ZL201合金艙段鑄件的鑄造工藝設(shè)計及優(yōu)化

ZL201合金艙段鑄件的鑄造工藝設(shè)計及優(yōu)化鋁合金艙段壓差鑄造是在高溫下進(jìn)行的壓力鑄造生產(chǎn)過程，因為條件限制沒法直觀的查察鑄件凝固狀況，因此沒法獲得正確的鑄造工藝數(shù)據(jù)。因此傳統(tǒng)鋁合金艙段鑄造生產(chǎn)大多依靠工作經(jīng)驗，模糊的進(jìn)行鑄件凝固狀況解析，對不同樣種類的鋁合金艙段鑄件鑄造工藝沒有科學(xué)定型的依據(jù)，鑄造產(chǎn)質(zhì)量量完整取決于鑄造工藝人員的工作經(jīng)驗，鑄件的生產(chǎn)完整采納生產(chǎn)更正法，既延長了試制周期，又增添了生產(chǎn)成本，達(dá)不到快速投入生產(chǎn)的要求。經(jīng)過采納鑄造工藝數(shù)值模擬解析法（ProCAST鑄造仿真軟件）對艙段鑄件進(jìn)行模擬解析，展望鑄件可能出現(xiàn)的缺點及其地址、大小和發(fā)生的時間，以便在澆注前采納對策，保證鑄件質(zhì)量，縮短試制周期，降低生產(chǎn)成本[2-4]。鑄造計算機(jī)數(shù)值模擬原理鑄件的計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)主要包含鑄件及其工藝的幾何造型，三維傳熱數(shù)值計算技術(shù)和缺點判據(jù)三部分，評判鑄造工藝設(shè)計的合理性，以減少工藝試驗的次數(shù)，提升工藝出品率和合格率?，F(xiàn)實生產(chǎn)為不穩(wěn)定溫度場，鑄件熱傳導(dǎo)依據(jù)三維傅里葉熱導(dǎo)微分方程（公式1），界線條件執(zhí)行更切近現(xiàn)實凝固的第三類界線條件（公式2），采納微觀差分法也許有限元法進(jìn)行運算。公式（1）式中：α——導(dǎo)溫系數(shù)，——拉普拉斯運算符號，公式（2）模擬鑄件種類本項目采納Procast鑄造模擬仿真軟件模擬艙段鑄件砂型差壓鑄造，經(jīng)過模擬結(jié)果（溫度場、固相分?jǐn)?shù)，縮孔判據(jù)）有效地解析艙段鑄件的氣孔、縮孔縮松等缺點的形成原理。某艙段殼體鑄件：材質(zhì)采納ZL201合金（HB962-86），尺寸Φ610mm×220mm，壁厚11mm，該鑄件鑄造難點為上端框內(nèi)外面法蘭較厚（45），連接上端框內(nèi)外面端面僅15mm厚，鑄件整體X射線查驗要求知足一類鑄件，即不能夠有2級松散和1級氣孔，鑄件形狀和工藝布局見圖1-5。模擬5.1模擬參數(shù)設(shè)置依據(jù)ProCAST軟件要求，對該產(chǎn)品鑄件模擬參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置內(nèi)容見表1。鑄件采納壓差澆注，澆注參數(shù)如表2。5.2模擬方案依據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特色，設(shè)計鑄造工藝模擬方案以下：方案一：上端框為分型面，采納8根Φ75的縫隙澆道避開增強(qiáng)筋澆注，放置冷鐵。方案二：上端框為分型面，采納8根Φ75的縫隙澆道避開增強(qiáng)筋澆注，放置冷鐵，澆道高升80mm（圖5）。方案三：上端框為分型面，采納8根Φ75的縫隙澆道避開增強(qiáng)筋澆注，放置冷鐵，頂部放置6個冒口。（圖3）5.3模擬結(jié)果解析比較圖6-7發(fā)現(xiàn)：鑄件溫度場與正對澆道澆注有所不同樣；此中筋板處溫度與平面一致，未出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，澆道連接處也未出現(xiàn)高溫點，凝固趨于導(dǎo)熱方向，增添冷鐵和冒口后，該平面在冒口和冷鐵的作用下出現(xiàn)顯然的凝固溫度梯度，冒口對筋板補(bǔ)縮起到必然作用，鑄件縮松和與正對澆道澆注產(chǎn)生的地址、大小有所不同樣，此中筋板和澆道連接處未出現(xiàn)孤島，僅澆道連接處出現(xiàn)顯然補(bǔ)縮通道鎖死跡象，凝固趨于導(dǎo)熱方向。依據(jù)圖片解析發(fā)現(xiàn)第四、五種方案澆道連接處因為出現(xiàn)顯然的補(bǔ)縮通道鎖死，在凝固后期該部位將沒法獲得有效地補(bǔ)縮，故該處縮松趨向顯然（縮松等級0.011），第七種方案筋板處因為冒口共熱致使出現(xiàn)大面積補(bǔ)縮通道鎖死的狀況，因為得不到有效補(bǔ)縮故該部位縮松嚴(yán)重（縮松等級0.011），第六種方案中鑄件凝固梯度顯然，過熱凝固孤島能進(jìn)入澆道內(nèi)，故該處鑄件質(zhì)量要求（縮松等級0.006）。結(jié)論經(jīng)過該艙段鑄件按模擬方案五至方案七進(jìn)行生產(chǎn)查驗，此中方案五澆道連接處出現(xiàn)直徑Φ10mm縮孔，深度大體10mm，與模擬結(jié)果切合，方案七在增強(qiáng)筋部位出現(xiàn)大面積內(nèi)部2級松散，面積大體100mm2