91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 徐飛躍  安肇勇  萬  里  汪學(xué)陽  廖仲杰  陳振字  余  亮

 （廣東鴻圖科技股份有限公司）

摘要針對(duì)某汽車鋁合金結(jié)構(gòu)件的壓鑄成形，應(yīng)用數(shù)值模擬，以了解鋁液流動(dòng)充型狀態(tài)與鑄件缺陷的分布，優(yōu)化了鑄件的澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)。在自主研發(fā)的高真空壓鑄技術(shù)基礎(chǔ)上，研究了金屬液充型時(shí)模具型腔真空度對(duì)鑄件組織和性能的影響。結(jié)果表明，高真空壓鑄可以顯著降低鑄件的含氣量，提高鑄件致密度；與普通真空壓鑄相比，高真空壓鑄件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率、硬度分別提高了21%、29%、18%、10%。

關(guān)鍵詞  結(jié)構(gòu)件；高真空壓鑄；數(shù)值模擬；力學(xué)性能

中圖分類號(hào)  TG249.2+1；U463.1 DOI:10.  159 80/j. tzzz. 2016. 06. 016

1  鑄件的結(jié)構(gòu)及開發(fā)技術(shù)要點(diǎn)

 某汽車底盤結(jié)構(gòu)件見圖1，其輪廓尺寸為677. 79mm×115. 40 mm×232. 42 mm，質(zhì)量為2.6 kg，平均壁厚為3.5 mm，體積約為9.88×105 mm3。鑄件投影面積為86 300 mm2，材質(zhì)為Al-8Si-Mn-Mg合金。該鑄件有多處厚壁熱節(jié)部位，易形成縮孔。鑄件外觀品質(zhì)要求：無明顯的壓鑄流痕，不能有明顯的龜裂紋，表面不能有氣泡；鑄件內(nèi)部品質(zhì)要求：一般鑄造位置孔洞在聲1mm以下，凸臺(tái)、厚肉部位要求孔洞在聲2 mm以下；鑄件內(nèi)部含氣量要求：鑄件填充末端指定部位每100 g鋁含氣量要低于15 m L，內(nèi)澆口指定部位要低于10 m L;鑄件力學(xué)性能（T5處理后）要求：抗拉強(qiáng)度為220 M Pa，屈服強(qiáng)度為150 M Pa，伸長率≥5%，沖擊韌度≥6.0 J／cm2，螺紋拉伸試驗(yàn)M10≥60 k N，M12≥85 k N，硬度( HRB)為30;鑄件耐疲勞試驗(yàn)要求：正常工況下，在指定點(diǎn)上承受6. 1～-4.8 k N的作用力，頻率為2 Hz，循環(huán)20 000次不允許破損，試驗(yàn)工況下循環(huán)次數(shù)40 000次不允許有破損。根據(jù)以上要求，該鑄件生產(chǎn)難度較大。

 在鑄件開發(fā)過程中，為了縮短開發(fā)的周期，應(yīng)用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行分析，并參照實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)，采取4種不同的澆注方式（見圖2）。方案1和方案2采用梳形的澆注方式，方案3和方案4采用扇形的澆注方式；方案1與方案2相比，方案1采用進(jìn)料較集中的方式而方案2采用進(jìn)料較分散的方式；方案3與方案4相比，方案3的主橫澆道較短而方案4的主橫澆道較長。使用Magma軟件對(duì)以上4種方案進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明：方案1澆道過于平直，能量損耗大，并且內(nèi)澆口進(jìn)澆不同步，較亂；方案2填充時(shí)兩側(cè)流道卷氣，凝固分析鑄件兩側(cè)螺紋孔有收縮孔；方案3澆道過短，不利于高真空壓鑄工藝的應(yīng)用；方案4鑄件中間澆注處溫度較高，該處模具沖蝕的可能性較大。從填充流態(tài)、凝固收縮、溫度等綜合考慮，方案4較優(yōu)。

2  壓鑄工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

 采用意德拉16 000 k N的臥式冷室壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，壓鑄機(jī)配有實(shí)時(shí)壓射控制系統(tǒng)。

 真空閥為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓式高真空截止閥（見圖3），并配以高真空控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)型腔與壓室雙向抽真空；模具型面使用直徑為10 mm的硅膠條密封（見圖4）；模具冷卻采用油性介質(zhì)并配以熱電偶精確模溫控制；型芯針的冷卻采用高壓水質(zhì)冷卻；噴涂采用ABB機(jī)器人自動(dòng)噴涂。

 試驗(yàn)材料采用高強(qiáng)韌的Al-8Si-Mn-Mg合金，具體化學(xué)成分見表1。

 為了獲得最優(yōu)的壓鑄機(jī)設(shè)置參數(shù)與高真空行程的組合，在設(shè)定鋁合金溫度為690℃，模溫為200℃的條件下對(duì)7組參數(shù)組合進(jìn)行了試驗(yàn)（見表2）。

