采用压铸工艺生产出的铸件尺寸精度高、组织细密、加工余量小、生产效率高,在汽车、家电、机械装备等领域应用广泛。本课题研究的阀体是汽车油缸零部件安装的重要载体,其形状比较复杂,对气密性、精度、力学性能要求较高,且需要批量生产,因此采用压铸工艺生产。通过对阀体结构、技术要求进行分析,设计了两种压铸工艺,并使用ProCAST软件进行数值模拟,分析模拟结果,并进行工艺优化,最终消除了铸件产生的缩孔缺陷,得到了满足阀体技术要求的压铸工艺,为该类零件的生产提供参考。
图文结果
铸件为某公司生产的汽车油缸零部件的阀体,其三维结构示意图见图1,其中深灰色区域为加工面,加工余量为0.3mm,轮廓尺寸为115.5mm×74.5mm×71.9mm,最大壁厚为24.6mm,最小壁厚为2mm,主要壁厚为7mm,质量为0.36kg,材质为ADC12,其力学性能见表1。铸件要求去毛刺,起模斜度为1.5°~3°,收缩率为0.5%,无缩孔、缩松、裂纹和冷隔等铸造缺陷,表面进行喷丸处理。
浇注系统1缩孔缺陷预测结果见图8。由图8可知,铸件在壁厚区域的地方产生了缩孔缺陷,铸件产生的缩孔体积为0.46cm3(去除溢流槽),切面处缩孔率为80%~90%,可以看出,浇注系统2也在铸件厚壁区域产生缩孔缺陷,其产生的缩孔体积为0.16 cm3,切面处的缩孔率为80%~85%,比浇注系统1产生缩孔缺陷少,其主要原因是金属液在浇注系统1条件下开始充填厚壁区域的时间较早,在凝固时厚壁区域温度高,凝固速率慢,更易产生孤立液相,产生缩孔缺陷,因此浇注系统2更优。
通过阀体结构分析,设计了两种压铸工艺并进行数值模拟。结果显示,铸件在厚壁区域处产生缩孔缺陷,金属液先填充厚壁区域的工艺产生的缩孔缺陷较多,产生缩孔缺陷的原因是铸件厚壁区域凝固速率较慢,部分区域因得不到金属液的补缩而被孤立。通过增加厚壁处冷却系统对工艺进行优化,结果表明优化后铸件无缩孔缺陷并得到了生产验证,满足技术要求。
作者
张芳
淄博职业学院机电工程学院
本文来自:《特种铸造及有色合金》杂志,《压铸周刊》战略合作伙伴