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《长春工业大学》 2011年
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轿车铝合金缸体铸造过程数值模拟的研究

石海明  
【摘要】:本文针对用铝合金替代传统铸铁材料制造汽车发动机缸体的铸造性能及工艺改进进行研究,使最大限度地减少铸造缺陷,同时提高缸体的强度。 通过研究合金成分对铝合金缸体铸造性能、缸体力学性能的影响,从而选择合适成分的铸造铝合金材料。同时采用数值模拟手段研究A356铝合金的铸造工艺,利用ProCAST对其砂型重力铸造过程流场及温度场进行数值模拟,分析流场、温度场分布对铸件组织性能的影响。并通过实际浇注并解剖缸体进行金相组织观察,模拟与工艺实验相结合分析了工艺参数对其铸造性能的影响。最后研究了缸套与缸体结合性能。 结果表明,Si元素能极大提高金属液流动性,减少合金的线收缩率,与Mg形成Mg2Si相,使合金可热处理时效强化;Cu元素能降低晶内和晶界间的电位差,提高抗应力腐蚀性能。Cu元素也降低GP区向中间相转变的温度。少量Fe提高再结晶温度,在热处理中细化铸态组织,但过剩后以p铁相出现,以粗大的针状穿过a-A1晶粒,降低合金的机械性能。 通过对数值模拟的起源和发展、及在铸造领域的应用的认识,深入探讨了重力砂型铸造过程的数值模拟的理论基础。从而理解ProCAST对砂型铸造的模拟计算的实现过程。最后通过模拟分析了各工艺参数对铝合金缸体性能的影响权重,优化得到最佳的工艺参数组合为:浇注温度725℃、缸套预热温度450℃、浇注时间21s,外模材料为硅砂、底注浇注系统、倾转凝固。并通过工艺试验验证,数值模拟得到的铸件流场和温度场分布对组织的影响和缺陷的预测与实际铸件情况基本一致。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG292;U464.13

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