ZL102A电机用散热器熔模精密铸造工艺研究.docVIP

- PAGE 10 - - PAGE 44 - ZL102A电机用散热器熔模精密铸造工艺研究 摘 要 散热器由于其良好的换热效果被广泛应用于日常采暖、汽车航空、石油化工等行业。随着工业的快速发展，对散热器的综合性能的要求越来越高。而铝合金因比强度高、导热性及耐腐蚀性能优良等优点，符合散热器轻量化和高性能化的目标，成为制造散热器的主要材料。而在工业中散热器通常以型材为主，加工难度大，生产工艺复杂，且不能满足特殊情况下的使用要求。对于特殊使用条件下的散热器，通常采用砂型铸造来降低成本，但其尺寸精度低，表面粗糙度大，精加工周期长且金属浪费严重。 本文以电机上大型异形散热器为研究背景，借助Pro/E绘制散热器三维模型，其壁厚差异大，热节部位多，顺序凝固条件匮乏，缩孔缩松倾向大，且形状复杂，造型制芯较为困难，结合实际生产要求确定铸造方法为熔模精密铸造。对散热器进行铸造工艺设计，选定铸造公差为CT5级，机械加工余量为2mm和5mm。利用奥赞公式和大孔出流理论进行浇注系统设计，确定内浇道、横浇道和直浇道的截面积分别为12.8 cm2、4.0 cm2和8.0 cm2。通过ProCast铸造模拟软件对浇注工艺方案进行模拟分析，确定了最佳的浇注工艺方案为顶注式浇注系统，浇注位置在散热片所在的肥厚部位顶部。 本文借助田口方法分析浇注温度、浇注速度和铸型预热温度对铸件质量的影响，以铸缩松率和信噪比（S/N）为指标，最终确定了最佳浇注工艺参数为：浇注温度680℃、浇注速度230mm×s-1以及铸型温度150℃。其对缩孔率影响最大的是铸型预热温度，其次是浇注温度和浇注速度，预测的最小缩松率95％置信区间为3.92680%±0.07855%。通过ProCast对最佳浇注工艺参数进行模拟，发现浇注系统中的金属液不足以满足铸件在冷却过程中体收缩所需金属，缩孔集中分布在细筋之间的肥厚部位。 优化工艺参数并未完全消除散热器内缩孔缩松，故对浇注系统进行优化设计。采用补缩式浇注系统，横浇道充当冒口，将内浇口的位置及大小进行重新调整，使其满足顺序凝固条件。通过ProCast对补缩式浇注系统进行模拟，流场和温度场表明其充型平稳，无湍流、卷气和飞溅，横浇道最后凝固，充当冒口作用对铸件进行补缩，使铸件实现了顺序凝固，最终铸件无缩孔缩松缺陷，铸件质量得到保证，铸件的工艺出品率达到83.2863%。 关键词　散热器；熔模铸造；田口方法；工艺优化 Research on Investment Casting Technology of ZL102A Motor Radiator Abstract Radiator is widely used in automotive aviation, petrochemical daily heating and other industries due to its good heat transfer effect. With the rapid development of the industry, the requirements for the comprehensive property of the radiator are getting higher and higher. Aluminum alloy has the advantages of high specific strength, excellent thermal conductivity and corrosion resistance, and meets the goal of lightweight and high property of radiators, and has become the main material for manufacturing radiators. In the industry, the radiator is usually mainly made of profiles, which is difficult to process, complicated in production process, and cannot fulfil the requirements of use under special circumstances. For radiators under special conditions, sand casting is usually used to reduce costs, but its dimensional accuracy is low, surface roughness is large, processing cycle is long and meta