Gating system optimization of low pressure casting A356 aluminum alloy intake manifold based on numerical simulation

To eliminate the shrinkage porosity in low pressure casting of an A356 aluminum alloy intake manifold casting, numerical simulation on fi lling and solidifi cation processes of the casting was carried out using the ProCAST software. The gating system of the casting is optimized according to the simulation results. Results show that when the gating system consists of only one sprue, the fi lling of the molten metal is not stable; and the casting does not follow the sequence solidifi cation, and many shrinkage porosities are observed through the casting. After the gating system is improved by adding one runner and two in-gates, the fi lling time is prolonged from 4.0 s to 4.5 s, the fi lling of molten metal becomes stable, but this casting does not follow the sequence solidifi cation either. Some shrinkage porosity is also observed in the hot spots of the casting. When the gating system was further improved by adding risers and chill to the hot spots of the casting, the shrinkage porosity defects were eliminated completely. Finally, by using the optimized gating system the A356 aluminum alloy intake manifold casting with integrated shape and smooth surface as well as dense microstructure was successfully produced.

铸造增压压力对汽车用AlSi9Mg铝合金组织和力学性能的影响

通过改变低压铸造过程中不同增压压力来研究其对AlSi9Mg合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在高增压压力制备的AlSi9Mg合金样品具有更加致密的显微组织及更接近球形的共晶Si颗粒。同时,由于具有更好的填充能力,高增压压力下合金的气孔缺陷大大减少,合金具有更优异的力学性能。在90、150、210 kPa3种不同级别的增压压力下,晶粒尺寸呈逐渐减小的趋势,对应的合金晶粒尺寸和二次枝晶臂间距分别为246、197、149μm,44.9、37.3、31.1μm;3种增压压力对应的密度和孔隙率分别为2.656、2.659、2.674 g/cm^(3),0.96%、0.79%、0.38%;AlSi9Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为238.76、174.68 MPa和3.14%;252.43、177.47 MPa和4.61%;256.10、178.81 MPa和6.85%,分别提高了7.26%、2.36%、118.15%。

基于熵值法的铝合金缸体低压铸造工艺多目标优化

基于有限元软件ProCAST构建某型铝合金缸体的有限元模型,设计L16(44)正交试验方案,探究了浇注温度、模具预热温度、充型时间、保压压力四个工艺参数对凝固时间和缩松体积的影响。采用熵值法分别计算两个评价指标的权重,将凝固时间与缩松体积转化为综合评分值进行单目标优化。通过极差分析与方差分析,得到了各参数对综合评分的影响程度为:浇注温度(A)>模具预热温度(B)>保压压力(D)>充型时间(C),确定了最优的工艺参数为A1B2C1D3。对比原工艺参数方案和优选工艺参数方案发现:凝固时间缩短了20.35%,缩松体积下降了2.96%。经生产试验,缸体铸件外观质量良好,无明显铸造缺陷,验证了最佳工艺参数的合理性。

A356铝合金套筒低压铸造工艺参数的优化

为了探究最优的A356铝合金套筒低压铸造工艺参数组合,本文综合运用了铸造数值模拟、响应面分析法及遗传算法,以最小缩孔缩松体积和最低二次枝晶臂间距值为优化目标,对上模具预热温度、侧模具预热温度、下模具预热温度和浇注温度进行匹配及优化。结果表明,优化的工艺参数组合为上模具预热温度307℃,侧模具预热温度为330℃,下模具预热温度为394℃,浇注温度为701℃。上述优化参数组合能有效提高铸件的成型质量及力学性能。

低压铸造铝合金后副车架结构设计与工艺开发

介绍了某车型低压铸造铝合金后副车架轻量化设计及工艺开发过程。首先依据客户输入的硬点坐标、环境数据及边界间隙设计产品外形,并对结构进行拓普优化轻量化设计,通过产品的疲劳、耐久性、强度、刚度及模态等仿真分析,使产品结构和性能满足设计要求;同时结合产品结构和低压铸造工艺要求,基于分型面和起模斜度的确定、增加内芯定位点和排砂口以及优化合金成分和热处理等措施,设计浇注系统和工艺方案,再对铸件充型和凝固过程模拟分析进一步优化方案,经试制铸件结构和性能均满足要求。

铝合金缸盖低压铸造模具设计及凝固质量优化

针对摩托车发动机的铝合金单缸缸盖低压铸造成形时容易发生缩松、缩孔和气孔等缺陷问题,运用MAGMA软件模拟缸盖低压铸造过程温度和冷却率变化情况,预测缸盖容易产生的缺陷趋势及重点发生区域。在合理设计缸盖模具结构和侧模各部分冷却系统的同时,将数值模拟结果与智能化设备相结合应用,运用低压铸造机数字化智能技术进行凝固工艺过程的冷却时序控制和压力分段精细化控制,避免缸盖燃烧室重点区域凝固结晶时的缺陷发生,提高铝合金缸盖铸件内部组织成形致密度及低压铸造生产质量。

