低压铸造铝合金轮毂模具热变形的数值模拟

摘要

目的针对模具高温变形影响低压铸造铝合金轮毂尺寸精度的问题,通过数值模拟和实验相结合的方式,揭示低压铸造过程中模具的变形规律。方法建立了低压铸造过程中描述模具热力学行为的数学模型以及铸造多循环计算方法,进行了轮毂低压铸造实时蓝光扫描验证,通过模拟与实验结果的对比验证,研究了轮毂低压铸造过程中的模具温度、应力及变形规律。结果模拟与实测温度对比结果表明,两者变化趋势基本一致,侧模和下模在开模时刻的最高温度分别为486℃和512℃。侧模的模拟与实测温度峰值的相对误差为2%,下模模拟与实测温度最大相差23℃。变形模拟与实时扫描结果均表明,侧模热变形呈曲率减小趋势,按变形大小划分,侧模型腔表面存在小变形(-0.04-0.16mm)、过渡(0.16-0.48mm)和大变形(0.48-0.89mm)3个变形区域,侧模变形的模拟精度约80%;下模平面沿轮毂轴向下沉0.4mm,变形模拟精度约75%。结论所建立的热变形模拟方法可以较好地计算铝合金铸造模具热变形,阐明铝轮毂低压铸造模具变形规律,为后续模具反变形设计、提高轮毂尺寸精度提供研究基础。