铝合金曲轴后端盖压铸模浇注与排溢系统优化设计

摘要

为满足某发动机曲轴后端盖铸件高质量的外观与密封要求,针对该铝合金零件进行了高压铸造模具的浇注与排溢系统优化设计。首先根据铸件形貌和尺寸特征进行浇道、内浇口和排溢槽的理论设计,随后采用ProCAST软件模拟高压铸造充型、凝固过程,对铸件的卷气、缩松、缩孔及组织进行预测分析。研究发现,方案1的平直型横浇道浇注方案,金属液冲击型芯容易产生紊流和飞溅,且设置在铸件中间和下部的排溢系统不能减少紊流,易形成裹气和大的缩孔缺陷;而方案2为钳形浇道,去除方案1铸件中部的溢流槽并将下部连通溢流槽改为两个,明显改善铸件内裹气和缩孔现象,确定方案2为最终方案。试模铸件外观质量良好,经X射线探伤发现铸件无裂纹,厚大缩孔位置与缺陷仿真预测良好吻合;金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察组织发现,铸件晶粒细小、组织致密,晶粒取向差小,内部应力小,与组织和应力仿真结果一致;能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)分析表明,铸件成分均匀,组织内部无杂质。本研究可为端盖类铝合金压铸件模具及工艺开发提供参考。