温度对摩托车铝合金缸体孔洞面积的影响规律.研究表明,铸件内的孔洞总面积随着快压射速度的增加而增加,随着快压射切换点位置和模具预热温度的增加而减小.本实验条件下的最优工艺参数为:快压射速度2.0 m/s、快压射切换位置280 mm、模具温度240℃.采用该组参数,使铸件致密度增大,上、下端面孔洞所占面积分别减少21%和68%,铸件废品率从14%降低到5%.     

铝合金端盖件压铸工艺的数值模拟

运用铸造模拟软件Procast对一模四腔的A356铝合金压铸零件进行数值模拟,分析铸件的充型凝固过程,预测缺陷。结果显示：在压射速度为2．5m／s,浇注温度为650℃,模具温度为240℃的条件下四腔同时充填,充型平稳,排气良好,得到充型完整、无缩松缩孔、气孔倾向小的铸件。     

铸铁模消失模铸造过程数值模拟及组织性能研究

运用View cast对所设计的铸铁模消失模铸造工艺进行数值模拟,预测工艺方案所产生的缩孔、缩松的大小和位置。模拟结果显示,铸件实现了顺序凝固,无明显缩孔、缩松缺陷。此外,铸件设置加强肋保证了铸铁模在使用过程中不会因冷热交变产生挠曲变形。利用消失模铸造生产的铸铁模组织以针状铁素体和珠光体为主,加热至500℃、700℃,试样组织和硬度没有明显变化,加热至900℃时发生了铁素体向奥氏体转变,冷却后生成均匀分布的珠光体以及细小的铁素体。氧化实验分析发现,温度对试样的氧化速率有较大影响,主要是因为不同温度下试样表面生成不同的氧化膜,使试样的氧化速率有较大的差异。     

低压铸造铝合金轮毂模具热变形的数值模拟

目的 针对模具高温变形影响低压铸造铝合金轮毂尺寸精度的问题,通过数值模拟和实验相结合的方式,揭示低压铸造过程中模具的变形规律。方法 建立了低压铸造过程中描述模具热力学行为的数学模型以及铸造多循环计算方法,进行了轮毂低压铸造实时蓝光扫描验证,通过模拟与实验结果的对比验证,研究了轮毂低压铸造过程中的模具温度、应力及变形规律。结果 模拟与实测温度对比结果表明,两者变化趋势基本一致,侧模和下模在开模时刻的最高温度分别为486 ℃和512 ℃。侧模的模拟与实测温度峰值的相对误差为2%,下模模拟与实测温度最大相差23 ℃。变形模拟与实时扫描结果均表明,侧模热变形呈曲率减小趋势,按变形大小划分,侧模型腔表面存在小变形(−0.04~0.16 mm)、过渡(0.16~0.48 mm)和大变形(0.48~ 0.89 mm)3个变形区域,侧模变形的模拟精度约80%;下模平面沿轮毂轴向下沉0.4 mm,变形模拟精度约75%。结论 所建立的热变形模拟方法可以较好地计算铝合金铸造模具热变形,阐明铝轮毂低压铸造模具变形规律,为后续模具反变形设计、提高轮毂尺寸精度提供研究基础。     

AN EXPERIMENTAL STUDY OF THE STRIP CASTING PROCESS OF ALUMINUM ALLOY BY THE TWIN ROLL METHOD

Experimental studies on the twin roll casting process in order to produce thin aluminum alloy strips are presented in this paper. A new twin roll caster was developed as an effective experimental tool. The caster is equipped with a complete casting system incorporating a control and measuring system using multiple sensors and various actuators. The data acquisition system of the caster can measure various process parameters including meniscus, casting speed, and temperature as well as roll gap and pressure. With this system, aluminum alloy thin strips were manufactured and the process parameters such as strip temperature, casting velocity, and pressing force of roll were investigated. Furthermore, the crystallizability, microstructure, and mechanical properties of the strip are evaluated by X-ray diffractometer, scanning electron microscope, and tensile test. The results revealed the ability of the twin roll caster to produce directly the thin strip of aluminum alloy with improved mechanical strength.     

铝合金车轮低压铸造充型工艺设计

目的运用科学计算的方法对铝合金车轮低压铸造充型工艺进行优化设计。方法通过对铸造铝合金车轮充型过程进行研究,分析在充型过程中各部位尤其是截面较小的浇冒口部位的铝液流动状态。结果运用数学计算的方法对充型工艺进行优化设计,既提高了铸造效率,又使铸造过程充型平稳,缩短了新产品的试制周期,使铸造工艺由通过试生产阶段的工艺摸索变为试生产阶段的工艺验证。结论经过科学计算可以使液态铝合金的充型按每个阶段预期效果进行,为优化铸造工艺、改进模具设计提供了有效的手段。     

Optimization of porosity formation in AlSi9Cu3 pressure die castings using genetic algorithm analysis

In this investigation, an effective approach based on multivariable linear regression (MVLR) and genetic algorithm (GA) methods has been developed to determine the optimum conditions leading to minimum porosity in AlSi₉Cu₃ aluminium alloy die castings. Experiments were conducted by varying holding furnace temperature, die temperature, plunger velocities in the first and second stage, and multiplied pressure in the third stage using L₂₇ orthogonal array of Taguchi method. The experimental results from the orthogonal array were used as the training data for the MVLR model to map the relationship between process parameters and porosity formation of the die cast parts. With the fitness function based on this model, genetic algorithms were used for the process conditions optimization. By comparing the predicted values with the experimental data, it was demonstrated that the proposed model is a useful and efficient method to find the optimal process conditions in pressure die casting associated with the minimum porosity percent.     

