铜合金压铸工艺的研究

摘要

压铸是近代金属加工工艺中发展较快的一种高效率、少无切削的金属成形精密铸造方法，这种工艺方法已广泛地应用在国民经济的各行各业中。在压铸过程中，铸件内部经常出现气孔和缩孔、缩松等缺陷。针对该问题，本课题在铜合金压铸过程中，如何避免气孔缺陷以及压铸成型性等方面进行了研究。 本文分析了Solidworks和ProCAST的数据结构。利用了两者接口的sm1+sm2=sm3形式解决了压射室运动模拟模型创建的问题。解决了数据接口难的问题，建立实验用慢压射压射室部分模型。并利用Shell模型在Pro/E环境中建立包括铸件与铸型实体表面的特殊壳体，该方法可以解决CAD/CAE软件之间数据传递问题。 利用ProCAST模拟，得出在给定压射室参数条件下，慢压射加速度在2m/s<'2>时，压射室内金属液将气体完全排出，该加速度条件下，当模具温度200℃，浇注温度1150℃时，获得最佳铸件。 真空压铸可减少铸件内部气孔、改善铸件表面质量和保持生产过程铸件尺寸的稳定性、降低压射比压，延长模具寿命。本文设计并制造了铜合金压铸用真空系统。并对该系统进行了计算验证。 在真空压铸模具设计过程中，通过对原有铜合金轴承保持架模具的改造，实现了在不需全封闭模具的条件下，通过对排气道的多点抽气，加螺旋形排气道的方法，对模具型腔进行抽真空。该方法模具改进简单，减少技术难度和成本，并提高了铸件质量。 推出慢压射理论加速度理论计算公式，以及真空压铸理论加速度理论公式，通过实际计算，得出实验室一定条件下的加速度范围1.39～4.4m/s<'2>，有效地解决了铜合金压铸过程中，由于压射室慢压射卷入气体以及压铸过程中常见气孔缺陷。 从产品解剖的各个断面来看，产品出现缺陷的部位与凝固状况的模拟结果基本一致，从而达到预测产品缺陷的目的。通过该工艺参数，可以获得完整铸件。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1压铸发展

1.1.1压铸的发展

1.1.2压铸的实质及特点

1.1.3压铸的缺点

1.1.4压铸工艺参数的选择

1.1.5慢压射理论及其技术研究概况

1.2真空压铸技术

1.2.1真空压铸的发展及趋势

1.2.2真空压铸的特点

1.2.3真空压铸密封的方法

1.2.4真空压铸模具设计注意事项

1.3压铸的数值模拟

1.3.1铸造数值模拟技术存在的问题

1.3.2数值计算的一般过程与方法

1.4铸件缩孔、缩松、热裂缺陷的预测

1.5Procast软件的介绍

1.6课题的提出

2铜合金轴承保持架压铸过程的数值模拟

2.1 Solidworks与ProCAST接口方式的探讨

2.1.1 Solidworks文件输出方式

2.1.2 ProCAST文件读入与处理方式

2.1.3 Solidworks与ProCAST的接口方式比较分析

2.1.4其它接口方式

2.2轴承保持架慢压射过程的模拟

2.2.1三维实体建立模型及网格划分

2.2.2热物性参数的设置

2.2.3模拟过程中的工艺参数设置

2.2.4数值计算与模拟

2.2.5充型与凝固过程模拟及分析

2.2.6缩孔及缩松缺陷预测与结果分析

2.3铜合金轴承保持架压铸工艺数值模拟

2.3.1三维实体建立模型

2.3.2网格划分

2.3.3工艺参数设置

2.3.4充型与凝固过程模拟及分析

2.3.5凝固过程

2.3.6缩孔及缩松缺陷预测与结果分析

2.3.7本章小结

3慢压射技术及真空压铸相结合及应用

3.1实验条件压铸机及工作参数

3.2合金熔炼装置及仪器

3.3铜合金轴承保持架压铸成形试验用模具

3.4真空系统的设计

3.5充型时真空度和充型速度的计算

3.5.1真空度计算

3.5.2真空泵的选择

3.6真空系统与慢压射技术的结合

3.6.1临界慢压射速度的理论计算

3.6.2真空系统与慢压射技术

3.7试验用真空压铸模具的改进

4生产验证结果及分析

4.1铜合金轴承保持架的生产

4.1.1合金成分

4.1.2压铸工艺方案

4.2试验结果及分析

4.2.1慢压射技术及真空系统对压铸件的影响

4.2.2本章小结

5结论

参考文献

在学研究成果

致谢