 對(duì)鑄件進(jìn)行著色滲透檢測(cè)，結(jié)果表明鑄件表面無成形不良、冷隔、裂紋、鼓泡等缺陷（見圖5）。

 用X光射線對(duì)鑄件的內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)，結(jié)果表明平板位置沒有發(fā)現(xiàn)氣縮孔，鑄件的凸臺(tái)、厚壁位置同樣沒有發(fā)現(xiàn)氣孔、縮孔、縮松（見圖6）。

 綜合以上分析可知，慢壓射速度為0.3 m/s，真空位置為480 mm，壓鑄速度為4.0～4.5 m/s，鑄造壓力為76 M Pa左右，快壓射距離為620 mm是最佳參數(shù)組合。

3  力學(xué)性能測(cè)試與分析

3.1真空對(duì)壓鑄件組織和力學(xué)性能的影響

 表3為鑄態(tài)下高真空壓鑄件和普通真空壓鑄件的性能對(duì)比。由表3可以看出，高真空(真空度為97k Pa)壓鑄件的密度較高，意味著壓鑄件內(nèi)部含氣量少。與普通真空（真空度為65 k Pa）壓鑄件相比，高真空壓鑄件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和硬度分別提高了21%、29%、18%、10%，表明高真空壓鑄對(duì)于提高結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能具有較好的促進(jìn)作用。

 圖7為高真空壓鑄和普通真空壓鑄時(shí)的合金顯微組織。無論是高真空壓鑄還是普通真空壓鑄，Al-8 Si-M n-Mg鋁合金組織均由較為粗大的a1-Al和細(xì)小圓整的a2-Al，以及細(xì)小枝晶狀的共晶Si等組成。雖然合金中的Fe含量較低，但仍可觀測(cè)到少量顆粒狀的富Fe相。由于壓力鑄造是在高溫高壓下，金屬液以極短的時(shí)間填充型腔并凝固成形，這種較大的冷卻速度可使液態(tài)金屬獲得較大的過冷度，從而增加了形核數(shù)，提高了形核速率，使共晶Si得到了細(xì)化，并抑制針片狀A(yù)ISiFe相的生成。由于真空度不高，在普通真空條件下，可觀察到鑄件內(nèi)部存在非常細(xì)小的氣孔缺陷。

3.2熱處理對(duì)高真空壓鑄件性能和組織的影響

3. 2.1力學(xué)性能

 鑄件需進(jìn)行時(shí)效熱處理，熱處理?xiàng)l件為200℃×2h。然后對(duì)鑄件的筋條指定位置（部位1、2、3）取樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)（見圖8），結(jié)果見表4，可以看出，壓鑄件的力學(xué)性能隨著壓鑄工藝不同而不同。

從表4可以看出，高真空壓鑄與普通真空壓鑄相比，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和硬度都有了明顯的提高，其中抗拉強(qiáng)度提高了約21%，屈服強(qiáng)度提高了約29%，伸長率提高了約18%，硬度提高了約10%，由此可知，高真空壓鑄顯著提高了壓鑄件的強(qiáng)度和硬度。

3.2.2沖擊韌度

 對(duì)壓鑄件的筋條指定位置（部位1、2、3，該位置點(diǎn)為力學(xué)性能檢測(cè)的位置取樣點(diǎn)）進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，從表5的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，高真空壓鑄件的沖擊韌度完全符合鑄件的要求。

3.2.3螺紋拉拔

 對(duì)鑄件的M10與M12螺紋孔進(jìn)行螺紋拉拔試驗(yàn)，M10螺紋在66 k N、M12螺紋在85 k N作用下沒有發(fā)生變化，表明高真空壓鑄件的螺紋完全符合受力要求。

3.2.4耐疲勞試驗(yàn)

 鑄件經(jīng)40 150次耐久性試驗(yàn)后，熒光檢測(cè)顯示鑄件表面沒有出現(xiàn)裂紋，結(jié)果表明高真空壓鑄件的耐疲勞性達(dá)到技術(shù)要求。

3.2.5含氣量檢測(cè)

 含氣量測(cè)試見表2。從表6的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，內(nèi)澆口部位鑄件本體每100 g A1的含氣量在8.9 m L以下，水尾溢流槽部位鑄件本體每100 g Al的含氣量在12 m L以下，完全符合鑄件要求。

4  結(jié)  論

 (1)應(yīng)用數(shù)值模擬，優(yōu)化了汽車底盤結(jié)構(gòu)件的壓鑄成形工藝及高真空壓鑄工藝參數(shù)，制造出了外部、內(nèi)部品質(zhì)符合要求的高品質(zhì)鑄件。

 (2)高真空壓鑄可以明顯改善結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能。與普通壓鑄相比，高真空壓鑄時(shí)鑄件致密度提高，鑄件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和硬度分別提高了21%、29%、18%、10%。

 (3)鑄件的耐久、拉拔、含氣量檢測(cè)結(jié)果均符合產(chǎn)品的技術(shù)要求，滿足批量生產(chǎn)條件。