铝合金低压铸造过程数值模拟

铝合金密度小、比强度高,常作为汽车轻量化材料。低压铸造充型平稳,能成形复杂薄壁铸件,广泛应用于汽车典型零部件的制造。为优化低压铸造工艺、减少铸件缺陷、获得优良组织性能的铸件,运用集成计算材料工程与多尺度数值模拟方法对铝合金低压铸造过程开展研究,具有重要的科学意义与工程价值。本文全面综述了低压铸造铝合金凝固过程数值模拟技术的发展,分析了充型过程和凝固过程的宏观数值模拟及其常用算法,归纳总结了元胞自动机模拟铝合金初生相和共晶相的微观组织演变的研究现状,展望了铝合金低压铸造过程数值模拟的未来发展方向。

低压铸造铝合金轮毂在不同环境中的腐蚀分析及防护

本文探讨了低压铸造铝合金轮毂在多种环境条件下的腐蚀行为及其防护技术措施。通过对比分析铝合金轮毂在不同腐蚀环境下的性能表现,揭示了腐蚀过程中的主要机理和影响因素。为了有效防护铝合金轮毂免受腐蚀损害,本文提出了一系列防护技术措施,通过实验验证表明,这些防护方法能显著提升铝合金轮毂的耐腐蚀性,为轮毂的长期使用和维护提供了有效策略。为此本文的研究成果不仅为铝合金轮毂的腐蚀防护提供了科学依据,也为汽车轮毂材料的选择和后续研究方向提供了参考。

A356铝合金轮毂低压铸造数值模拟以及组织与力学性能

采用轻质铝合金构件是实现汽车轻量化的重要策略,轮毂作为典型车用铝合金零件,其成形质量与低压铸造工艺参数密切相关。本文采用ProCAST有限元软件对A356铝合金轮毂低压铸造过程进行模拟仿真,研究了浇注温度及保压时间对轮毂成形质量的影响。并利用优化参数对轮毂进行铸造,对其成形质量及组织性能进行分析;同时,对轮毂不同部位进行微观组织及力学性能分析;对轮辋部位进行拉伸性能测试。结果表明:在浇注温度为700℃、保压时间为80 s时,铝液充型平稳,凝固符合顺序凝固原则,其铸造缺陷产生的概率最低;轮毂由内至外晶粒尺寸逐渐减小,由轮毂中心部位的58μm减小至外轮缘的23μm;轮辋部位抗拉强度可达228 MPa,屈服强度为170 MPa,断后伸长率为6%。

低压铸造冷却速度对汽车用AlSi7Cu合金组织的影响

采用不同的涂料厚度和砂型对汽车用低压铸造Al Si7Cu铝合金试件进行了实际生产,并对其微观组织的枝晶臂长度进行测量,用来评估凝固速度以及冷却速度对合金组织的影响。结果表明:在铝合金低压铸造过程中,随着模具保温涂料厚度的增加,铸型温度能够达到的最大值越低,铸件的温度则越大。通过对低压金属型铸造和砂型铸造的微观组织观察和二次枝晶臂间距测量发现,随着金属型涂料厚度的增加,铸件边部和心部的二次枝晶臂间距均逐渐增大。涂料厚度越大,铸件冷却速度越低;砂型铸造的试样由边部到心部,二次枝晶臂间距由小变大,有机砂型试样的二次枝晶臂间距大于无机砂型试样的,无机砂的传热更快,拥有更大的冷却速率。

冷却工艺对大型铝合金轮毂低压铸造缺陷的影响

为探究低压铸造过程中冷却工艺对铝合金大型轮毂缺陷的影响,使用三维软件对其进行建模,并采用ProCAST有限元软件模拟仿真。基于自然冷却条件对充型过程、温度场、凝固场以及缺陷位置进行综合分析。根据仿真结果,设计并添加冷却工艺。优化后的模拟分析结果表明:合理的冷却工艺设置可以保证铸件的顺序凝固,使缩松、缩孔等缺陷大幅减少。并通过试验验证了该冷却工艺的可行性,模拟缺陷位置与实际吻合。

