鋁合金葉輪低壓鑄造模具設計及數(shù)值模擬.pdf

1、現(xiàn)代社會中,鋁合金葉輪因其質輕、性能良好,得到廣泛應用。本課題結合工廠實踐,采用低壓鑄造方式生產鋁合金葉輪,得到組織致密、滿足性能要求的葉輪鑄件。相對于其他鑄造方式,低壓鑄造是一種特種精密鑄造方式,低壓鑄造通過施加較低的壓力到金屬溶液上,將金屬溶液壓進鑄型中,使鑄件在一定的壓力下充型、凝固,從而獲得組織致密鑄件。
　　 鋁合金葉輪的成型使用金屬型石膏芯。與傳統(tǒng)的砂型相比較,金屬型成型輪廓清晰,成形性能良好,而且金屬型傳熱性能更佳

2、,對葉輪鑄件的冷卻效果更好,生產出的鑄件組織更加致密,使用性能更加優(yōu)良,除此之外,金屬型可以重復使用,利用率較高。與傳統(tǒng)的砂芯相比較,采用石膏芯成型鋁合金葉輪的葉片部位,可以得到表面平滑、輪廓清晰的葉片,得到的葉輪鑄件尺寸精度高,表面粗糙度低。
　　 石膏芯采用新型的制造方式——快速原型制造技術。使用快速原型制造技術制造出石膏芯的原型,利用原型翻制出硅橡膠軟模,配制石膏混合漿料,結合用以成型石膏芯的金屬型模具和硅橡膠軟模進行石膏

3、混合漿料的澆注,固化開模烘干焙燒后即可以得到石膏芯。
　　 采用Pro/Engineer進行鋁合金葉輪低壓鑄造模具設計,采用MAGMASOFT進行鋁合金葉輪充型和凝固過程數(shù)值模擬,對葉輪鑄件進行缺陷預測,繼而進行模具方案和壓力-時間參數(shù)優(yōu)化。本課題采用兩種模具方案進行擇優(yōu)選取,第一種對葉輪上蓋板項部施加冷卻裝置,第二種對葉輪上蓋板頂部和輪轂施加冷卻裝置,將兩種模具方案導入MAGMASOFT模擬后發(fā)現(xiàn)第一種模具方案不能使鋁合金葉輪

4、自上而下順序凝固,第二種可以,所以,選擇第二種模具方案。在第二種模具方案的基礎上,設置充型加壓速度分別為0.0015MPa/s、0.0020MPa/s、0.0025MPa/s、0.0030MPa/s下的壓力-時間參數(shù),進行四組充型加壓速度下壓力-時間參數(shù)的橫向比較,得到充型加壓速度為0.0030MPa/s下模擬的鑄件縮孔缺陷最少。為得到充型時間對鑄件質量的影響,將充型加壓速度為0.0030MPa/s下的充型時間分別改為0.5倍、1倍和1

5、.5倍,進行充型時間的縱向比較,通過MAGMASOFT模擬鑄件缺陷,發(fā)現(xiàn)一定范圍內,充型時間減少,葉輪項部缺陷減少,葉片缺陷增多。最終選用充型加壓速度為0.0030MPa/s、充型時間為1倍時的壓力-時間參數(shù)為最佳工藝參數(shù)。
　　 按照模擬出的最佳工藝參數(shù),在工廠條件下進行試樣的澆注成型,T61熱處理后,觀察試樣的金相組織,發(fā)現(xiàn)試樣組織致密。測試其力學性能,得到試樣的抗拉強度為270MPa,屈服強度為220MPa,延伸率為3％,