大型薄壁鎂合金支架鑄件的低壓鑄造工藝研究.pdf

1、近年來，隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展，對(duì)構(gòu)件輕量化，結(jié)構(gòu)功能一體化的要求越來越高。鑄件向著薄壁化、復(fù)雜化、結(jié)構(gòu)功能一體化的方向發(fā)展。大型薄壁復(fù)雜鎂合金鑄件應(yīng)用廣泛。不但要求鑄件具有高的冶金質(zhì)量，還要高精密度、近凈成形。傳統(tǒng)濕砂型重力鑄造難以滿足高精密鑄件的尺寸精度要求，因此，樹脂砂反重力精密成形技術(shù)受到越來越多的重視和應(yīng)用。本文以航天用大型鎂合金支架鑄件為研究對(duì)象，利用數(shù)值模擬軟件對(duì)其樹脂砂低壓鑄造過程進(jìn)行模擬，分析不同澆鑄工藝條件下，鑄件的

2、充型流動(dòng)規(guī)律及凝固溫度場(chǎng)變化，預(yù)測(cè)鑄件中缺陷，分析形成原因，并進(jìn)行了工藝優(yōu)化。最終澆注獲得了合格鑄件。
　　首先對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，針對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)，對(duì)四種澆注位置分別進(jìn)行了澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和低壓鑄造過程數(shù)值模擬，模擬結(jié)果顯示，由于鑄件中存在多處大平面結(jié)構(gòu)，且壁厚較薄，平面位置充型過程極易卷入氧化夾雜。澆注位置的選擇應(yīng)避免該類情況出現(xiàn)。因此，臥式和仰式澆注位置合理。縫隙式澆注系統(tǒng)能夠保證鑄件充型過程液流平穩(wěn)。
　　因鑄件壁薄且

3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，四種澆注位置均難以通過冷鐵和補(bǔ)貼實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的自上而下順序凝固，局部熱節(jié)位置補(bǔ)縮困難。
　　結(jié)合四種澆注工藝的模擬結(jié)果，進(jìn)行了工藝優(yōu)化，選擇臥式澆注位置，并設(shè)計(jì)縫隙式澆注系統(tǒng)，與冒口一同對(duì)鑄件薄壁位置進(jìn)行補(bǔ)縮。對(duì)優(yōu)化后的工藝方案進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明鑄件充型過程平穩(wěn)，凝固溫度場(chǎng)合理，能夠避免凝固缺陷的產(chǎn)生。
　　對(duì)鑄件凝固過程應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，以分析實(shí)際澆注鑄件中裂紋形成原因。由模擬結(jié)果可得，鑄件內(nèi)部三角形筋的底部

4、橫梁凝固時(shí)間短，線收縮應(yīng)力大，橫梁兩端與鑄件側(cè)壁連接位置收縮受到鑄型阻礙，形成裂紋，此裂紋缺陷為典型熱裂。
　　進(jìn)一步對(duì)鑄件澆注工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在鑄件內(nèi)部薄壁筋板位置增加工藝?yán)詈脱a(bǔ)縮澆道，模擬結(jié)果表明，同時(shí)增設(shè)工藝?yán)詈脱a(bǔ)縮澆道，能夠延緩筋板線收縮速率，擴(kuò)大收縮應(yīng)力作用范圍，將原最大有效熱應(yīng)力降低到120MPa以下，避免熱裂的發(fā)生。并對(duì)優(yōu)化工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　最后，本文對(duì)大型鎂合金支架鑄件本體進(jìn)行取樣，測(cè)試鑄件力學(xué)性