铝合金双重挤压铸造成型工艺研究

【摘要】：挤压铸造在正常情况下，是能保证做出内部组织致密、表面光洁、力学性能优良的铸件。但是对于一些厚薄不均件，在对液态金属实施挤压的过程中，铸件上一些厚大部位易出现缩松、缩孔。采用双重挤压铸造可以对铸件厚大部位进行补缩，从整体或局部消除铸件缩松、缩孔甚至缩裂和气孔等缺陷。鉴于该成形工艺具有强大适应力，相关理论研究还不够完备而将其列为本文的研究对象。 本文首先针对双重挤压铸造横跨液态-半固态-固态的的特点，建立其凝固场数学模型。基于粘弹塑性本构关系建立了凝固过程的基本假设，对压力补缩的力学行为进行分析，确定了凝固场的边界条件、结晶潜热、物性参数等。最后以流体力学为基础建立了铸件补缩模型。 本文根据双重挤压铸造的工艺特点，对汽车轮毂模具设计要点进行了分析总结，并对模具型腔进行了结构设计。设计了轮毂模具的分型面、浇注排气和加热冷却系统等非成型零件。重点对成型零件进行设计，运用CAD软件对其进行了几何建模。 基于正交试验原理对所设计的汽车轮毂和模具的成形工艺参数进行了科学组合，运用专业铸造分析软件对铝合金汽车轮毂的双重挤压铸造进行了数值模拟。分析了各工艺参数对铸件缺陷的影响程度。通过对模拟结果的分析比较，得出优化后的成型工艺方案并利用全面试验法对其进行了重新试验，最后得出了一个最优的方案，结果表明，铸件质量得到了显著提高。 在双重挤压铸造过程中，工序过程复杂,各个工序必须有条不紊的进行。本文从整体上提出了对双重挤压铸造机控制要求，确定以可编程序逻辑控制器(PLC)为主控单元、以触摸屏为人机界面的系统方案，同时对压力机构、液压系统等进行了相关设计。