铝合金轮毂压铸模具温度场及热应力场数值模拟.pdfVIP

计算机应用技术 特种铸造及有色合金 　2009 年第 29 卷第 6 期 铝合金轮毂压铸模具温度场及热应力场数值模拟 1 2 1 韩雄伟 　吴 　卫 　冷真龙 ( 1. 四川工程职业技术学院机电系 ;2 . 西华大学材料科学与工程学院) 摘 　要 　结合实际生产 ,采用 Proca st 软件对铝合金压铸模具的温度场及热应力场进行了数值模拟 ,选取了实际生产中容 易出现裂纹的部位进行了模拟分析 ,得出了此区域在不同压铸工艺条件下热应力的变化情况 。结果表明 ,浇注温度越高 , 模具易出现裂纹部位的表层热应力越大 。另外 ,模具的预热温度越高 ,模具表层的温度梯度越小 ,产生的热应力也越小 。 关键词 　铝合金 ;压铸模具 ;温度场 ;热应力场 ; Proca st 中图分类号 　O242 ; T G146 . 2 + 1 　　　　文献标志码 　A 　文章编号 　100 1 - 2249 (2009) 06 - 0516 - 03 DOI :10 . 3870/ tzzz . 2009 . 06 . 008 　　在压铸过程中,金属液在高速 、高压下被压入模具 步分析 。 型腔 ,模具材料因热传导的关系 ,导致模具交替承受拉 压应力 。当该应力超过模具材料的疲劳极限时 ,表层即 产生塑性变形 ,在晶界处产生裂纹[ 1～6 ] 。 本课题采用 Proca st 软件 ,针对铝合金轮毂压铸模 具进行了温度场及热应力场的数值模拟 ,选取了实际生 产中容易出现裂纹的部位进行了模拟分析 , 以期为提高 模具寿命提供参考 。 1 　模拟的压铸件和模具 图 1 　选取研究的截面及 A 、B 点位置 1 . 1 　铸件条件 2 　压铸过程温度场数值模拟 基于 Proca st 平台 ,选用某厂生产的铝合金轮毂来 2 . 1 　数学模型的建立 进行模拟 。此铸件平均壁厚为 5 mm ,材料为 A356 ,模 在对铝合金压铸件及其模具进行数值模拟时 ,根据 具镶块材料为 H 13 ,实际生产中采用的浇注温度为 670 ℃,模具预热温度为 200 ℃;环境温度为 20 ℃,模具与 压铸的传热特点 ,将一个压铸循环过程简化为 4 个阶 2 段 ,即第 1 阶段 :金属液充型、凝固;第 2 阶段 :开模 、顶 铸件的传热系数为 1 500 W/ (cm ·K) ,模具间的传热 系数为 1 000 W/ (cm2 ·K) ,模具与空气的传热系数为 出铸件 ;第 3 阶段 :喷涂料 ;第 4 阶段 :合模 ,等待下次浇 10 W/ ( cm2 ·K) , 涂料与模具 间的换热系数为 600 注 。由于各个阶段的传热系数不均匀 ,其温度场为三维 ( 2 ) ( ) 非稳态温度场 ,控制方程 : W/ cm ·K 软件推荐值 ,冷却水管距型腔表面 40 mm ,直径为 9 mm ;冷却水温度为 50 ℃,泊松比取0 . 3 ,模 T T T T T [ 2] ρ (λ ) (λ ) (λ ) cp = + +