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高压压铸工艺铸件加工表面气渣孔的模拟分析
发布日期:2018-07-27  来源:压铸周刊  浏览次数:268
核心提示:如图1~3所示,某缸体顶面加工面气渣孔缺陷,在气渣孔下方有气孔出现,对缺陷件进行统计分析,其缺陷位置固定。此缺陷在第一次小

如图1~3所示,某缸体顶面加工面气渣孔缺陷,在气渣孔下方有气孔出现,对缺陷件进行统计分析,其缺陷位置固定。此缺陷在第一次小批量生产中报废率为5%,造成废品率升高。由于该缺陷是氧化夹渣及气体等缺陷共同作用的结果,所以在开发前期靠模流分析软件中单一缺陷的评判标准是无法对气渣孔位置进行准确定位的。因此我司此次利用氧化夹渣判据及气体判据进行综合评判,以形成判定标准,从而指导新产品的开发。

1. 实验及模拟仿真

1.1产品模型及模拟条件

1.1.1 产品模型

如图4所示,此次试验以长城汽车某缸体为案例。缸体为汽车发动机结构承载部件,尤其缺陷位置需封密缸内高压气体与缸套冷却水,要求具有较高的致密度。

1.2模拟条件

此缸体材料为ADC12,浇铸重量25.3kg,其它模拟条件如表1所示。如图5所示,模拟对比两种浇道方案下缺陷位置的空气气压和氧化物含量,同时对比实际生产缺陷数据,得出加工表面气渣孔评定依据。

1.3结果与分析

1.3.1模拟充型与实际充型结果对比分析

通过Anycasting铸造模拟软件计算,得出两种方案氧化物含量云图和空气压力云图,如右图所示,利用单一的判断依据无法进行气渣孔缺陷的判断。需考虑气体和氧化物共同作用下的分析计算。

1.3.2模拟结果取值分析

如图7进行缺陷位置和非缺陷位置的氧化物含量取值,得出如图8所示的氧化物含量曲线图。如图7进行缺陷位置和非缺陷位置的空气压力取值,得出如图9所示的空气压力曲线图。按照组合缺陷参数方法如下公式,进行计算:

气渣孔概率=K[(氧化物含量)n x b(空气压力)m]x100%

通过数据放大拟合得出如图9的气渣孔概率曲线。明显可以看出缺陷位置气渣孔概率高达90%以上,与生产实际气渣孔缺陷发生情况一致。非缺陷位置虽然氧化物含量高,但是气渣孔概率低于40%,与实际生产一致。更改浇道方案虽然空气压力高,但是气渣孔概率低于40%,与实际生产一致。

1.4判定方法验证

选择成熟正时罩盖产品进行判定方法验证,首先用现有工艺进行模拟。得出如图11a的空气压力和氧化物含量云图。发现图示位置有卷气大于2个大气压,氧化物含量在0.03~0.04g/cm3。对比方案为将低速充填时间加长,使氧化物含量增加。得到如图11b的空气压力和氧化物云图。因为充填时间加长,铝液卷气减少,图示位置气体压力减少到1个大气压左右。铝液与空气接触时间加长,氧化物含量增加到0.05~0.06g/cm3。通过按照上述判定方法取值计算以及实际生产参数调整验证(如图14、15),预测缺陷位置与实际缺陷位置一致。

2. 结论

1) 从AnyCasting软件的模拟结果与试验结果对比可知,气渣孔成因为氧化物及空气共同作用产生的缺陷,可以通过数据放大拟合得出气渣孔概率曲线,并对气渣孔缺陷进行预测分析。

2) 通过上述实验,可以通过提高低速充填速度,减少氧化物的产生,使气渣孔缺陷分析降低。

3) 通过上述实验,可以通过改变浇口充填方向,改变氧化物和气体聚集位置。使气渣孔远离加工面。

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