A356铝合金流变挤压铸造工艺及数值模拟研究

摘要

本文以A356铝合金为研究对象，运用了数值模拟和试验两种方法研究流变挤压铸造工艺。前期用数值模拟完善浇铸系统指导修模，提高了生产效率。后期基于LSPSF流变制浆工艺，采用标准正交实验方案进行试验，分析得出最优工艺参数组合，并进行了试验验证，有效减少了试验工作量。
　　本研究主要内容包括：⑴利用数值模拟软件Anycasting对两种不同的铸件模型进行数值模拟，对比了两模型在充型凝固过程中的金属流动和卷气情况，分析了原模型中气孔、夹渣等缺陷发生的位置及其原因，获得了较优的解决方案，并进行了试验验证，模拟结果与试验吻合良好。用数值模拟方法指导修模，减少了修模过程的盲目摸索和试验次数，有效的提高了生产效率。⑵在模具修改完善后，利用标准正交实验验方法进行流变挤压铸造工艺的实验研究，分析模具预热温度、挤压比压、挤压速度三个参数对铸件组织和性能的影响，通过极差和方差分析获取了各指标的因素主次顺序、最优的实验组合及各因素的显著性，并对最优组合进行了试验验证。基于LSPSF工艺稳定的制浆水平，流变挤压铸造工艺参数对微观组织指标的影响较小，仅模具温度为主要影响因素，其对当量直径的影响较为显著。流变挤压铸造工艺参数对力学性能各指标的影响较大，各因素的影响主次顺序依次为挤压比压、模具温度、压射速度，最佳工艺参数组合为挤压比压50MPa，模具温度200℃，压射速度0.5m/s；并最终通过试验验证证实了最优参数组合的结论。在最优工艺组合条件下生产的A356铝合金铸件，组织细小圆整，晶粒的当量直径为70-80μm，形状因子在0.62左右，铸件T6热处理后的性能达到：抗拉强度328MPa，屈服强度257MPa，延伸率10.6％。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 半固态成形技术

1.3 流变挤压铸造成形技术

1.4 铸造过程的数值模拟

1.5 研究意义和内容

1.6 本章小结

第2章 研究方法

2.1 研究路线

2.2 实验材料

2.3 实验设备

2.4 本章小结

第3章 流变挤压铸造数值模拟

3.1 数值模拟数学模型及模拟过程

3.2 数值模拟完善铸件模型

3.3 本章小结

第4章 流变挤压铸造工艺研究

4.1 实验过程及内容

4.2 试验结果及分析

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果