基于田口法的铝合金空心控制臂低压铸造工艺优化

为优化低压铸造A356铝合金空心控制臂的工艺参数,通过田口法,以凝固时间、缩松、缩孔体积值和二次枝晶臂间距为评价指标,利用均值与极差分析和方差分析的方法,分析了温度参数与时间参数对铸件成形质量及力学性能的影响。结果表明:模具预热温度及充型时间对铸件力学性能、生产效率均有显著影响。

大尺寸铝轮毂多浇道铸造工艺的数值模拟

以实际低压铸造生产的A356铝合金大尺寸轮毂铸件为对象,对单浇道、双浇道和三浇道3种浇注工艺方案进行了充型和凝固模拟。根据模拟结果,分别对比了3个工艺方案的缺陷分布情况、充型效率、晶粒半径大小以及卷气情况。结果表明,三浇道工艺不仅提高了轮毂质量,减少了缺陷,而且大大缩短了生产时间,是有潜力的新工艺。

低压铸造在新能源燃料电池箱体生产中的应用

针对新能源燃料电池箱体薄壁铸件,设计了铸件的低压铸造工艺,研究了模具预热温度对铸件的微观组织和力学性能的影响。结果表明:所设计的铸造工艺方案合理,铸造工艺模拟仿真分析和实际铸件均未发现浇不足、缩孔缩松等缺陷,可以满足新能源燃料电池箱体的批量生产需求。在铸造工艺不改变的情况下,通过调整模型的预热温度,不仅可以改变材料的组织性能,还对液态金属成形性能有影响。

厚壁ZL205A铝合金铸件铸造工艺研究

基于FEM(Finite Element Methods)开发的理论模拟对研究铝合金材料铸造成形有重要意义。采用理论模拟研究ZL205A铝合金筒体铸件低压铸造、重力铸造工艺,根据对应工艺获得铸件的实际质量,确定适合产品的理想工艺。研究结果表明,采用浇注系统截面比1:4:5开放式重力浇注工艺,产品外观荧光检查、内部X光探伤检查均满足产品技术需求,且工艺出品率达到55%以上。

铝合金轮毂低压铸造充型时间检测技术开发与应用

低压铸造充型参数设计是否合理,直接影响铸造铝合金轮毂产品的内部质量,之前我司充型参数一般依靠理论计算,但受浇道截面尺寸、滤网种类、产品结构等因素影响,充型参数设定不能达到最优。为准确判断铝液实际充型完成时间,开发了低压铸造充型时间检测技术。已将此技术成功应用于多个铝合金轮毂铸造难题的研究及改善中,比如大尺寸小浇道产品安装面氧化皮,铸件缩松、气孔等。另外,基于此技术还对低压铸造机充型控制程序进行了优化改进,实现了充型时间的智能化控制,保证充型完成后及时加压,显著提高了产品质量。

低压铸造铝合金车轮模具水冷结构设计

低压铸造模具冷却结构由风/水雾冷改为水冷,研究了冷却对模具铸造的影响。结果表明,水冷结构不同,作用位置不同,冷却效果不同。根据模具结构特点,合理布置水冷结构、分布,有效提高了铸造效率和铸件产品力学性能。

K465合金涡轮叶片叶身开裂分析

发动机厂内试车后进行荧光检测,发现多件K465合金涡轮叶片在叶冠叶身出现裂纹。采用体视显微镜和扫描电镜对叶片进行裂纹形貌及断口分析、金相组织检查等。结果表明:裂纹性质为疲劳开裂,起源于内腔表面。裂纹产生原因是叶片采用铝基型芯浇注以及模组方式不当,使得该位置产生较大铸造应力。通过将铝基型芯改为硅基型芯、改进铸造工艺和优化模组方式,可降低叶片的铸造应力,预防此类故障。

低压铸造技术特点及常见缺陷浅析

低压铸造成型技术是有色金属实现精密化、薄壁化和轻量化成型制造的重要工艺之一。相比于重力铸造而言,低压铸造由于在一定压力下充型、结晶凝固,因此,具有铸件成形性好、缺陷数量少、工艺出品率高的特点,尤其对于大型复杂薄壁铸件低压铸造技术优势明显。本文着重分析了低压铸造的技术原理、工艺特点以及相关工艺参数对铸件质量的影响,探讨了低压铸造缺陷的产生原因和防治措施,并对低压铸造的发展趋势进行了展望。

铝合金电机壳铸造工艺开发

介绍了电机壳的结构特点,并对电机壳常见铸造缺陷进行了识别。在此基础上对重力铸造、低压铸造、低压浇注翻转凝固和倾转铸造4种方式生产电机壳的优劣进行了分析,并简述了计算机模拟技术在铸造工艺开发中的应用,重点探讨了电机壳的典型低压砂型铸造工艺方案可行性,并借助3D打印技术快速开发出合格铸件。