铝合金消失模模具材质及其快速制造工艺的研究

【摘要】：消失模铸造(LFC)技术是铸造工艺的一个重要发展方向,被誉为21世纪的铸造技术。本文针对传统的消失模发泡模具制作工艺中存在的模具质量与制造速度、成本之间的矛盾,开展了消失模模具材料及其快速制作工艺的研究。 通过优化合金成分、严格控制合金熔炼工艺,研制出了一种新型铸造铝合金。该合金具有硬度高、机加工性能好、强度适当、铸造性能好等优点。 研究了该新型铝合金的时效处理工艺,比较了不同时效处理工艺的试样在性能和组织方面的变化,提出了相对经济有效的时效强化工艺,即时效温度180℃,时效时间10h。经过时效处理后该材料主要力学性能为:布氏硬度103HB,抗拉强度188MPa。 提出了基于数控加工泡沫原型的消失模模具毛坯的快速制造工艺路线,比较了三种基于泡沫原型的模具毛坯的翻制工艺,指出了水玻璃砂空型铸造工艺为最佳的模具毛坯工艺。结合自行研制的铝合金材质,实现了多副高质量模具的快速制造。 初步探索了ANSYS数值分析软件在铝合金消失模模具毛坯凝固过程中的应用,进行温度场数值模拟,并进行了试验验证,结果表明采用有限元软件ANSYS对该合金铸件的凝固过程进行数值模拟是一种行之有效的方法。