基于ProCAST的铝合金制动油缸铸件工艺分析及改进.pdfVIP

——实用研究——特种铸造及有色合金 2010年第30卷第7期 饶磊李小龙张莹 (南昌大学机电工程学院) 擒要基于ProCAST软件模拟，分析了铸造铝合金制动油缸缺陷产生的原因。通过模拟分析可以清楚地看到，浇注温 度过低和充型液面上升速度过快是铸件出现气孔的主要原因。对于此类截面积较小且带有凸台结构的铸件，采用卧式浇 注方式能使充型液面相对平稳，不容易出现因排气不畅而引起的缺陷；活动型芯能很好地改善铸件中心的散热条件，减小 铸件中心和表面的凝固时间差距，从而有效地防止缩孔、缩松的发生。 关键词铝合金；制动器；缺陷；数值模拟 中图分类号TGl46．2+1；TP391文献标志码 A文章编号 1001—2249(2010)07一0602一04 DoI：10．3870／tzzz．2010．07．005 制动油缸是汽车液压制动系统中的重要部件，也是 用量较大的汽车零部件之一。随着汽车轻量化的发展 趋势，目前多采用铝合金，但后续加工工序繁多，制造工 艺复杂，成本较高。由于该零件是在高压环境下工作， 要求具有较高的安全系数，因此对铸件的致密性要求非 常高，检测标准严格，导致检出的废品率较高。 某生产企业采用金属型重力铸造方法生产铝合金 制动油缸铸件，在铸件较厚的部位、特别是机加工表面 存在大量气孔、缩孔和夹渣，废品率高达17％。为了解 决此问题，基于ProCAST分析软件，分析了该铸件中 各种缺陷产生的原因，并对原来的工艺方案及金属型结 构进行了修改，消除了原有的铸造缺陷。经过实际生产 图2铸件缺陷形态 验证，取得了较好的效果。 裹1 缺陷产生位置、类型及产生几率 铸造缺陷及原因分析 1．1铸造缺陷描述 铸件采用金属型立式浇注，浇注和开合型均在自动 铸造机上完成，合金材料为ZLlll[1]，除气精炼后含氢量 (质量分数)控制在0．03％左右。图1为铸件缺陷位置， 图2为铸件缺陷形态。对现场120个有缺陷的铸件进行1．2工艺分析及数值模拟 了统计，其对应位置上出现缺陷的类型和比例见表l。 浇注温度为629～634℃，金属型工作温度约为 310℃，平均浇注时间为7．5s。基于现场工艺参数，采 了数值模拟[2~4]。铸件(未去浇冒口)及对应的三维模 型网格模型见图3。图4为浇注过程中不同时刻的充 型状态和温度分布，图5和图6分别为6号、5号凸台 位置的充型状态。 从图5和图6中可以看出，由于此处缸体的横截面 积较小，且靠近底部的内浇道，金属液充型速度非常快， 金属液面不是平缓的逐层上移，而是立即封堵住凸台的 图1铸件缺陷位置 人口，这使得凸台内的气体被封闭在凸台内部，且金属 收稿日期：2010—03—16；修改稿收到日期：2010—04—20 rao_lei@163．corn 602 万方数据 虮 体 形