ZL201铝合金副车架铸件的工艺仿真及数值模拟

为了探讨铸造过程中ZL201铝合金副车架铸件微观组织的演变历程，基于有限元理论，对ZL201副车架铸件的铸造工艺和微观结构的变化过程进行了分析，采用XRD和OM表征了ZL201铝合金的相组成和金相组织。采用有限元法模拟了ZL201副车架的铸造工艺以及热力学方法计算了ZL201的相组成。结果表明，在C45浇铸模具温度为250 ℃，压力为0.4 MPa，铸造温度为750 ℃的条件下，ZL201副车架铸件填充率为98%，浇铸时间为10 s；经过热处理后，θ相（Al₂Cu）溶解在铝基体中形成固溶体强化相，晶粒尺寸增大。     

机械振动对ZL101消失模铸造组织及性能的影响

将自制变频三维振动台应用于ZL101铝合金消失模铸造中,研究了不同频率、不同振动方向的机械低频振动对ZL101组织及性能的影响.试验结果表明,在ZL101铝合金消失模铸造凝固过程中进行机械振动能有效细化铸件组织,降低针孔率,提高铸件抗拉强度和伸长率.对比分析表明,振动频率为20～60 Hz且采用垂直方向振动时,铸件的组织较好,抗拉强度和伸长率可达180 MPa和2.7%.     

一体式空心副车架快速试制工艺

对铝合金一体式空心副车架开展砂型反重力铸造研制工作。为缩短铸件研制周期,首先利用PROCAST软件对一体式空心副车架进行热分析,根据分析结果设计砂型反重力铸造工艺,进一步对铸件充型和凝固过程的流动场、温度场进行计算,并结合缩松和氧化物数值模拟结果判断铸件内部缺陷大小及位置,最终确定铸造工艺方案。在此基础上,采用3D喷墨打印技术快速制备砂型、砂芯并浇注,完成了一体式空心副车架的快速试制。对一体式副车架凝固过程进行了应力分析,并利用激光三维扫描对比铸件热处理前后的变形情况。结果显示,空心副车架铸件质量良好,力学性能较高。     

挤压铸造铝合金副车架的显微组织与力学性能

使用间接挤压铸造工艺和立式SCV-20 000kN挤压铸造机,生产了A356铝合金副车架。通过金相观察、力学性能测试和扫描电镜分析了副车架的显微组织和力学性能。结果表明,在浇注温度为690~710℃,压射比压为95 MPa,模具温度为240℃,保压时间为20s时,铸件表面无铸造缺陷,内部组织致密。T6条件下,铸件的抗拉强度为291 MPa,伸长率为9.2%,硬度(HBW)为96。台架试验证实挤压铸造汽车副车架疲劳性能符合要求,提高了整车的轻量化水平。     

压力场对ZL101铝合金消失模铸造性能的影响

采用自行研制的压力凝固试验装置,研究了ZL101铝合金消失模铸造过程中,不同的压力和加压速率对铸件性能的影响.试验结果表明,随着外加压力的增加.铸件的密度和力学性能逐步提高,孔隙率显著降低,当外加压力达到0.5MPa以上时,ZL101消失模铸件的力学性能提高趋缓;加压时,不同的加压速率对消失模铸件的密度及性能影响很大,当加压速率为0.003～0.030 MPa/s时,铝合金消失模铸件性能较好;由于在压力下凝固,ZL101铝合金消失模铸件针孔等缺陷减少、密度提高,铸件耐腐蚀性进一步提高.     

低压铸造对ZL101A合金力学性能的改善

ZL101A是航空工业中最为广泛应用的热处理型铸造铝合金,但在生产实际中力学性能常常不能满足航空标准的要求.试验比较了重力铸造和低压铸造对ZL101A铝合金的力学性能和微观组织.结果表明,在相同的熔铸工艺和热处理条件下,低压铸造试样的强度,特别是伸长率得到大幅度提高.     

