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DISA造型线缸座模具CAD/CAE及其离子渗氮表面处理技术

王飞  
【摘要】:DISA造型线具有生产效率高、铸件质量好等优点,在小型铸件大批量生产上具有不可替代的优势,但是其铸造工艺和模具寿命一直是影响生产厂家的突出问题。为此,本文以典型缸座铸件为例,从模具CAD/CAE及其表面处理技术两个方面进行研究,以实现高质量DISA线铸造模具的快速设计与制造。 论文采用现代CAD/CAE技术完成了典型缸座铸件的DISA线模具设计和铸造工艺的设计与优化。提出了DISA线砂型模具应采用镶拼式结构设计,不仅降低了铸造模具毛坯的翻制难度,也有利于后续模具铸造工艺的适当调整和模具的表面处理。利用华铸CAE软件对一箱多件浇注过程中的流动场进行了数值模拟,预测了填充过程中充型不一致和冲砂的潜在缺陷,优化了铸造工艺,提高了模具一次调试成功的可能性。 对常用于制作DISA模具的三种铸铁基体进行了离子渗氮的实验研究,分别测试了工艺参数对模具基体表层硬度、渗层深度和耐磨性的影响。结果表明:适当提高渗氮气氛中的氮气比例、升高渗氮温度或在渗氮气氛中通入微量的C3H8气体,都可以显著提高铸铁渗氮层的表层硬度;适当延长保温时间,可以获得较厚的渗氮层;离子渗氮层的耐磨性能与渗氮层的表层硬度成正比,且主要取决于渗氮层中的化合物层,而次表层对渗氮层耐磨性能的影响则不大。 不同工艺参数对不同材质铸铁的离子渗氮层性能的影响也不相同,其中,球墨铸铁的离子渗氮效果要好于灰铸铁。综合考虑,QT500-7的离子渗氮效果较好,适合制作DISA线模具,其较理想的离子渗氮工艺为:渗氮气氛中N2:H2的比例为4:1,并通入5%~10%左右的C3H8气体,渗氮温度为560~570℃左右,保温时间为20h。


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