大型复杂铝合金箱体低压铸造数值模拟及工艺优化

摘要

低压铸造是一种反重力铸造，液态合金在压力作用沿着升液管自下而上的充满铸型型腔，并在一定压力作用下而凝固成形的铸造方法。是一种较为先进的铸造成形方法。铸造数值模拟技术可以模拟低压铸造过程中的凝固过程，可以预测铸件可能产生的缺陷，随着市场的需要，砂型低压铸造箱体越爱越多，也越来越复杂。本文主要针对大型复杂铝合金箱体的工艺设计、数值模拟以及工艺优化开展工作。通过数值模拟确认最优工艺后进行生产。
　　本文根据铝合金箱体尺寸大、结构复杂、壁厚差异大的特点，完成了砂型低压铸件浇注系统、工艺参数及其他初始工艺方案的设计。并对铸造过程进行了数值模拟分析，预测了铸件可能出现缺陷的位置及类型。根据模拟结果，对工艺方案进行了优化设计，并通过模拟对比分析得到了较为理想的工艺方案：⑴改进了浇注系统，保证顺序平稳充型；⑵对低压铸造过程工艺参数进行了模拟分析，确定了最佳的压力参数0.108MPa、压力时间1500s；⑶对局部厚大部位增加了冷铁，将浇注温度降至680℃，保证了铸件按照预期的凝固顺序进行凝固；⑷在熔炼过程加强精炼除气，控制合金液的含气量以帮助减少缺陷的产生。最后按照优化后的工艺方案进行生产获得了高质量的铸件。

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第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 低压铸造技术特点及其应用

1.3 铸造过程数值模拟研究现状

1.4 本论文的研究内容

第二章 铸造过程仿真模拟方法及软件

2.1 低压铸造过程数值模拟的技术路线

2.2 铸件的结构特点及几何造型

2.3 低压铸造过程数值模拟的数学模型

2.4 铸造过程数值模拟软件介绍

2.5 本章小结

第三章 箱体的铸造工艺

3.1 ZL101A合金成分及铸造特性

3.2 铸造工艺方案

3.3 低压铸造工艺参数的计算分析

3.4 使用设备

3.5 本章小结

第四章 模拟仿真及工艺方案的优化

4.1 初始工艺模拟仿真及缺陷分析

4.2 铸造工艺参数的优化

4.3 浇注系统的优化

4.4 浇注温度的优化

4.5 凝固顺序的优化

4.6 窗口、盖板部位的优化

4.7 L形油道部位缺陷分析及优化

4.8 立柱部位缺陷分析及优化

4.9 实际产品情况

4.10 本章小结

第五章 结论

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录