無冒口鑄造工藝改進及模具設計構思

無冒口重力鑄造工藝改進及模具設計構思二分析鑄造過程產生的原因摘要：通過對鋁合金無冒口重力鑄件結構特點補縮缺陷的分析，并使用ViewCast軟件對初始方案進行了數值模擬。原采用重力鑄造工藝，鑄件存在縮孔、縮松和澆不足等缺陷。針對上述問題進行工藝改進，設計并制造了擠壓鑄造成形模具，并用改制的擠壓鑄造設備進行工藝試驗。結果表明，通過優(yōu)化鑄造工藝，可大大改善不足和縮松鑄件質量。關鍵詞：擠壓鑄造；無冒口模具（個別地方有和專家相同地方完全屬巧合，還請見諒）。供稿：華益鋁輪一伍春華1工藝設計前的模擬在初始方案設計前，對鑄件進行一次模擬，觀察金屬液在鑄型內的模擬凝固過程和溫度分布狀態(tài)，找出孤立液相區(qū)出現的位置以及金屬液補縮量不足的部位，可以為安放澆注系統與冒口提供依據，為初始方案的制定提供參考。將鑄件的三維模型圖保存為STL格式文件后，導入ViewCast模擬軟件進行凝固模擬，網格剖分設定為200萬，該部分模擬參數可以在初始方案制定前確定：澆注溫度720°C，模具初始溫度280°C，凝固模擬過程深色表示鑄型內金屬液未凝固或呈半固態(tài)，淺色或透明部分表示鑄型內部的金屬液已經完全凝固。結合鑄件凝固過程模擬圖，對這些缺陷產生的原因就能做動態(tài)的分析，在凝固過程中t=220s時，可以看出鑄件厚度較薄的部位已經凝固，鑄型內左右兩部分的金屬液出現了斷開的趨勢；在t=230s時，鑄型內左右兩部分的金屬液已經完全斷開，形成兩部分的孤立液相區(qū)，孤立液相區(qū)的形成為鑄件內缺陷的產生提供了條件；在236s時刻，鑄件內孤立液相區(qū)范圍加大，數目增多，由大范圍的孤立液相區(qū)分化成小范圍的孤島區(qū)域，這些小的孤立液相區(qū)在凝固結束后就形成了縮孔、縮松缺陷，鑄件的中間邊的凸臺處金屬液形成了縮孔、縮松缺陷，鑄件的R角處金屬液持連通，這種連通會有助于鑄件內部金屬液的補縮，在該處較適宜放置保溫棉，對于產生孤立液相區(qū)的部位，可以使用外保溫消除。固均勻平穩(wěn)，此外，鑄件的中部在凝固過程中也會出現圓狀的孤立液相區(qū)，底模也需要放置保溫棉來消除，澆注系統的內澆套要適中，這樣就可以使用澆注系統對圓狀盤進行補貼。2初始方案的確定根據鋁合金壓鑄件的結構特點故要求部件氣密性好，內部組織致密、性能均勻，無砂眼、氣孔、縮孔、縮松和裂紋等鑄造缺陷。在鑄造過程中還要加強工藝控制。本文結合鑄造生產實踐，重點分析其鑄造過程中存在的問題，以優(yōu)化鑄造成型工藝。3 A356材料成分鋁錠材料為A356，化學成分見表1[1]:Si6.5?7.5%,MgO.2D?0,40氣F*Q2D%,CuWQ20%,M陽Q10%,ZnW0.1D%,Ti￡0.2。%;其他元素:扣種總和WCL15構鋁為余拭.4硬度輪轂的硬度在85-90之間是最合理的，個別小尺寸輪轂硬度可以高于這個范圍但也不能超過100。硬度過低會引起輪轂輕易變性，硬度過高會引起輪轂開裂。5傳統工藝及分析重力無冒口鑄造工藝是重力與低壓鑄造的結合體由我們開發(fā)的產品，以優(yōu)化鑄造在河北保定實驗制造。該鑄造廠依據其尺寸參數采用常規(guī)的低壓鑄造工藝，底注式澆注，頂部設置冒口，工藝簡單便捷，但95%以上的鑄件出現頂部澆不足現象，同時在厚大部位出現明顯縮孔，遠不能達到使用要求，廢品率為60%。其主要原因分析如下，在澆注過程中金屬液表面張力引起的拉普拉斯力對金屬液的流動狀態(tài)有顯著影響，拉普拉斯力P可表示為：P=4o/5式中：a為金屬液的表面張力；8為鑄件的壁厚。從式中可以看出，壁厚越小，拉普拉斯力越大，因此粘滯力也就越大，充型時需要的壓力相應越大。該筋條在帶有鑲嵌件的薄壁區(qū)處其壁厚僅為10mm，當金屬液流到此處，溫度驟然降低，粘度迅速增大，流動性變差，僅靠重力作用，不能完全成型，會出現澆不足的現象。由此可知，筋條越多金屬液粘滯力是造成鑄件澆不足的主要因素。即便為實現金屬液順利充型，采取提高金屬液的澆注溫度或對鑄型進行預熱的方法，雖能改善金屬液的流動性，延長流動時間，能夠在一定程度上解決充型的問題，但是由于引入了富余熱量，會使鑄件降溫緩慢，凝固梯度和凝固速度降低，這將導致鑄件內的晶粒粗大，惡化鑄件性能。從另一方面看，鑄造工藝設計不合理，主要由于鑄件充

型后在補縮過程中，補縮厚壁區(qū)的薄壁通道首先凝固，厚大部位的補縮通道受到阻塞，造成壁厚區(qū)域補縮不到，出現了明顯的縮孔、縮松。6工藝優(yōu)化及模具調整采用自制擠壓鑄造設備，底注式澆注，改變澆注和凝固過程中的充型壓力和補縮壓力，使金屬液在較大的壓力下平穩(wěn)充型，可消除鑄件澆不足的缺陷，并提高鑄件的致密度，生產的鑄件亦可進行熱處理。根據不同鑄造缺陷分析，為了加大補縮通道，在不影響使用性能的條件下，在與澆口相連的澆注通道部位設計個別的工藝筋，將起到較好的補縮效果，以消除縮孔、縮松現象。擠壓鑄造設備是由四立柱式液壓機改造的并配備輔助設備。其主要由動模、定模、壓室和推出機構等組成，其工作原理可描述如下：首先將定量的金屬液注入加熱的壓室中，液壓機活動上梁帶動動模下移、合模并鎖緊；合模后，啟動液壓機下方輔助液壓缸，使擠壓活塞推動壓室中金屬液向上移動■，金屬液經澆口進入型腔，充滿型腔后保壓一定時間；然后，液壓機上梁帶動動模向上移動，當固定在動模上的擋塊與限位釘接觸時，動模帶動拉桿向上移動， 此時與拉桿相連的拉板帶動推板向上移動，頂出鑄件，完成一個循環(huán)。

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