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发动机缸体消失模铸造关键技术及模具研究

田军  
【摘要】: 目前,国内普遍采用砂型铸造生产汽车发动机缸体,对于采用消失模铸造工艺生产还有很大的技术难点,这些技术难点就是消失模铸造的关键技术。近年来随着计算机技术的发展,计算机数值模拟技术在铸造过程中的应用越来越广泛,通过计算机模拟软件可以预测铸件可能发生缺陷的位置,优化铸造工艺参数。 本文采用Unigraphics NX 4.0作为三维造型软件,以法国ESI公司著名的ProCAST软件作为模拟软件,模拟了不同浇注系统对铸铁件消失模铸造过程的影响;分析了浇注温度和真空度对发动机缸体消失模铸造充型过程的影响,预测了缸体的铸造缺陷;结合消失模铸造工艺和模具设计要求,设计出了发动机缸体的消失模模具,生产出了合格的缸体泡沫模样,得到了符合厂家质量要求的铸件。根据本文的研究,得到以下研究结果: ①导致消失模铸造和传统普通铸造充型模式差异的根本原因就是消失模铸造金属液前沿存在着一定的气隙压力,阻碍金属液的流动和充填。消失模铸造充型过程中,金属液是从内浇道处为中心扩散式向前充填,充型较为平稳。 ②根据不同的铸件结构,要选择合适的浇注系统进行浇注。通过模拟铸铁件各种浇注系统的充型形态,发现采用底注雨淋式浇注系统,金属液受到的气隙阻力小,充型速度适中,能防止冲砂缺陷,充型平稳。 ③本文以借鉴砂型铸造的计算方法,采用水力学公式,计算出了消失模铸造的浇注系统浇道组元截面积。对于一般的铸铁件,发现采用浇道逐步增大1.2~2.2倍的空心直浇道的封闭-开放式浇注系统是一种较好的浇注系统。 ④对于缸体铸件而言,浇注温度不同,真空度不同,充型时间不同。通过模拟几组不同浇注温度和真空度的影响,发现浇注温度为1440°C、真空度在-0.05Mpa时,金属液充型较为平稳,没有出现金属液断流等现象。 ⑤采用ProCAST软件对缸体的凝固过程进行消失模铸造数值模拟,能较准确的反映铸件消失模铸造过程中温度场的变化,预测了可能产生的铸造缺陷,为今后不断改进工艺提供了参考依据,节约了成本,提高了效率。 ⑥采用Unigraphics NX 4.0三维软件对发动机缸体进行消失模模具设计,实现了铸件三维设计到模具设计的集成和可视化,利于不断对模型进行修改和设计,提高了设计的灵活性和高效性。


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