压铸模温度场与铸件质量关系的研究与应用

运用有限元分析软件ANSYS对薄壁铝合金压铸件的压铸过程进行温度场数值模拟分析,研究了浇注温度、模具预热温度对温度场分布的影响,分析了热应力集中的位置,从而有效控制了铸件因热应力引起的体积收缩,保证了铸件质量及其精度,优化了压铸工艺参数,为压铸模具的热应力分析奠定了基础。     

铝合金压铸工艺数值模拟分析

采用压铸工艺成形铝合金薄壁长轴类零件。首先根据压铸模具浇注系统的设计原则,对铝合金件压铸模的浇注系统进行了设计计算;其次运用procast软件对铝合金压铸成形工艺进行数值模拟,根据压铸过程中的温度场云图,进行了压铸模具的热平衡分析和压铸件的充型凝固分析;最后针对模拟的结果进行了压铸模具的设计。     

直升机轮毂材料用喷射成形7055铝合金性能

目的 研究一种新型直升机轮毂用材料。方法 采用喷射成形工艺制备了7055铝合金轮毂,与传统2A14铝合金材料对比分析,分析了其组织结构（晶向结构、致密度等）、宏观性能（抗拉强度、屈服强度等）、静压试验以及L-T方向断裂韧性等。结果 喷射成形7055铝合金组织为细小的等轴晶组织,合金相均匀弥散分布,无宏观偏析、疏松、孔洞等铸造缺陷,其抗拉强度比传统2A14铝合金高出33.3%,承载能力高出39.4%。结论 喷射成形7055铝合金,可有效替代2A14等传统直升机轮毂材料,改善轮毂的稳定性和安全性,推进轮毂材料的国际化水平。     

Prediction of die casting process parameters by using an artificial neural network model for zinc alloys

Pressure die casting is an important production process. In pressure die casting, the first setting of process parameters is established through guess work. Experts use their previous experience and knowledge to develop a solution for a new application. Due to rapid expansion in the die casting process to produce better quality products in a short period of time, there is ever increasing demand to replace the time-consuming and expert-reliant traditional trial and error methods of establishing process parameters. A neural network system is developed to generate the process parameters for the pressure die casting process. The system aims to replace the existing high-cost, time-consuming and expertdependent trial and error approach for determining the process parameters. The scope of this work includes analysing a physical model of the pressure die casting filling stage based on governing equations of die cavity filling and the collection of feasible casting data for the training of the network. The training data were generated by using ZN-DA3 material on a hot chamber die casting machine with a plunger diameter of 60 mm. The present network was developed using the MATLAB application toolbox. In this work, the neural network was developed by comparing three different training algorithms: i.e. error backpropagation algorithm; momentum and adaptive learning algorithm; and Levenberg-Marquardt approximation algorithm. It was found that the Levenberg-Marquardt approximation algorithm was the preferred method for this application as it reduced the sum-squared error to a small value. The accuracy of the developed network was tested by comparing the data generated from the network with those of an expert from a local die casting industry. It was established that by using this network the selection of process parameters becomes much easier, so that it can be used by a novice user without prior knowledge of the die casting process or optimization techniques.     

基于响应面法的无芯模成形精度研究

目的 提高无芯模旋压零件的尺寸精度.方法 利用双旋轮旋压机床,采用响应面实验优化设计方法,对铝合金零件分别从旋轮进给速度、芯模转速、锥形件的成形角度、坯料与成形件最大开口直径比等方面进行研究,建立其与尺寸精度的预测模型,采用Design-Expert软件对尺寸精度进行回归系数及方差分析,并对此工艺参数进行优化,得到最优...     

A356.2铝合金铸旋车轮涂装后内轮缘部位的力学性能变化

目的 研究大尺寸A356.2铝合金铸旋车轮内轮缘部位经涂装烘烤后力学性能的变化,以及取样部位的厚度对性能的影响。方法 通过对热处理毛坯、热处理毛坯过喷涂烘箱、热处理毛坯机加工后过喷涂烘箱A356.2铝合金铸旋车轮内轮缘部位力学性能进行对比分析。结果 分析表明,热处理毛坯经涂装烘箱烘烤后内轮缘部力学性能会发生变化,强度会有所提高,伸长率会有所下降;内轮缘部位力学性能变化幅度会受轮型状态或结构的影响,轮型内轮缘较薄、重量较小的轮子强度提高幅度较大,但伸长率下降幅度并不十分明显。结论 涂装烘烤对T5热处理的A356.2铝合金铸旋车轮内轮缘部位性能有影响;同时,内轮缘厚度、轮子重量对性能的变化也有影响。     

Verbund‐Gießschmieden hybrider Aluminiumbauteile

In compound‐cast‐forging of hybrid aluminum parts the positive characteristics of casting and forging processes as well as the different materials are combined. This makes it possible to produce components with complex geometries and different local characteristics. Component areas with high complexity (e. g. with an undercut) are cast, areas that are exposed to high mechanical stresses, are forged. In the conducted investigations a preformed, massive formed semi‐finished part out of a wrought aluminum alloy was joined with a die‐cast aluminum alloy by casting and forming from the casting temperature in one cast‐forging process. The results of the studies show a good joining quality of cast‐forged components made of different aluminum alloys.