铝合金壳体压铸件的工艺控制

铝合金铸造工艺简析

一、 铸造的分类

重力铸造、低压铸造、压力铸造，我厂主要为重力铸造，利用重力自行流入模具，通过结晶器进行梯度降温，让铝合金按顺序凝固的铸造方式铸造铸棒。

二、 铝液的熔炼

铝合金熔炼简单知识

影响铝液质量的主要因素：铝液中的含气量和氧化夹杂物。在铝合金熔体（铝液）中溶解的气体有：𝐻2、CO2、CO、N2、C𝑛H𝑚（碳氢化合物）等气体；其中以𝐻2为主。分析铝合金中的气体成分，证明𝐻2占85﹪以上，因而铝合金的“含气量”可以近似地视为“含氢量”。铝液中的氢主要来自高温铝液和溶解在其中的水发生化学反应生成氢。

铝液中气体的主要来源：

１.燃料：火焰反射炉熔炼铝合金时，煤气中的水分以及燃烧时产生的水分易进入熔体（铝液）；

２.大气：熔炼过程中，大气中的水蒸气被熔体（铝液）吸收；

３.炉衬：烘炉不彻底时，炉衬表面吸附的水分以及砌制时泥浆中的水分在熔炼头几个班次时对熔体（铝液）中的气体含量将有明显的影响；

４.炉料：吸附在炉料（包括铝锭和辅料）表面上的湿气，在熔

化过程中起化学作用而产生的氢将被溶解，如果炉料放置过久，且表面有油污，对熔体（铝液）的吸气量尤有影响；

５.熔炼工具：如果熔炼工具干燥不好，易使熔体（铝液）的吸气量增加；

６.倒料过程中：如果熔体（铝液）落差大或液流翻滚过急时也会使气体及氧化夹杂卷入熔体（铝液）；

高温时铝和水汽的反应：

2Al+3H2O Al2O3+3H2 （溶入铝液中）

当在水汽比较多的环境下，剧烈反应，引起爆炸，造成事故。

当在干空气条件下（水分较少），水汽也能和铝液起反应，因此在铝液中总是含有一定数量的氢。

铝液中的氧化夹杂：

铝液与空气中的氧气O2、氮气N2、在高温下发生化学反应生成氧化夹杂物，其中以生成的氧化膜（Al2O3)对铝液的污染最大。这些氧化夹杂的熔点都较高，如氧化铝的熔点约为2050℃，所以铝液中的氧化夹杂主要以固态形式存在，严重影响我们熔炼的铝液质量。氧化夹杂表面疏松，能吸附空气中的水汽和氢，增加了铝液中的气体含量。

第１５卷第５期　２００８年ｌＯ月　莆田学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｕｔ　ｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ＶＯＩ．１５　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２００８　

文章编号：１６７２－４１４３（２００８）０５．００７２．０３　中Ｉｌｔ（ｆ类号：ＴＧ２５７　

ＣＡＥ醐合敛架腊ｆ｝工艺优化上的应用　

王明杰　

（福建工程学院材料科学与工程系，福建福州３５００１４）　文献标识码：Ａ　

摘　要：采用ＣＡＥ方法和正交分析法对铝合金支架压铸件的压铸工艺进行了优化设计。通过对计算机模拟的　结果进行分析，认为采用双边锥形浇注系统的效果比扇形浇注系统好。针对此压铸件，比较适合的压铸工艺参数　为：模温２８０℃，液体金属温度７００℃，充型压力４Ｏ．０ＭＰａ。　关键词：ＣＡＥ；铝合金支架；压铸；工艺优化；应用　

ＣＡＥ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ＡＨｏｙ　Ｈｏｕｓｉｎｇ　Ｄｉｅ－ｃａｓｔｉｎｇ　

Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　

ＷＡＮＧ　Ｍｉｎｇ－ｊｉｅ　（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｚｈｏｕ　Ｆｕｊｉａｎ　３５００１４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＡＥ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌ１ｏｙ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｄｉｅ—ｃａｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ．Ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌ￣ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｅ　ｆｉｎｄ　ｔｈａｔ　ｄｏｕｂｌｅ　ｓｉｄｅｓ　ｃｏｎｅ　ｐｏｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｂｅＲｅｒ　ｔｈａｎ　ｓｅｃｔｏｒ　ｐｏｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｂｅａｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｍｏｌｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　２８０℃，ａｌｌｏｙ　ｌｉｑｕｉｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　７００℃，ｆｉｌｌｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　４０．０ＭＰａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＣＡＥ；ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｈｏｕｓｉｎｇ；ｄｉｅ・ｃａｓｔｉｎｇ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