汽车铝合金副车架挤压铸造工艺设计和产品开发

面向汽车制造轻量化的需求,研究和开发了汽车铝合金副车架挤压铸造工艺,并采用数值模拟的方法对工艺进行了优化。使用SCV-2500型立式挤压铸造机开展副车架产品的试制,结果表明,优化工艺能显著减少铸件的缩孔缩松缺陷。从铸件本体取样以观察其微观组织,结果表明,在挤压铸造工艺条件下,铸件组织均匀。经过T6热处理强化后材料的抗拉强度可达到280 MPa,屈服强度可达到225 MPa,伸长率可达到8.1%,硬度为HB95。     

低压铸造铝合金副车架的数值模拟及试验验证

基于CATIA软件进行副车架结构及浇道设计,并利用HyperWorks软件平台建立副车架有限元模型,分析其刚度、强度和模态,运用ProCAST软件对副车架低压铸造过程进行数值模拟,并对低压铸造生产的整体空心式铝合金副车架进行可靠耐久性验证,结果满足性能要求。     

基于机械振动的铝合金低压铸造工艺研究

研究了铝合金低压铸造凝固过程中机械振动频率和时间对ZL101铝合金组织、综合力学性能的影响。结果表明:机械振动使铝合金的组织更加均匀细化;机械振动频率和时间均能影响铸件的力学性能,且机械振动频率影响要大于机械振动时间。当机械振动频率为50 Hz、振动时间为60 s时,铸件的抗拉强度和伸长率最大,分别为224.8 MPa和3.9%;当机械振动时间为60 s时,振动频率从30 Hz提高到50 Hz,铸件的抗拉强度和伸长率分别提高了25.59%和20.0%。     

ZL101A铝合金铸造-热处理一体化工艺

为了节约能源,降低生产成本,研究了ZL101A铝合金铸造-热处理一体化工艺,即铸件出模后直接进行固溶和后续的人工时效。利用铸件的余热,实现了铸造和热处理的连续作业,并在固溶阶段将保温时间缩短为T6处理的一半。铸件经铸造-热处理一体化工艺处理后,抗拉强度达305 MPa,伸长率为4.64%。与T6热处理工艺比较,ZL101A铝合金经一体化处理后,强度与T6工艺处理相近,伸长率比T6处理有所降低,但达到了国标要求,而且工时缩短50%左右,能耗减少将近35%。     

低压铸造ZL114A铝合金舱段壳体铸件工艺研究

以ZL114A合金舱段壳体铸件为研究对象,对其铸造工艺进行设计,并通过相关的数值模拟和工艺试验分析,确定了局部激冷及较高压差下凝固的舱段壳体低压铸件工艺方案和工艺参数。对低压铸造成形ZL114A合金舱段壳体铸件的窗口部位进行剖切取样测试分析,发现经固溶和双级时效处理后,其抗拉强度为349 MPa,屈服强度为288 MPa,伸长率为7.7%,达到了设计要求。     

ZL205A副车架结构设计与成形工艺仿真优化

对ZL205A铝合金副车架结构与工艺设计进行分析,借助FDM与FEM模拟完成了凝固过程充型场、温度场与应力应变场的仿真计算分析。通过工艺预留孔位置、尺寸结构优化与T5热处理工艺参数优化,确定了副车架铸件的自由充型工艺方案。结果表明,副车架铸件实现了平稳充型与自内向外的顺序凝固,凝固热应力峰值为47.17 MPa,经T5热处理后本体试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为510 MPa、402 MPa与6.8%,满足了技术指标要求。     

工艺条件对消失模铸造ZL101铝合金组织与性能影响

采用不同填充砂和直浇道类型的消失模工艺铸造ZL101合金试样,分析比较其组织与性能。结果表明,填充铁丸比填充宝珠砂的消失模铸造ZL101合金针孔少、组织细小,铸态与T6热处理后的抗拉强度提高10%以上;用空心纸管代替EPS泡沫做直浇道,可以减少铸件针孔,改善合金组织,从而提高铝合金铸件的力学性能。     

高导电性铝硅合金的工艺试验及应用

在高压电器产品中,内装导体类零件不仅要满足ZL101A材质力学性能要求,还有电导率大于45%的要求,目前常规的铸造铝硅合金ZL101A-T6只有36%.为此进行了铸造铝合金材料高导电性能的工艺试验,试验在ZL101A合金的基础上,根据其综合性能要求及各元素在合金中的作用确定了试验合金的成分,将铸铝合金ZL101A-T6热处理调整为T7(国标中称固溶处理加稳定化处理),结果满足了铸件电导率大于45%的技术指标.     

