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间接挤压铸造活塞模具设计与工艺的优化

时间:2019年04月19日 所属分类:推荐论文 点击次数:

摘要:在活塞模具设计加工中采用间接挤压铸造工艺,提高成品操作的稳定性,设备成本低廉,得到了广泛应用。但是这一工艺在应用中会产生片状共晶等物质,直接影响工艺的精?#33539;取?#32780;数据模拟软件为模数铸造创造一?#30452;?#25463;的解决方案,通过可视化窗口操作全面掌控铸

  摘要:在活塞模具设计加工中采用间接挤压铸造工艺,提高成品操作的稳定性,设备成本低廉,得到了广泛应用。但是这一工艺在应用中会产生片状共晶等物质,直接影响工艺的精?#33539;取?#32780;数据模拟软件为模数铸造创造一?#30452;?#25463;的解决方案,通过可视化窗口操作全面掌控铸件流程,并了解参数的不合理之处,不仅降低不合格率,还节省操作成本。本文针对活塞模具,全面分析间接挤压工艺的设计与优化。

  关键词:活塞模具;间接挤压工艺;改进优化

铸造技术

  间接挤压工艺的发展基础是压力铸造与金属模锻工艺,其有大量新特点,在成型操作中,静压?#37038;?#33267;终?#21152;?#21709;金属?#28023;?#20957;?#25506;?#23646;液以后,在挤压成型操作中,由于存在压力,铸件会发生极微小的变形,加之外边缘压力作用使其紧贴型壁。在挤压凝固层的过程中发生了变形,对一部分能量有效吸收,可以出现较强的补缩作用,对内部缩孔缩松等问题有效解决,提升力学水平。因此对其研究具有一定的实际意义。

  一、工艺优势

  当前,这一工艺表现出下列优势:第一,这项操作相对简单,同时体现出较强的经济价值和操作效?#30465;?#31532;二,在凝?#25506;?#23646;液的过程中,发生缓慢充型并且受到较大挤压力的影响,形成比较细密的组织,内部很少发生缺陷,获得良好的性能。与传统技术相比,相应提升了屈服强度,增加了断面伸长率,一部分力学性能甚至可以达到铝合金变形水平。另外在处理后续挤压操作中,可以选择?#30830;?#24335;,从而提升力学功能。第三,由于凝?#25506;?#23646;液始终遭遇挤压力的影响,因此材料本身不会产生较强的流动性,进一步对应用范围进行拓展,不仅在普通铝合金中应用,还适用于变形特点的铝合金。[1]

  在压力铸造与挤压铸造操作中,凝固液态金属操作会被挤压力影响,但二者之间形成了较大差异。首先注入腔内的液态金属形式不一样,压力操作中,高温状态以极快的速度注入,在这一操作中,由于充型速度过快,容?#23383;?#30041;一部分气体,由此产生气孔现象,不利于后续热处理。在挤压操作中,主要是大流量、缓慢注入,充型操作十分稳定,有利于排出气体,也不会出现大?#31185;?#23380;。另外,冷?#27492;?#24230;很快,在凝固操作中,?#38477;?#38459;力降低一部分压力,最后凝?#25506;錐位?#26412;不会受到压力的影响。

  二、选择方案和明确结构

  首先,利用UG软件针对活塞及其模具设计三维造型,进一?#20132;?#20998;网格与体网格,部分铸件网格因子长度是3mm,通水管道因子长度为2mm,模具部分因子长度为6mm,如此不仅节省操作模拟所需的时间,还对活塞铸件认真计算。形成二维网格数109760,三维网格数1561699。[2]

  本次应用产品材料无法在数据库中找到相关的复合材料,因此需要录入合金具体成分,自行产生合金液、固相线温度等一系列参数。在设计最初模拟活塞充型条件中,牵涉到浇注溶液温度、预热模具的设计温度等数据。由于可以在软件中将挤压压力转变为冲头设定的上行挤压速度,当完成充型后停?#25346;?#21160;冲头使其不能再一次进行加压,需要在活塞料柄位置设计补缩面。应当注意严控挤压操作速度,由于其产生的挤压力会对模具应用时间造成影响,也有可能导致设备的使用时间。

