鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)

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汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)布局優(yōu)化

汽車鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)布局優(yōu)化本文以實際生產(chǎn)的AlSi7Mg0.3鋁合金汽車底盤鑄件為例，運用MAGMA軟件對其差壓鑄造充型及凝固過程的數(shù)值模擬，預(yù)料了鑄件缺陷產(chǎn)生的位置及大小，并分析了理由。結(jié)果說明，鑄件不能按照依次凝固方式舉行凝固，在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生缺陷。通過調(diào)整模具布局及冷卻工藝均不能改善鑄件質(zhì)量，分析出產(chǎn)生鑄造缺陷的主要理由是鑄件布局不合理。根據(jù)模擬結(jié)果，優(yōu)化鑄件布局，對其再次舉行鑄造模擬分析，察覺鑄造缺陷消散，鑄件質(zhì)量得到了改善。

1序言當前出于能源及環(huán)保的考慮，汽車輕量化研究受到了世界各國的廣泛關(guān)注，汽車底盤系統(tǒng)零件由鑄鐵材料更改為鋁合金材料是汽車輕量化進程的重要手段之一。鋁合金作為比較輕的布局材料近些年來備受關(guān)注。

鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車的重要安好件，材質(zhì)為AlSi7Mg0.3，隨著汽車產(chǎn)業(yè)輕量化趨勢加深，鑄件厚度越來越薄，布局越來越繁雜，鑄件的布局特點抉擇了鑄件輕易展現(xiàn)大量的疏松、氣孔、縮孔和夾渣等鑄造缺陷，在確定的工藝條件下，通過產(chǎn)品布局的優(yōu)化是提高鑄件整體質(zhì)量最簡樸和輕易的手段。

本文結(jié)合實際工作中的閱歷，并采用軟件模擬優(yōu)化的方法，找到對比合理的產(chǎn)品布局，并在試驗階段對優(yōu)化的布局舉行了驗證，在實際生產(chǎn)中取得了很好的效果。轉(zhuǎn)向節(jié)原始布局如圖1所示。2模擬結(jié)果與分析2.1充型過程模擬分析圖2為鑄件充型階段不同充型百分比時的形貌圖。可以看出，金屬液體通過澆口上升，然后沿法蘭平面向周邊底端滾動，彌漫底端中心區(qū)域后再沿鑄件各個加強筋向上填充；

整個充型過程中，金屬液體滾動較平穩(wěn)，未發(fā)生鋁液飛濺及卷氣的現(xiàn)象，充型后鑄件溫度場分布合理。

2.2凝固過程模擬分析鑄件凝固過程溫度場數(shù)值模擬是預(yù)料鑄件中產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷的根基和主要依據(jù)，通過凝固過程溫度場的數(shù)值模擬，可以直觀地看出凝固過程中鑄件各片面的溫度分布和變化過程，這對于提升鑄件工藝，以及提高鑄件質(zhì)量和經(jīng)濟效益都具有極其重大的意義。根據(jù)凝固末期的溫度梯度的大小，采用溫度梯度法來預(yù)料和分析縮孔缺陷的發(fā)生。在充型過程完成后，凝固過程開頭至完成這一階段的液固體積比情況如圖3所示。相對于中心法蘭面區(qū)域而言，頂端減震器孔及轉(zhuǎn)向臂區(qū)域優(yōu)先凝固。由于鑄件布局的限制，在減震器孔兩側(cè)及轉(zhuǎn)向臂與中心區(qū)域交接位置的壁厚都對比薄，凝固時體積收縮過快而得不到補償。因此，預(yù)料出在減震器孔頂端及轉(zhuǎn)向臂位置將會產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。

3布局優(yōu)化方案針對展現(xiàn)缺陷的減震器孔及轉(zhuǎn)向臂兩個位置，需要增加這兩個位置的補縮通道，保證減震器孔頂端及轉(zhuǎn)向臂末端的補縮效果，故在減震器孔處縮短抽芯的長度，在減震器孔底部增加材料。在轉(zhuǎn)向臂與中心區(qū)域交接位置的減重窩處，減少減重窩的深度，增加該位置的壁厚。更改示意如圖4。

4布局優(yōu)化后的模擬4.1充型過程模擬分析鑒于以上數(shù)值模擬結(jié)果與分析，對產(chǎn)品布局舉行確定的優(yōu)化，進而提升凝固工藝條件。采用增加鑄件壁厚的措施，對填充和凝固過程再次舉行模擬。圖5為提升后合金液充型過程的模擬結(jié)果?？梢钥闯?，整個充型過程，金屬液面對比平穩(wěn)，未察覺卷氣缺陷的產(chǎn)生，充型后鑄件溫度場分布合理。

4.2凝固過程模擬分析圖6為凝固過程中合金溫度場的分布圖。從模擬布局可以看出，從減震器孔頂端及轉(zhuǎn)向臂末端開頭，鑄件實現(xiàn)依次凝固，不會展現(xiàn)液相孤島，進而防止了縮孔缺陷的產(chǎn)生。

5結(jié)果驗證及結(jié)論通過對差壓鑄造模擬仿真，獲得了澆注過程中溫度場、流場和澆注各分階段時間及凝固過程，預(yù)料出了兩處潛在的縮孔缺陷，針對模擬結(jié)果舉行分析后察覺，造成缺陷的主要理由在于鑄件凝固過程中補縮通道窄，補縮不實時導(dǎo)致展現(xiàn)縮孔。對產(chǎn)品布局舉行優(yōu)化，增加鑄件壁厚，增大補縮通道，再次舉行鑄造過程模擬，察覺缺陷得到改善。如圖7所示。

利用模擬得到的初版工藝參數(shù)，并在產(chǎn)品試制過程中逐漸舉行完善，對生產(chǎn)的鑄件舉行X光探傷分析，如圖7結(jié)果顯示鑄件內(nèi)部質(zhì)量良好，未展現(xiàn)大量的縮孔、縮