铝合金连杆的挤压铸造成形技术及应用研究

摘要

目前，铝合金被大量用于压力铸造和锻造工艺生产，但是都存在一些缺点。由于挤压铸造工艺结合了两者的优点，在不同程度上克服了它的某些不足。连杆作为传递运动和力的重要零件，其工作性能不仅受到零件强度的影响，零件的重量也是主要因素之一，随着对铝合金材料研究的不断深入，高性能铝合金连杆的制造技术也不断改进。
　　本文根据铝合金连杆的结构特点和技术要点，全面分析了铝合金连杆的成形方案，并且对不同方案进行了对比分析，决定采用间接挤压铸造及双重挤压铸造工艺成型该零件，介绍了几种成形工艺的模具设计及其工作过程。采用UG三维建模软件完成了零件及几种模具结构的设计，同时利用ProCAST铸造模拟软件对金属液的充型过程、凝固过程进行了模拟分析，研究了浇注温度、充型速度、压力等对铸件质量的影响，优化了铝合金连杆成形工艺方案和工艺参数。根据模拟结果确定了最佳工艺参数，即：浇注温度700℃、模具温度250℃、比压80MPa、保压时间40s左右。
　　在双重挤压铸造过程中，第一次挤压的目的是为了保证液态金属能够很好的充型，第二次挤压则是使液态或半液态金属能够在压力作用下进行补缩。因此，压力的大小对冒口有效补缩距离的影响也是本文实验研究的重点。本文以ADC12铝合金为研究对象，利用不同压力下，实验制件中出现缺陷以及其组织形貌的特点，总结分析了压力对制件质量的影响。实验结果表明，①压力对制件的宏观缩孔补缩是有效的，并且随着压力的增大，补缩效果越好，当压力增大到2.5MPa时，铸件的宏观缩孔基本消失；②在压力补缩的范围之内，压力对制件晶粒大小也有影响，压力越大，制件晶粒越小，随着压力的不断增大，晶粒大小基本不变。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 选题意义

1.2 挤压铸造技术概述

1.3 铸造过程数值模拟技术发展概况

1.4 课题来源及研究目的和内容

2 铝合金连杆挤压铸造工艺方案研究及模具设计

2.1 连杆的挤压铸造工艺方案分析

2.2 铝合金连杆的间接挤压铸造模具设计

2.3 铝合金连杆的双重挤压铸造模具设计

2.4 本章小结

3 铝合金连杆挤压铸造数值模拟及工艺参数优化

3.1 铸造模拟软件ProCAST

3.2 数值模拟前处理

3.3 模拟结果分析及方案改进

3.4 工艺参数的优化

3.5 本章小结

4 挤压力对铸件质量的影响

4.1 冒口有效补缩距离的概述

4.2 实验材料的准备

4.3 实验模具设计及方案设计

4.4 试验过程及方法

4.5 实验结果分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附 录