基于数值模拟的铝合金薄壁件金属型.doc

基于数值模拟的铝合金薄壁件金属型 低压铸造工艺设计 张立强1,2，李落星1,2，朱必武2 1.湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室，湖南长沙，410082 2.湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙，410082 摘要：以A356铝合金为研究对象，基于数值模拟方法使用商业铸造软件ProCAST来设计薄壁件金属型低压铸造工艺，并针对铸件表面缺陷进行分析，提出了工艺改进方案，铸造出了截面呈L型，尺寸为长300mm，宽100mm，壁厚1.5mm的完整铸件，铸件表面质量好，尺寸完整，无缩松等铸造缺陷，为铝合金薄壁件金属型低压铸造技术研究提供了有价值的参考。 关键词：铝合金；低压铸造；薄壁件；数值模拟 中图分类号：TG249.2 文献标识码：A The Design of Low Pressure Die Casting (LPDC) Process for Thin-walled Aluminum Component with Permanent Mold Base on Numerical Simulation Zhang Li-qiang1,2, Li Luo-xing1,2, Zhu Bi-wu2 1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body ,Hunan University, Changsha, 410082, Hunan, China 2.College of Materials Science Engineering, Hunan University, Changsha, 410082, Hunan, China Abstract: The LPDC process of thin-walled aluminum component with permanent mould was designed by using the commercial software ProCAST. And a modified technology design was proposed by analyzing the surface defect of the aluminum alloy casting. By applying the modified technology design, a intact casting section:L model, length:300mm,width:100mm,thick:1.5mm was produced. The surface quality of casting was obviously improved and no defects such as shrinkage were found. It provides the valuable reference for the research of LPDC technology for thin-walled aluminum component with permanent mold. Key words: Aluminum alloy,LPDC, Thin-wall casting, Numerical simulation 引言 近几十年来，采用低压铸造等特种铸造技术可以生产一些高质量的复杂精密薄壁铸件，又无需后续的机加工成形，因此低压铸造已成为重要的先进近净成型技术。可铸造的合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜合金，还有铸钢，其中铝合金具有密度低，比强度、比刚度高等一系列优点，被广泛应用于航空航天行业，同时也是作为汽车轻量化最理想的材料[1]~[2]。然而，目前铝合金大型结构件整体铸造一般采用砂型铸造，生产效率低、工人劳动强度大，因此要将铝合金大型结构件整体铸造技术应用于汽车行业，实现大规模批量生产必须用金属型取代砂型，但金属型铸造透气性差、无退让性，致使铸件容易产生冷隔、裂纹和气孔等铸造缺陷[3]~[5]。本文以A356铝合金为研究对象，基于数值模拟方法来设计薄壁件金属型低压铸造工艺，并对低压铸造过程进行改进，铸造出了截面呈L型，尺寸为长300mm，宽100mm，壁厚1.5mm的完整铸件，铸件表面质量好，尺寸完整，无缩松等铸造缺陷，为铝合金薄壁件金属型低压铸造工艺设计提供了有价值的参考。 2 计算机模拟 2.1 几何模型的建立 本文使用CAD软件UG对铝合金薄壁铸件进行实体造型（见图1），铸件截面呈L型，尺寸为长300mm，宽100mm，壁厚1.5mm。然后经Parasolid格式的转换导入商业铸造软件ProCAST中进行网格剖分、计算参数设置等处理。为了得到精确的