基于MGM(1,N)的铝合金消失模铸造力学性能预测

研究了ZL101铝合金消失模铸造压力场对铸件力学性能的影响。建立了压力与铸件密度、抗拉强度、硬度的MGM(1,N)模型,并对模型的背景值进行了优化。模型不仅可以用于拟合压力场与铸件力学性能之间的关系,并可用于预测不同压力下铸件密度、抗拉强度、硬度的大小。试验表明,模型有较高的预测精度,对ZL101铝合金消失模铸造工艺优化和使用具有积极作用。     

轿车铝合金副车架铸件铸造工艺改进

铝合金副车架外形尺寸较大,结构复杂,壁厚不均匀,铸造难度较大。分析了铝合金副车架在砂型铸造时产生铸造缺陷的原因,并对铸造工艺进行了优化改进。试验结果表明,通过优化浇注系统及增加精炼除气时间等工艺改进,可以消除缩松及气孔等铸造缺陷,生产出合格铸件。     

真空低压消失模壳型铸造和消失模铸造铝合金组织和性能对比

利用光学显微镜(OM)、扫错电镜(SEM)等对真空低压消失模壳型铸造和消失模铸造A356铝合金的组织和性能进行对比分析。结果表明:真空低压消失模壳型铸造A356铝合金组织比消失模铸造A356铝合金组织细小、致密,其初生相晶粒尺寸和共晶硅尺寸都远小于消失模铸造铝合金的,孔隙率低于消失模铸造铝合金的、密度高于消失模铸造铝合金的。真空低压消失模壳型铸造A356合金的拉伸断裂方式以韧性断口为主,消失模铸造铝合金的断裂方式以脆性断口为主;铸件经T6热处理后的抗拉强度、伸长率和布氏硬度分别达到278.27 MPa、8.10%和93.1HB,较消失模铸件的分别提高了20.2%、166.4%和17.6%;其铸件表面质量也优于消失模铸件的表面质量。     

挤压铸造SiC_p/ZL111铝基复合材料

研究了含量为20%的SiC颗粒增强ZL111铝基复合材料锭重熔后,挤压铸造件的组织和性能。结果表明,可以采用卧式挤压铸造方法制备铝基复合材料铸件,浇注温度为710℃,挤压冲头速度为0.4m/s,比压为135MPa;组织内SiC颗粒分布仍然保持分散,没有发生团聚,铸件不同部位SiC含量基本一致;但是SiC颗粒只分布在共晶组织内;铸件耐磨性显著提高,导致切削加工刀具磨损急剧增加,但布氏硬度(HB)为76.7～94.4,与ZL111铝合金相差不多。     

铸造工艺对ZL114A铝合金铸件性能的影响

通过试验和数值模拟方式研究了重力铸造和低压铸造两种浇注方式对ZL114A铝合金平板铸件组织和性能的影响。结果表明,在熔炼工艺、热处理工艺相同的情况下,低压铸造铸件的力学性能均高于重力铸造铸件的性能,特别是伸长率明显;重力铸造条件下,铝液充型过程金属液易产生紊流,引起双层氧化膜裹着气泡卷入铸件使铸件产生缩松和气孔,其是试样断裂的裂纹源;重力铸造时由于缺乏有效补缩压力,铸件内部有明显缩松缺陷;低压铸造可以使金属液平稳充型,铸件中不会卷入双层氧化膜,而且铸件无明显缩松缺陷。     

重力铸造铝合金副车架的数值模拟和试验验证

针对铝合金副车架的外形特点,结合实际铸造工艺,利用Adstefan软件模拟了副车架铸铝件的铸造过程。同时对铸造工艺参数进行优化设计,并将模拟结果应用到试验中。在模拟过程中,由于副车架形状不规则且壁厚不均匀,易形成缩孔等缺陷。经过铸造工艺的优化,得到了最佳的浇注温度为700℃、浇注速度为15 cm/s、模具温度为350℃。通过对试制铸件的金相观察,验证了优化后的副车架内部缺陷大大改善,满足了生产要求,从而探索出一条开发试制副车架的有效途径。