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铝合金油底壳真空压铸工艺研究

作　者: 张培柳
导　师: 曹韩学
学　校: 重庆大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝合金油底壳真空压铸压铸有色合金试样数值模拟
分类号: TG249.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

压铸具有生产效率高、铸件尺寸精度和表面质量高的优点。但是，压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用普通压铸工艺，铸件易产生气孔，不能进行热处理。作为压铸工艺的发展，真空压铸通过抽除型腔和压室内的气体，能够有效降低压铸件内的气孔率，进而提高压铸件性能。因此，本课题把真空压铸工艺引入铝合金油底壳的制备，以期解决铝合金油底壳普通压铸件多气孔问题。首先，采用MAGMA软件对压铸有色合金试样进行数值模拟，探讨真空度对铸件质量的影响。然后，采用有限差分法对油底壳普通压铸过程进行数值模拟，分析压铸缺陷的形成过程和分布特征，并与油底壳生产现场中得到的缺陷分布作对比，验证模拟结果的可靠性。最后，通过改进浇注系统和排溢系统，对油底壳进行真空压铸数值模拟，基于模拟结果，对油底壳原有压铸模具进行优化设计，开发设计铝合金油底壳真空压铸生产工艺。本文取得的主要研究结论如下：①设计了压铸有色合金试样的真空压铸工艺，并对真空压铸过程进行了数值模拟，结果表明：随真空度的增大，金属液充型时所受气体的阻力减小，充型速度增加，充型时间缩短。同时，随真空度的增大，金属液与型壁之间的气体减少，金属液对型壁的传热加快，型腔内金属液冷却速率增大。②油底壳普通压铸工艺数值模拟结果显示：油底壳销钉孔、螺纹孔和油道孔部位容易发生卷气行为。这与油底壳实际生产中出现气孔缺陷的部位相吻合。③油底壳真空压铸（工艺参数：真空度10KPa、浇注温度670℃、模具温度230℃、低速压射0.5m/s、高速压射4.8m/s、压射比压60MPa）数值模拟结果表明：该工艺参数下，金属液充型平稳，凝固顺序合理，补缩良好。④真空压铸工艺生产的铝合金油底壳，气缩孔缺陷得到改善，气密性检测无渗漏，产品合格。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 铝合金在汽车工业中的应用  9-11
  1.3 铝合金压铸件与汽车轻量化  11-12
  1.4 真空压铸研究现状  12-16
    1.4.1 真空压铸的发展  13-14
    1.4.2 国内外真空压铸系统  14-16
  1.5 本课题研究意义和内容  16-18
    1.5.1 研究意义  16
    1.5.2 研究内容  16-18
2 铝合金真空压铸工艺  18-28
  2.1 铝合金真空压铸理论  18-20
    2.1.1 帕斯卡原理  18-19
    2.1.2 伯努利定律  19-20
    2.1.3 连续式  20
  2.2 真空压铸与普通压铸的比较  20-24
  2.3 真空压铸工艺因素  24-26
    2.3.1 型腔内的真空度  25
    2.3.2 压射速度  25
    2.3.3 比压  25
    2.3.4 浇注系统  25-26
    2.3.5 合金的浇注温度  26
    2.3.6 模具温度  26
    2.3.7 铸件收缩率  26
  2.4 真空压铸设备  26-27
  2.5 本章小结  27-28
3 铝合金真空压铸工艺数值模拟研究  28-40
  3.1 铸造过程数值模拟的应用  29-31
    3.1.1 铸件充型过程数学模型  29-30
    3.1.2 铸件凝固过程数学模型  30-31
  3.2 真空压铸工艺参数设置  31-33
  3.3 真空压铸工艺结果研究  33-38
  3.4 本章小结  38-40
4 现有铝合金油底壳的质量问题  40-54
  4.1 铝合金油底壳缺陷分布统计  41-43
  4.2 铝合金油底壳典型缺陷分析  43-46
  4.3 油底壳普通压铸数值模拟分析  46-53
    4.3.1 模拟前处理  46-47
    4.3.2 参数设置  47-49
    4.3.3 压铸充型过程模拟分析  49-50
    4.3.4 压铸凝固过程模拟分析  50-52
    4.3.5 压铸缺陷的预测与分析  52-53
  4.4 本章小结  53-54
5 油底壳真空压铸工艺  54-66
  5.1 真空压铸工艺流程  54-55
  5.2 油底壳浇注系统和排溢系统的优化设计  55-58
    5.2.1 浇注系统的设计原则  55-56
    5.2.2 集渣包的设计原则  56
    5.2.3 排气槽的设计原则  56-57
    5.2.4 油底壳浇注系统和排溢系统的改进  57-58
  5.3 铝合金油底壳真空压铸数值模拟  58-63
    5.3.1 真空压铸数值模拟方案设计  58-60
    5.3.2 真空压铸充型过程模拟分析  60-62
    5.3.3 真空压铸凝固过程模拟分析  62-63
  5.4 铝合金油底壳真空压铸生产  63-65
  5.5 本章小结  65-66
6 结论  66-68
致谢  68-70
参考文献  70-74
附录  74
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  74
  B. 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录  74

铝合金油底壳真空压铸工艺研究

内容摘要

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