基于数值模拟的ZL205A泵壳铸件金属型加压凝固工艺研究

摘要

ZL205A泵壳铸件油腔管路多、壁厚截面结构复杂,采用传统铸造工艺生产周期长、批产合格率低.本文结合ProCAST仿真软件与材料组织性能测试设备对其3D打印砂芯和金属型加压凝固铸造工艺进行了分析研究.ZL205A泵壳铸件在传统重力充型条件下,2.5 s内完成了整个充型过程,流动平稳未见明显的卷气、紊流,冒口区域凝固至19.48 s时呈糊状,补缩效果受限,凝固结束时在铸件内部可见明显的缩孔、疏松缺陷.选用3D打印砂芯与金属型浇注模具,模具预热温度与熔体浇注温度分别调整为220～250°C和725～730°C,充型加载压力和保压时间分别选择为0.4～0.8 MPa和2～3.5 min,明显减少了ZL205A泵壳铸件内部的疏松及缩孔缺陷;经T5热处理后铸件本体剖切试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了480 MPa、419 MPa与8％,主强化相Al2Cu呈圆盘状形貌,平均直径约为120 nm,平均厚度约为20 nm,在初生α-Al基体内部弥散析出,Ag元素添加后在初生α-Al基体内部均匀分布,Zr、Sc元素沿Al2Cu强化相分散分布.