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铝合金汽车轮毂铸件凝固过程缺陷CAE分析

作者:Simwe    来源:佳工机电网    发布时间:2012-06-05    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

1 引言

缩孔、缩松缺陷是铸造生 产中常见的缺陷,铸件凝固过程数值模拟的主要目的就是要预测铸件凝固过程中缩孔、缩松的形成,从而实现对铸件内部质量的控制。铸件成形过程通常经历液态冷 却、固液转变和凝固后的继续冷却过程。其中液态冷却和固液转变一般产生较大的收缩。在铸件凝固初期,金属的液态收缩和固液转变所产生的收缩如果得不到有效 的补缩,如冷却不合理,补缩通道过早的凝固被堵塞,就会在铸件中产生缩孔。—般缩孔表现为一次缩孔、二次缩孔等。而在铸件凝固后期,最后凝固部分的液态金 属由于温度梯度很小,将以同时凝固方式进行凝固。开始是在整个液态金属内出现许多细小的晶粒。随着温度降低和晶粒的长大以及新晶粒的产生,最后凝固部分将 出现许多被晶粒所隔离的孤立的液态金属,或者出现虽未被晶粒完全隔离,但与外界液态金属的通道很小的液态金属。由于此时液态金属的粘度很大,外界的液态金 属很难给予补缩,这些液态金属在进一步冷却和凝固时,将与缩孔产生的过程—样,产生许多细小的孔洞,形成宏观缩松。同时,在晶粒的枝晶之间也将残存许多被 孤立的液态金属。这些液态金属在凝固时,将产生更多和更细小的孔洞,形成微观缩松。

2 影响分析

下面以某厂的铝合金轮毂铸件为例,利用CAE技术分析低压铸造凝固过程中浇注速度、冷却方式和模具结构对缩松,缩孔的影响。

(1)取浇注速度为1m/sec、3m/sec、5m/sec、8m/sec。铸件浇注温度取700℃;模具预热温度:200℃;空气温 度:20℃;模具与模具界面热交换系数:1000W/(m2.K);模具与铸件界面热交换系数:1500W/(m2.K);模具与空气热交换系数:10W /(m2.K);涂料与模具热交换系数;600W/(m2.K)。轮毂铸件材料ZL101,即:ω(Si)=7%;ω(Mg)=0.33%,余量为铝— ZL101铝合金。侧模为两横对开式。上、下模材料采用热作模具钢H13,侧模选用35CrMo模具钢。具体分析,如图1所示。

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图1 不同速度铸件缺陷分析
(a)v=1m/sec (h)v=3m/aec (c)v=5m/sec (d)v=8m/sec

 
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