铝合金壳体压铸模具设计

摘要：

关键词：

压铸模具；三维设计；UG；工艺设计

1铝合金后壳闷盖压铸件结构与工艺分析

1.1压铸件结构从图1中可看出，该后壳闷盖铸件结构比较简单，铸件壁厚基本均匀，存在两个铸出孔，但是因为铸出孔的壁略厚，热节很容易出现，该压铸件整体壁厚较为均匀，壁厚选择时应综合考量多种因素：压铸件结构、材料性能以及所设计的压铸工艺等，只有采用薄壁或者均匀的壁厚才能要符合各个方面的需求。

1.2铸件外侧边缘的最小壁厚良好的铸件成形条件，要求保持一定的外侧边缘壁厚，边缘壁厚s与深度h的关系为s≥(1/4～1/3)hmm。当h＜4.5mm时，则s≥1.5mm。

1.3压铸材料该压铸件材质为压铸铝合金，其牌号为YZAlSi9Cu4，抗拉强度为240MPa，布氏硬度85HBS，平均收缩率为0.6%。所选合金引起铸造性能良好，特别适合于压铸。

1.4铸造圆角半径为了使金属液流动更流畅，且很容易气体排出，结构中设计使用铸造圆角，且利用圆角来替代结构锐角还可以避免产生裂纹。所设计的结构圆角的半径值取决于结构壁厚值，范围一般为0.5～1mm。

1.5脱模斜度选取脱模斜度要综合考量多种因素：铸件几何形状（深度、壁厚、型腔或型芯表面）、粗糙度、加工纹路方向等。考量上述各因素，所设计铸件的壳体脱模斜度：外表面的α=30′，而其内表面的β=1°。

2压铸工艺参数设计 2.1压铸机选择选择压铸机必须先确定锁模力。锁模力作用有二：一个是用来平衡反压力，以达到锁紧分型面的目的；一个是用来阻止飞溅的金属液，以达到获得目标尺寸精度的目的。设计的铸件不存在分胀型力，因为此模具是没有侧抽芯的（压铸件无侧孔与侧凹）。因此F锁≥KF主=1.25×1288.352=1610.44kN根据上述计算得到锁模力的值还有铸件重量，根据这两个主要因素进行压铸机选择，最后选用机型为：卧式冷室压铸机（2500kN）———J1125型，主要参数：①最大金属浇注量———3.2Kg，②模具厚度———250~650mm，③动模座板行程———400mm，④压射力———143~280kN。

大型优质铝合金铸造控制压力形成的关键技术和应用

铝合金作为工业制造中广泛使用的材料，由于具有轻量级，抗腐蚀性强，特异性强等优良性能，因此被应用于各个领域。 航空航天、汽车和其他行业对大型优质铝合金铸造的需求不断增加。 为了满足高性能和复杂形状的要求，控制压力形成技术被广泛用于生产铝合金铸造。

控制压力形成工艺是生产高质量铝合金铸造的精确高效的制造方法。

它涉及使用模具在高压下塑造熔铝合金，这有助于消除内部缺陷，提高铸件的机械特性。 控制压力形成的关键技术包括模具的设计，压力和温度的控制，以及铸造过程的优化。

大型铝合金铸造机在控制压力形成方面的关键挑战之一是模具的设计和制造。 模具设计需要考虑铸件的复杂几何，压力的分布，以及固化过程中的热传导。 模具的材料和表面处理也是影响铸造质量的重要因素。 计算机辅助设计（CAD）和添加剂制造等先进技术被应用到模具设计和生产的优化上。

控制压力形成过程中的另一个关键技术是控制压力和温度。 压力需要加以精确控制，以确保模具腔的填充和熔融金属的收缩。 应监测和调整温度，以防止铸件中的收缩和孔隙。 高级控制系统和传感器用于在控制压力形成过程中实现高度自动化和精度。

优化铸造工艺对确保生产质量和效率也至关重要。 铝合金的选择、熔金属的预处理和铸件的后处理，都对产品的最终性质有重大影响。 要成功应用控制压力形成技术，就必须全面了解物质行为和过程参数。

主要飞机制造商空中客车一直利用控制压力形成技术为其飞机部件生产大型铝合金铸造。 通过实施先进的模具设计和制造技术，精确控制压力和温度，优化铸造工艺，空中客车在铝合金铸造生产质量和效率上取得了显著提高。

大型优质铝合金铸造控制压力形成的关键技术和应用，在满足各行业对轻量级和高性能组件日益增长的需求方面发挥了关键作用。 控制压力形成技术的持续进步将进一步促进具有复杂形状和优越性能的铝合金铸造的发展。