基于数值模拟的铝合金壳体的铸造工艺优化

太原工业学院基于数值模拟的铝合金壳体的铸造工艺优化指导老师：梁红玉、白瑞122018208朱刚2016年6月20日目录1.研究背景2.研究内容3.研究方法4.模拟分析5.结论1.研究背景铝合金在今天社会生产中发挥着越来越重要的作用，铝合金零件主要靠铸造方式制成，而我国目前的铸造水平还不是很高，为了顺应当代可持续发展的生产方式，优化铝合金铸造工艺变得必不可少。并且金属重力型铸造又是一种常用的铸造方法，随着时代的发展，计算机和传统的生产方法相给合，使用计算机进行零件设计，铸造模拟已经成为了一种生产趋势，既提高了生产效率，又减少了资源浪费，所以本课题的研究很具有意义。2.研究内容1.查阅相关铸造书籍，根据壳体零件设计浇注系统和冒口；2.使用Pro-E绘制壳体零件、浇注系统和冒口；3.使用华铸CAE模拟铝合金铸造生产过程，观察零件上是否存在缩孔缩松缺陷，对冒口形状尺寸和铸造温度进行修改，寻找最优的冒口尺寸和铸造温度。3.研究方法

该壳体的轮廓尺寸为最大直径φ412mm，两个平台直径分别为φ240mm，φ168mm，高300mm，最薄壁厚为23mm，最厚壁厚64mm，重48kg，材质为ZL113。

浇铸系统总长度为530mm，分为浇口，直浇道，横浇道，内浇道四部分

顶冒口底面直径为168mm高为200mm拔模斜度为80°四个小冒口长、宽、高均为80mm导圆角Φ10mm侧面补贴长50mm将各部分装配到一起形成总装图，导出stl文件4.模拟分析前置处理12用于凝固用于充型计算分析重力补缩的原理为随着温度降低，部分熔液变为固体，体积收缩，在重力作用下该区域的上端会产生孔隙，从而形成缩孔缩松。

液相分布铸型压力铸件色温缩孔缩松通过对液相分布，观看铸件凝固过程液态分布情况，以此判断铸造的凝固收缩可能发生的部位，孤立液相区会进一步冷却凝固，最后可能产生缩孔缩松结果分析方案一方案二方案三方案四顶冒200mm侧冒80mm补贴50mm顶冒100mm侧冒90mm补贴50mm顶冒50mm侧冒80mm补贴98mm顶冒25mm侧冒72mm补贴98mm冒口优化方案五方案六顶冒25mm侧冒60mm补贴98mm顶冒25mm侧冒50mm补贴98mm由上表可得，方案五为最合适的冒口设计740℃720℃700℃680℃温度优化综上，740℃的铸造初始温度为最优温度最优铸造工艺顶冒口25mm侧冒口60mm补贴98mm初始温度740℃5.结论1.基于Pro-E的设计平台，可以将所设计的零件形象直观的展现在我们面前，让设计趋于简单化，容易修改设计中出现的错误，提高了设计人员的设计效率和兴趣，为后期的铸造模拟提供了强大的数据支持。2.将华铸CAE模拟软件应用到铝合金铸造工艺优化的设计中，成功解决了铸件出现缩孔缩松的问题，实现了铸造过程的可视化，让人们更好的了解铸造时的充型及凝固过程，对铸造过程中铸件温度，铸型温度，铸型压力，液相分布等变化有基本认识。3.通过华铸CAE软件对铝合金壳体的铸造模拟，获得的最优铸造方案可以直接应用于现实生产，不仅可以有效的降低次品率，还可以节约材料和能源。获得高质量的铸件，对未来的使用者有了更安全的保障。4.将Pro-E和华铸CAE结合使用在铸造工艺上，是现代