  三、数据模拟

  (一)充型模拟

  经过多次对比模拟结果了解到,当设定浇注温度180℃时,产生200℃的模具温度,压头速度时0.5m/s,可以稳定进行充型,并且不会出现卷气,整体操作流程完成时间是0.453s。通过定量设备向腔内灌入金属?#28023;?#21387;头凭借快速移动产生上下操作,当其与金属液面有效接触时,降低操作速度,此时从底部开始金属液缓慢向上填充,流动之前表面异常光滑,不会出现喷溅。随着压头开始运动,活塞外圆位置先降低温度,当?#24418;?#23436;全填满腔内时,已经出现凝固的金属?#28023;?#20919;隔与浇注不足问题极易发生。[3]

  (二)凝固模拟

  充型操作结束以后,在既定压力下保压凝固处理铸件,使其迅速达到凝固状态。首先开?#25380;?#29983;凝固的是外圆部分,之后是?#20849;浚?#26368;后是顶部与销部开始凝固。由此可知,随着不断发生的凝固行为,在销部依然存在着补缩压力的通道。

  四、改进与优化

  计算铸件凝固以后,通过软件?#20302;?#25552;供缩松缩孔倾向图。由于在料柄位置出现活塞补缩截面,因此其发生这一现象相对正常。虽然冷却水管有利于顶部更好进?#24515;?#22266;,造成?#20849;课?#32622;产生较低的温度,通过分析可知,中下部容易出现缩孔缩松现象,排气槽位置产生的补缩功能与挤压力向集渣包中挤入氧化皮,因此该处形成较好的密闭组织,成型效果很好。

  冷却水通过促使顶部凝固的最后位置向下移动,在补缩通道上半截始终卡在活塞中下位置,冷却凝固以后不能加工清除这一现象,这也是影响成型的最重要因素。经过分析顶部熔池所在?#35838;?#21487;知,对料柄优化使其成扩张形态。

  扩张柄口后,冲头挤压溶液使其增加稳定的上升,对成型有效优化;充分向金融溶液传输压力,完全实现热交换,明显提升冷却活塞速度;同时,由于缩短颈部带来一系列影响,向下移动熔池,截断了补缩通道,可以在扩张口位置更加集中进?#24515;?#22266;,在后期操作时统一清除。这一模具在处理活塞毛坯时无气泡产生。通过检测,满足使用要求。

  五、结语

  综合分析,利用间接挤压铸造方法设计活塞,这项技术发展较快,并?#24050;?#36895;在模具加工中应用,在大批量生产操作中,始终容易发生缩孔缩松问题,这个问题只有通过射线探伤方法进行检测,漏检现象的频?#32972;?#29616;,也会增加成本,影响生产时间,一定程度危害用户利益,因此,采取数据模拟软件,可以对加工操作提供科学指导,避免发生缺陷,具有一定的应用价值,可以在今后的活塞模具设计中大量使用。

  参考文献:

  [1]罗道宝,曾?#38498;?基于Procast的汽车框形铸件的挤压铸造工艺参数优化[J].铸造技术,2016(1):170-172.

  [2]张卫?#27169;院?#19996;,张大童.金属材料挤压铸造成形技术的研究进展[J].中国材料进展,2016(7):24-32.

  [3]金建新.铝合金水冷板的铸造工艺研究[J].特种铸造及有色合金,2015(2):47-49.

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  铸造技术是工程科?#25380;较?#30340;核心刊物,该期刊也是可以加急发表?#27169;?#24456;多作者由于论文准备的时间较晚,或者是论文发表过程中遇到了困难,导致离评职时间很近了,可能论文没见刊,就需要加急发表,铸造技术这本刊物在定稿之前是可以加急发表?#27169;?#19979;面小编介绍这本期刊加急发表的流程。

  

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